调幅接收机说明书

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1、湖南工学院高频电子技术课程设计说明书课题名称：系部：电气与信息工程系专 业：班 级：设计人：学 号：指导老师：时 间：课程设计（论文）课题任务书指导教师学生姓名课题名称小功率调幅接收机内 容 及 任务拟达到的要求或技术指标接收载频为fcu 10MHz，调制信号fn u 1KHz，接收机工作中心频率 f=10MHz,输出功率P=100mW，灵敏度为1拓V。要求有课程设计说明书，并对总个所设计系统进行仿真调试，说明书 中要有仿真结果和调试环节。系：电气与信息工程系专业：通信技术进度 安 排起止日期工作内容备注主参 考 资 料调幅接收机电路设计这次设计一个调幅接收机，其主要由前级高频小信号放大器，变

2、频器， 中频放大器和包络检波器组成。采用品体三极管设计电路实现，中频放大器的作 用是实现放大中频信号。把所接收的信号变成中频后，使得放大倍数高且稳定的 作用。包络检波器有从调幅信号中取出调制信号的作用。此电路功能是由信号发 生器产生的调幅信号送到混频器与本地振荡所产生的等幅高频信号进行混频，产 生载波信号，此载波信号再经过中频放大器将电压放大，从而通过二极管峰值包 迹检波器以提取包迹实现检波，最后输出低频信号。关键词：调幅接收机；混频器；中频放大器；包络检波器摘要2目录3第1章 引言及设计任务、目的、参数51.1引言51.2设计任务、目的、要求51.2.1 设计任务51.2.2 设计目的51.

3、2.3 设计要求5第2章设计总体方案62.1方案分析62.2工作原理与框图62.2.1 工作原理62.2.2 设计电路框图7第3章 各单元电路设计、分析及仿真结果73.1高频小信号放大电路73.2变频电路83.3中频放大电路93.4二极管包络检波电路103.5音频放大电路11第4章 电路性能测试与仿真图124.1高频小信号放大输出端波形124.2 变频器输出端波形124.3中频信号输出端波形134.4检波端输出波形13第5章 接收机整机电路分析及调试145.1数据分析与处理145.2接收机整机调试15结束语17参考文献18第1章 引言及设计任务、目的、参数1.1引言本文设计一个调幅接收机，调幅

4、接收机由前级高频放大级，变频级，中频放 大级，检波，和低频放大电路构成。中频放级电路是指变频输出到检波之间的电 路，其性能的优劣直接影响到接收的灵敏度，选择性和频率特性等指标因此本文 设计对中频放大电路做了比较详细的介绍。1.2设计任务、目的、要求1.2.1设计任务(1) 熟悉设计任务及主要技术指标和要求。(2) 选定方案的论证及整机电路框图的工作原理。(3) 单元电路的设计、计算及仿真.1.2.2设计目的通过调幅接收机电路的设计，使得建立无线电接收机的整机概念，了解接收 机整机各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算接收机的各个 单元电路：包括高频放大级、变频级、中放级、检波级及

5、音频放大器的参数设计、 元器件选择。收机是日常生活中常见的也是应用非常广泛的电子器件，研究本课 题既可以了解超外差接收机的原理和电路，又可以提高对于Multisim的应用能 力和运用书本知识的能力。1.2.3设计要求调幅接收机设计参数：(1) 载波频率：f =10MHzc(2) 调制信号：fn=1KHz(3) 工作中心频率：f =10MHz0(4) 输出功率：P0=100mW(5) 灵敏度：u=10阿1(6) 本次设计用Multisim仿真时调整如下：本地振荡器使用高频信号源代替， 输出信号频率为10.465MHz，幅值为500mV的正弦波；调幅波信号由信号发生器 产生，输出信号载波为10MH

6、z正弦波，调幅度为0.1mV，调制信号为1KHz的正 弦波。第2章设计总体方案2.1方案分析超外差接收机的解调就是由信号发生器产生的调幅信号送到混频器与本地 振荡所产生的等幅高频信号进行混频，在其输出端得到波形包络形状与输入高频 信号的波形相同，但频率由原来高频变化为中频的的调幅信号，经中频放大后送 到检波器，检出原调制的低频信号。2.2工作原理与框图2.2.1工作原理天线从空间接收发射机发射的无线电波，并将它们转换成电信号送到输入调 谐回路放大，输入调谐回路从中选出某一个电台节目(这里是10MHz)再送到混 频电路，与此同时本身接收机会产生一个频率很高的本振信号(10.465MHz)也 送到

