高頻課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　高頻課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　專業(yè)班級：</b></p><p><b>　　學(xué)號：</b></p><p><b>　　姓名： </b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師: </b&g

2、t;</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著現(xiàn)在社會的快速發(fā)展，人們對電子產(chǎn)品的要求越來越高，因而電子產(chǎn)品無論從制作上還是從銷售上都要求很高。要制作一個應(yīng)用性比較好的電子產(chǎn)品就離不開高頻電路，大到超級計(jì)算機(jī)、小到袖珍計(jì)算器，很多電子設(shè)備都有高頻電路。高頻電路大部分應(yīng)用于通信領(lǐng)域，信號的發(fā)射、傳輸、接收都離不開高頻電路。通信技術(shù)在我們的生活中

3、廣泛應(yīng)用，而我所學(xué)的是電子信息工程，有一部分涉及的是通信技術(shù)，所以對于這次設(shè)計(jì)，我選擇了超外差式調(diào)頻接收機(jī)。在以前應(yīng)用最廣泛的是調(diào)頻接收機(jī)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了超外差式調(diào)頻接收機(jī)。所謂超外差，是指將所要接收的電臺在調(diào)諧電路里調(diào)好以后，經(jīng)過電路本身的作用，就變成另外一個預(yù)先確定好的頻率，然后再進(jìn)行放大和檢波。這個固定的頻率，是由差頻的作用產(chǎn)生的。如果我們在收音機(jī)內(nèi)制造 - 個振蕩電波 ( 通常稱為本機(jī)振蕩 ) ，使它和外來高頻調(diào)幅信

4、號同時(shí)送到一個晶體管內(nèi)混合，這種工作叫混頻。由于晶體管的非線性作用導(dǎo)致混頻的結(jié)果就會產(chǎn)生一個新的頻率，這就是外差作用。采用了這種電路的接收機(jī)叫外差式收音機(jī)，混頻和振蕩的工作，合稱變頻。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，其目的是得到一個調(diào)頻接收機(jī)。在超外差式調(diào)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)將其分為高頻放大、混頻、本振、中放、鑒頻、低頻放大六個部分。整個電路的設(shè)計(jì)必須注意幾個方面。選擇性好的級，應(yīng)盡可能靠近前面，因在干擾

5、及信號都不大的地方把干擾抑制下去，效果最好。如干擾及信號很大，則由于晶體管的非線性，將產(chǎn)生嚴(yán)重的組合頻率及其他非線性失真，這時(shí)濾除雜波比較困難。為此，在高級接收機(jī)中，輸入電路常采用復(fù)雜的高選擇電路。為了使混頻和本振分別調(diào)到最佳狀態(tài)，要采用單獨(dú)的本振?？偟膩碚f，設(shè)計(jì)一部接收機(jī)時(shí)必須全面考慮，妥善處理一些相互牽制的矛盾，特別要抓住主要矛盾（穩(wěn)定性、選擇性、失真等），才能使得接收機(jī)有較好的指標(biāo)。</p><p>　　關(guān)

6、鍵詞：超外差，調(diào)頻，本振，混頻</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)指標(biāo)3</b></p><p>　　二、調(diào)頻接收機(jī)工作原理4</p><p>　　三、各部分性

7、能分析5</p><p>　　3.1輸入選頻網(wǎng)路5</p><p>　　3.2高頻放大電路5</p><p><b>　　3.3本振電路7</b></p><p><b>　　3.4混頻電路8</b></p><p>　　3.5中頻放大電路10</p>

8、<p>　　3.6檢波電路—鑒頻器11</p><p>　　3.7低頻放大電路12</p><p>　　3.8低頻功放電路13</p><p><b>　　四、小結(jié)15</b></p><p>　　附錄-總電路圖16</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)16&l

9、t;/b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)指標(biāo)</b></p><p>　　1、接收頻率范圍 85～108MHz</p><p>　　接收機(jī)可以接受到的無線電波的頻率范圍稱為接收機(jī)的工作頻率范圍或波段覆蓋。接收機(jī)的工作頻率必須與發(fā)射機(jī)的工作頻率相對應(yīng)。頻率范圍：535～1065kHz，中頻頻率：465kHz。 </p>

10、<p>　　2、靈敏度≤1mV </p><p>　　接收機(jī)接收微弱信號的能力稱為靈敏度，通常用輸入信號電壓的大小來表示，接收的輸入信號越小，靈敏度越高。調(diào)頻廣播收音機(jī)的靈敏度一般為5～30uV。</p><p>　　3、選擇性≥50dB</p><p>　　接收機(jī)從各種信號和干擾中選出所需信號（或衰減不需要的信號）的能力稱為選擇性，單位用dB（分貝）

11、表示dB數(shù)越高，選擇性越好。調(diào)頻收音機(jī)的中頻干擾應(yīng)大于50dB。</p><p>　　4、頻率特性 通頻帶為200KHz </p><p>　　接收機(jī)的頻率響應(yīng)范圍稱為頻率特性或通頻帶。調(diào)頻機(jī)的通頻帶一般為200KHz。</p><p>　　5、輸出功率≥100mW</p><p>　　接收機(jī)的負(fù)載輸出的最大不失真（或非線性失真系數(shù)為給定值

12、時(shí)）功率稱為輸出功率。</p><p>　　二、調(diào)頻接收機(jī)工作原理</p><p>　　在超外差式調(diào)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)將其分為高頻放大、混頻、本振、中放、限幅、鑒頻、低頻放大七個部分。整個電路的設(shè)計(jì)必須注意幾個方面。選擇性好的級，應(yīng)盡可能靠近前面，因在干擾及信號都不大的地方把干擾抑制下去，效果最好。如干擾及信號很大，則由于晶體管的非線性，將產(chǎn)生嚴(yán)重的組合頻率及其他非線性失真，這時(shí)濾除

13、雜波比較困難。為此，在高級接收機(jī)中，輸入電路常采用復(fù)雜的高選擇電路。為了使混頻和本振分別調(diào)到最佳狀態(tài)，要采用單獨(dú)的本振。</p><p>　　由原理圖可知，從天線接收到的小信號，經(jīng)過高頻小信號放大器成為高頻且幅度加大的信號，它與本振信號在混頻器中混頻，得到中頻信號，由于中頻信號功率較小，需用中頻放大器進(jìn)行信號放大，然后經(jīng)過檢波器的檢波作用，檢出需要的信號，然后經(jīng)過低頻放大器放大，如果功率不足，還需要加功率放大器電

14、路，最后由揚(yáng)聲器輸。</p><p>　　超外差式接收機(jī)能夠大大提高接收機(jī)的增益、靈敏度和選擇性。因?yàn)椴还茈娕_信號頻率如何都變成為中頻信號，然后都能進(jìn)入中頻放大級，所以對不同頻率電臺都能夠進(jìn)行均勻地放大。中放的級數(shù)可以根據(jù)要求增加或減少，更容易在穩(wěn)定條件下獲得高增益和窄帶頻響特性。此外，由于中頻是恒定的，所以不必每級都加入可變電容器選擇電臺，避免使用多聯(lián)同軸可變電容器，而只需在調(diào)諧回路和本振回路用一只雙連可變電容

15、器就可完成選臺。超外差電路的典型應(yīng)用是超外差接收機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是：①容易得到足夠大而且比較穩(wěn)定的放大量。②具有較高的選擇性和較好的頻率特性。③容易調(diào)整。缺點(diǎn)是電路比較復(fù)雜，同時(shí)也存在著一些特殊的干擾，如像頻干擾、組合頻率干擾和中頻干擾等。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，超外差接收機(jī)已經(jīng)可以單片集成。 </p><p>　　三、各部分性能分析 </p><p><b>　　3.1輸入選頻網(wǎng)路