7、混频电路，在混频电路中，本振信号与电台信号进行差频，得到频率为465KHz 的中频信号。频率为465KHz的中频信号经中频放大器放大后，由检波器解调出音 频信号(1KHz)，经低放和功放，送给扬声器发出声音。2.2.2设计电路框图调幅接收机的组成方框图如图2-1所示第3章各单元电路设计与分析3.1高频小信号放大电路高频小信号放大器是各类无线电接收机的组成部分。其主要功能是放大来自 天线上的微弱信号，使它达到足够的功率电平，以提高接收机的灵敏度。在这里 的天线信号由Multisim中的调幅源代替，其调幅幅度为0.1mV，载频为10MHz，调 制频率为1KHz，经谐振放大后幅度可达到40mV。在实

8、际中电路中，高频小信号要 同步谐振于天线接收到的信号，在这里接收到的信号为10MHz，根据公式计算出L、C的值分别为6.5uH和39pF。L号彳.CCV2 1R25kC2v图3-1高频小信号放大器3.2变频电路混频器完成频率的交换，混频也称为变频。混频是将载频为fC的已调波不失 真地变换成载频为的已调波，即进行频谱的搬移。该混频器是由差分放大电路 和射极跟随器所构成的，该混频器可以通过差分放大电路和射极跟随器减小波形 的失真，得到较好的中频信号。在这里用Multisim中的高频信号源来模拟本振信 号，由差分对的基极输入其幅度为1V，频率为10.465MHz的正弦信号。Cl lOpFBCZ39B

9、PC310pF p.7113=0100k: l=iTE4. ?uFP.8 100k:.2Iwv_u k 1 5 % p 1 1图3-2 变频电路3.3中频放大电路中频放大器功能是将混频的输出信号进行电压放大，以满足鉴频器的输入信 号幅度要求。本电路采用三极管谐振放大器。参数设置，中频放大中的LC振荡If 0；小、/技决定的。静态工作点的计算：UB=（VCC*R2）/（R1+R2）=3.5V由频率公式根据公式f=465KHz，可取C3=400pF,取L1=330HO二极管包络检波器适合于解调含有较大载波分量的大信号的检波过程，它具 有电路简单，易于实现的优点。其主要功能是把差频的包络检出。参数设

10、置，RC 时间常数的选择很重要，RC时间常数过大，则会产生对角切割失真。RC常数太 小，高频分量会滤不干净。为了避免由于电容放电惰性引起的失真。R、C应满 足下列关系。RC 为避免由于检波器的交直流负载不同而引起的底部切削失真，应满足下列关系， m为调幅系数。为调制信号角频率。Q RCM 七1 m 2m由于调制信号为1KHz，所以R6、C8在此构成低通滤波器，根据F=1/（2口 RC）计算 得R6=4.7K，C8=28nF。3.5音频放大电路V4为前置放大管。V5、V6为推挽功放管。T4、T5为输入、输出变压器。电路 作用是放大音频信号，输出足够的音频功率，推动扬声器Y发声。图3-5 音频放大

11、电路第4章电路性能测试与仿真图4.1高频小信号放大输出端波形图4-1 高频放大输出波形该波形是由调幅源输出0.1mV、10MHz波形经高频放大器放大后得出38mV、10MHz 的无失真信号。4.2变频器输出端波形卜失真波T2-T1时间743.243 us1.757 ms 1.014 ms通造_A 12.ODD V 12.DD1 V 4S2.677 uV保存 | Ert. Trigger该信号是由变频器输出信号(465KHz)直接输入中频放大器进行放大得到 止此波形较变频输出的波形有较大的失真，其幅x位云o电平的波形。y7T | B/a| A/B IAC DJDC4.4检波端输出波形时间 通道通

12、道_B4.917 ms7D8.991 mV由包络峰值检波输出的波形，失真较小，没 输出幅值达到了 2.4V。时间比例 |5DD us/DivXGJjEO-y7T| b/a|a/b|通道A比例 15 VDiv 、典置o- AC | 0 | DC：第5章接收机整机电路分析及调试5.1数据分析与处理本次所设计的电路基本达到了任务书的要求，部分地方发生失真。尤其是中 频放大后失真相对比较大。由于用Multisim仿真时受于仿真时限，在示波器上都 不能看到完整的高频小信号放大输出和变频输出这两个波形图，但这不会影响到 后面的电路。包络检波输出的波形还较好，能够解调出1 KHz的调制信号，输出 幅度也达到

13、了 2.5V。此外本次所设计电路的灵敏度只能达到0.1mV这个水平，离设计指标所要求 的10Pm还有段距离。出现这些原因主要有以下四点：(1) 设计电路时选择元件不同会产生误差;(2) 电路的参数设置会产生误差；(3) 本身电路设计存在问题有待改进；(4) 各级电路接在一起时互相干扰。5.2整机调试（1）调试前的检查1）检查三极管及其管脚是否装错，振荡变压器是否错装中频变 压器，各中频变压器是否前后倒装，是否有漏装的元件。2）天线线圈初次级接入电路位置是否正确。3）电路中电解电容正负极性是否有误。（2）静态电流测试首先测量电源电流，检查、排除可能出现的严重短路故障，再进行各级静态 测量。一方面