16、</b></p><p>　　從天線輸入的小信號，經(jīng)過電感—電容耦合方式傳輸?shù)礁哳l放大器的輸入回路中。在電感耦合的同時(shí)再通過上面的那個電容實(shí)現(xiàn)無線信號耦合，所形成的耦合方式稱為電感-電容耦合方式，如圖1-1所示。 </p><p>　　天線與調(diào)諧回路之間既有電容耦合，又有電感耦合，電感耦合對低頻信號傳輸有利，電容耦合對高頻信號有利，綜合的結(jié)果，可以在整個接收范圍內(nèi)得到比較均勻的

17、傳輸系數(shù)。 </p><p><b>　　圖1-1</b></p><p><b>　　3.2高頻放大電路</b></p><p>　　高頻放大器是用來放大高頻信號的器件，在接收機(jī)中，高頻放大器放所放大的對象是已調(diào)信號，它除載頻信號外還有邊頻分量）。根據(jù)高放的對象是載頻信號這一情況，一般采用管子做放大器件，而且并聯(lián)諧振回路

18、作為負(fù)載，讓信號諧振在信號載頻（若有邊頻分量，便要設(shè)計(jì)回路的通頻帶能通過邊頻，使已調(diào)信號不失真）。這樣做的好處是：1）回路諧振能抑制干擾；2）并聯(lián)回路諧振時(shí)，其阻抗很大，從而可輸出很大的信號。</p><p>　　對高放的主要要求是:(1) 工作穩(wěn)定：放大器可能會產(chǎn)生正反饋，它影響放大器的穩(wěn)定工作，嚴(yán)重時(shí)，會引起振蕩，使放大器變成振蕩器，從而完全破壞了放大器的正常工作。因此，在正常工作中要保證放大器遠(yuǎn)離振蕩狀態(tài)而

19、穩(wěn)定的工作。（2）選擇性好，有一定的通頻帶。（3）失真小，增益高，并且工作頻率變化時(shí)增益變動不應(yīng)過大，工作頻率越高，晶體管的放大能力越小，增益越低。增益變化太大時(shí)，則靈敏度相差將很懸殊。共射級接法的晶體管高頻小信號放大器。他不僅要放大高頻信號，而且還要有一定的選頻作用，因此晶體管的負(fù)載為LC并聯(lián)諧振回路。在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導(dǎo)線的分布參數(shù)等會影響的頻率和相位。晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)由電阻R1,R2,R3決定，其計(jì)算方法與

20、低頻單管放大器相同。</p><p>　　從天線接收到的高頻信號經(jīng)過電感—電容式組成的選頻回路，選取有用信號，經(jīng)晶體管2N2222A進(jìn)行放大，由L1和C4組成的調(diào)諧回路，進(jìn)一步濾除無用信號，將有用信號經(jīng)C2耦合到下一級，電路如圖2-1</p><p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　用示波器觀察輸出的信號波形，如圖2-2所示，

21、由示波器可知，高頻放大電路的輸入大約是18mv，輸出是400mv，因此信號放大了22倍。</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p><b>　　3.3本振電路</b></p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，采用改進(jìn)型電容三點(diǎn)式振蕩電路。因?yàn)楸菊耠娐返妮敵鲱l率要與高頻放大電路的輸出信號進(jìn)行混頻，得到一個中頻信

22、號。所以要求本振電路的輸出頻率必須很穩(wěn)定，所以采用了改進(jìn)型電容三點(diǎn)式。如果本振電路的輸出不穩(wěn)定，將引起變頻器輸出信號的大小改變，振蕩頻率的漂移將使中頻改變。振蕩器的振幅與振蕩管的特性以及反饋電路的特性有關(guān)，當(dāng)溫度及其它管子與反饋電路的特性改變時(shí)，振幅也就會改變。</p><p>　　如圖3-1所示本振電路是有晶體管和電容電感組成的克拉潑電路，是改進(jìn)型的電容三點(diǎn)式反饋電路，由電路圖可知，由C3、C1、C5、C4、L

23、1等組成的電容正反饋電路，當(dāng)他們組成的電路諧振時(shí)，由公式計(jì)算得：</p><p>　　計(jì)算得：f=2.4MHz</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　用示波器觀察輸出波形，如圖3-2所示，由示波器顯示的波形及下面的參數(shù)可知，輸出頻率和理論計(jì)算的差不多。</p><p><b>　　圖

24、3-2</b></p><p><b>　　3.4混頻電路</b></p><p>　　混頻器是一個變頻電路，一般用相乘器，高頻放大電路和本地振蕩電路的輸出信號加到混頻器的輸入端，得到一個差頻。調(diào)諧回路的輸出，進(jìn)入混頻級的是高頻調(diào)制信號，即載波與其攜帶的調(diào)制信號。經(jīng)過混頻，輸出載波的波形變得很稀疏其頻率降低了，但音頻信號的形狀沒有變。通常將這個過程 ( 混

25、瀕和本振的作用 ) 叫做變頻。從頻譜觀點(diǎn)上來看，混頻的作用就是將已調(diào)波的頻譜不失真的從的位置上，因此，混頻電路是一種典型的頻譜搬移電路。</p><p>　　混頻電路的原理是：把本機(jī)振蕩產(chǎn)生的高頻等幅振蕩信號f1，與輸入回路選擇出來的廣播電臺的高頻已調(diào)波信號f2同時(shí)加到非線性元件的輸入端。利用元件的非線性作用（晶體管的非線性作用）進(jìn)行混頻?；祛l結(jié)果：輸出頻率為f1、f2以及頻率為f1+f2、f1－f2、……高次諧

26、波等多種信號。</p><p>　　如圖4-1中，用1.6MHz的信號做高頻信號輸入，用2065KHz的正弦信號做做本振電路產(chǎn)生的本振信號，兩個信號在晶體管中混頻，由C2耦合，并由L1、C3、R4組成的網(wǎng)絡(luò)，最終輸出465KHz的中頻信號，到下一級的中頻放大器進(jìn)行放大。</p><p><b>　　圖4-1</b></p><p>　　混頻之后

27、輸出的波形由示波器顯示，如下圖4-2，由圖可知，中頻信號的包絡(luò)即為調(diào)制信號的波形。</p><p><b>　　圖4-2</b></p><p><b>　　3.5中頻放大電路</b></p><p>　　中放的作用有兩個主要作用：（1）提高增益，因中頻低于信號頻率，晶體管的y參數(shù)及回路諧振電阻等較大，因此易于獲得較高的增

28、益。差外差接收機(jī)檢波前的總增益主要取決于中放。（2）抑制鄰近干擾。</p><p>　　對中放的主要要求是工作穩(wěn)定，失真小，增益高，選擇性好，有足夠?qū)挼耐l帶。對于高放，因工作頻率高，通頻帶寬，故高放回路的Q值越高越好，這時(shí)不必顧慮B太窄的問題；但對于中放，由于工作頻率較低，若回路Q值過高，頻帶可能太窄而不能通過全部信號分量，故希望他在要求的通頻帶條件下選擇性越高越好，也就是要求諧振曲線接近矩形。實(shí)際諧振曲線很難

29、做到理想矩形，為了衡量實(shí)際諧振曲線接近矩形的程度，引入矩形系數(shù)，式中為通頻帶</p><p>　　中頻放大電路如圖5-1所示</p><p><b>　　圖5-1</b></p><p>　　此中頻功放電路是單調(diào)諧放大器，參考課本上的設(shè)計(jì)方法，它采用自耦變壓器-變壓器耦合網(wǎng)絡(luò)，其中R1、R4是偏置電阻，使射極電流為2mA，R2、C3組成去耦電路

30、，是為了消除多級放大器各級通過電源VCC所產(chǎn)生的寄生耦合。</p><p>　　通過計(jì)算得：本級的電壓增益大約是。</p><p>　　與雙調(diào)諧回路相比，它的選擇性較差，增益和通頻帶的矛盾比較突出。改進(jìn)方法有：采用雙調(diào)諧放大器或者采用共射-共基級聯(lián)中頻放大器或者采用集成電路諧振放大器并且使諧振放大器的系數(shù)S>>1。</p><p>　　3.6檢波電路—鑒

31、頻器</p><p>　　產(chǎn)生調(diào)頻信號的電路叫鑒頻器。對它有四個主要要求：1、基本要求，已調(diào)波的瞬時(shí)頻率與調(diào)制信號成比例的變化。2、未調(diào)制時(shí)的載波頻率，即已調(diào)波的中心頻率具有一定的穩(wěn)定度。3、最大頻移與調(diào)制頻率無關(guān)。4、無寄生調(diào)幅或寄生調(diào)幅盡可能小。鑒頻器的任務(wù)是從調(diào)頻信號中檢出調(diào)制信號，它包括變換部分及振幅檢波器部分。普通鑒頻器的線性范圍較寬，調(diào)整較易；但由可以看到，U=正比于前級集電極電流的基波幅度Icm1，

32、鑒頻前若無限幅器，則Icm1不為常數(shù)，于是U=將隨Icm1即接收信號的大小改變，而不能去掉寄生調(diào)幅的影響。故用普通鑒頻器時(shí)，前面必須使用限幅器。但限幅器要求較大的輸入信號，這導(dǎo)致限幅前高頻級數(shù)的增加哦。比例鑒頻器可改正這一缺點(diǎn)，它能同時(shí)完成限幅及鑒頻的任務(wù)，其輸入信號不必太大。比例鑒頻器的U=為普通鑒頻器的一半。但因比例鑒頻器有限幅作用，其輸入信號即鑒頻器輸入端初級回路電壓約只有0.1V即可工作。設(shè)計(jì)鑒頻器電路如圖6-1</p&g

33、t;<p><b>　　圖6-1 </b></p><p>　　圖中C3是高頻濾波電容，R6及C8是減重網(wǎng)路，它用來提高抗干擾性。其作用原理是：在發(fā)射機(jī)中用加重網(wǎng)絡(luò)加重高音，接收時(shí)用減重網(wǎng)絡(luò)削弱高音，于是不存在高音頻率失真。這樣一來，減重網(wǎng)路把高音端的干擾削弱了，故接收機(jī)的信噪比得以提高；或者說，減重網(wǎng)絡(luò)壓縮了通頻帶，減小了噪聲。圖中電容C3上的輸出電壓在高音時(shí)因C3的電抗減小

34、而下降。</p><p><b>　　3.7低頻放大電路</b></p><p>　　檢波濾波后的音頻信號由電容C1耦合送到前置低放管2N2222A，經(jīng)過低放可將音頻信號電壓放大幾十到幾百倍，但是音頻信號經(jīng)過放大后帶負(fù)載能力還很差，不能直接推動揚(yáng)聲器工作，還需進(jìn)行功率放大。</p><p>　　從鑒頻器輸出的信號一般很小，所以在輸出極一般采用低

35、頻功率放大電路，如果是音頻信號，可以外加一個喇叭。電路如圖7-1所示，這是一個共射極的低頻放大電路，R1、R2、R4、R3、R5組成放大電路的偏置電阻，給放大電路提供足夠的靜態(tài)工作點(diǎn)。它的分析和模電上的一般的共射極放大電路的分析一樣。最后由電容C3，耦合輸出到下一級或喇叭等輸出設(shè)備。</p><p><b>　　圖7-1</b></p><p>　　下圖7-2是低頻放

36、大電路的輸出顯示波形，由示波器顯示可知，輸入端的電壓是250mv，輸出的電壓是1000mv，因此放大倍數(shù)是4倍。</p><p><b>　　圖7-2</b></p><p><b>　　3.8低頻功放電路</b></p><p>　　由上題中的低頻放大器的放大倍數(shù)可知，它的放大倍數(shù)太小，不足以驅(qū)動喇叭等設(shè)備，需要增加低頻

37、攻防電路以增加驅(qū)動能力.因此設(shè)計(jì)低頻功放電路如圖8-1所示</p><p><b>　　圖8-1</b></p><p>　　此電路是甲乙類雙電源互補(bǔ)對稱功率放大電路，采用這種電路進(jìn)行功率放大，避免了交越失真，圖中R1、R2為偏置電阻，它們和D1、D2用來作為Q3、Q4的偏置電路。適當(dāng)選擇R1、R2的值，可使D1、D2連接點(diǎn)的靜態(tài)電位為0，Q3、Q4的發(fā)射極電位也為0

38、，這樣D1上的導(dǎo)通電壓為Q3提供發(fā)射結(jié)正向偏置電壓，D2上的導(dǎo)通電壓為Q4提供發(fā)射結(jié)正向偏置電壓，是他們都處于臨界導(dǎo)通狀態(tài)，保證了三極管對死區(qū)電壓的小信號也能正常放大，從而克服了交越失真。</p><p><b>　　它的輸出功率：</b></p><p>　　它的直流電源提供的功率：</p><p><b>　　它的效率是：<

39、/b></p><p>　　用示波器觀察輸出波形如圖8-2所示</p><p><b>　　圖8-2</b></p><p><b>　　四、小結(jié)</b></p><p>　　從這次課程設(shè)計(jì)中，我學(xué)到了不少的知識，用壓力給了我一個復(fù)習(xí)的機(jī)會,鞏固了基礎(chǔ)知識，初步懂得了把書本和實(shí)踐想結(jié)合，在以往

40、的學(xué)習(xí)中，我總感覺對課本知識不理解，不會融會貫通，在這次設(shè)計(jì)中，我真正把理論與實(shí)踐聯(lián)系起來，使我所學(xué)的高頻電子知識得到了的運(yùn)用，我覺得我的能力有了更進(jìn)一步的提高。在這次課程設(shè)計(jì)過程中，我遇到了幾個自己不能解決的問題，通過老師和同學(xué)的幫助最終把問題解決，在此，我才知道自己的電子知識還是不夠，而且我們所學(xué)的理論知識是很有用的，沒有堅(jiān)實(shí)的知識基礎(chǔ)，是不可能完成設(shè)計(jì)的。在此過程中，要感謝老師和同學(xué)們的大力支持和幫助。</p>&l

41、t;p>　　通過本次設(shè)計(jì)，留給我印象最深的是要設(shè)計(jì)一個成功的電路，必須要有耐心，要有堅(jiān)持的毅力。在整個電路的設(shè)計(jì)過程中，花費(fèi)時(shí)間最多的是各個單元電路的連接及電路的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上。在設(shè)計(jì)過程中，我們仔細(xì)比較分析其原理以及可行的原因，最后還是在老師的耐心指導(dǎo)下，使整個電路可穩(wěn)定工作。在電路仿真過程中，我深刻的體會到在設(shè)計(jì)過程中，需要反復(fù)實(shí)踐，有時(shí)花很長時(shí)間設(shè)計(jì)出來的電路還是需要重做，那時(shí)心中未免有點(diǎn)灰心，有時(shí)還特別想放棄，此時(shí)更加需要靜下

42、心，查找原因。</p><p>　　附錄-總電路圖 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　楊霓清，等.高頻電子線路實(shí)驗(yàn)及綜合設(shè)計(jì)【M】.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009. </p><p>　　張肅文，等.高頻電子線路【M】.北京：高

43、等教育出版社，2009.</p><p>　　艾永樂、付子義，等. 模擬電子技術(shù)【M】.北京：中國電力出版社，2008. </p><p>　　雷達(dá)萍，等.怎樣看無線電路圖【M】.北京：人民郵電出版社，2000.