14、检验数值是否与你设计的相符，另一方面检查电路板是否存在人为 的问题。末级推挽管集电极电流可以在预先断开的检测点串入电流表测出，其它 各级iC可以测量各发射极电压算末级Ic如果过大，应首先检查三极管管脚是否焊 错，输入变压器次级是否开断，偏置电阻是否有误，有否虚焊。在一定大的ic下， 快速测量其中点电位，可帮助分析判断，提高排除故障的速度。其它各级工作点若偏大，着眼点应放在查寻故障上，尤其是不合理的数据。 在元件密集处，应着重查找短路或断路。中周变压器绕组与外壳短路故障也偶有 发生。难于判断时，可逐次断开各级，缩小故障范围。因偏置不当、乃较小、/1CEO太大所引起的偏差，可视具体情况分析解决，使

15、静态工作点与所设计的基本相符。（3）变频级调试要求振荡电压高低端尽可能平均，振荡管子不要工作在饱和区，LC回路Q 值要高。工作点确定以后，可根据需要再度进行调整。首先检查变频管是否起振，由于高频振荡电压在发射结上产生自给偏压作 用，所以起振时，三极管UCE将小于原来的静态值（如锗PNP管约0.10.3V）， ube越小，振荡越强，用万用表可方便地判断是否起振。然而，振荡频率 （10.465MHz）的调节范围及波形的好坏需用示波器测量，或频率计测出频率变 化范围。调整10.465MHz频率时，应把可变电容器旋转到容量最大处，调节振 荡线圈磁芯。若振幅太小了，可考虑6是否太小、工作点是否太低、负载

16、是否 太大，若发现寄生振荡，要检查0是否过大及安装、布线、去耦电路 等存在的问题。诸如不起振、只有一端起振或间歇振荡等，要细心分 析检查，对症下药予以解决。变频级工作点的最佳确定主要围绕着信噪比5/N和变频增益A两个因素。 令不同的静态电流七，作出七A,七5 / N的关系曲线，可选择出合宜的工 作点(5*指在电路某一特定点上的信号功率与噪声功率之比，a、5，N通常用 对数表示)。(4) 中放级电路调试此级关系到收音机的整机灵敏度、选择性。欲要求该级达到理想的功能需确定最佳工作点电流，C。中放的，C选在功率增 益变化比较急剧处，但要顾及到功率增益不要过小。作出不同的，C下的功率增益， 描绘出曲线

17、，以选择最佳工作点。在从中周初级输入大小适中的中频信号时，应 调准中频变压器在465KHZ的峰点。有时也要对检波二极管及检波效率进行测试。中和电容一般需要根据实际调 整确定。结束语紧张而又繁忙的高频电子线路课程设计过去了，通过这次的课程设计是我受 益匪浅。这次课程设计，使我真正的意识到自己对高频电子线路相关知识的缺乏 以及动手能力的欠缺。没有实践，再好的理论也是没有用。设计电子线路最重要的一个方就是要认真，其次是要有耐心，勇于克服困难， 不断解决问题，面对困难要用不退缩，迎难而上；再次是要有清晰的思维，能够 理清各个元器件之间的关系，明确各个器件的功能;最后还要和同学多交流合作， 多参考书籍。

18、通过这次高频电子线路课程设计，我了解并发现很多设计电路的方 法，而且懂得了如何处理错误的方法。拥有足够的耐心和信心，对课程设计每一 步的顺利进行极其重要。至今我仍感慨颇多，的确，从选题到设计完成，从理论到实践，在这段日子 里。可以说是苦多于甜。但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以 前所学的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设 计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，至于理论知识是远远不够的，只有 把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务， 从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可 以说是困难重重，

19、难免遇到各种各样的问题，最后在老师和同学的帮助下顺利完 成这次任务。感谢老师为我们进行耐心的讲解，通过本次的课程设计，我们已经能过掌握 高频电子线路制作的基本知识，尤其是接收、解调这一块。总之，这次的课程设 计为我们今后的学习与工作打下了坚实的基础。参考文献【1】 钱 聪、陈英梅.通信电子线路.人民邮电出版社，2004【2】 高如云、陆曼茹、张企民、孙万蓉.西安电子科技大学出版社，2008【3】 中功迈、钮文良.西安电子科技大学出版社，2001【4】 顾宝良、苗澎、朱萍.通信电子线路.电子工业出版社，2007【5】 刘宝玲.通信电子电路.高等教育出版社，2008【6】 赵淑范、张化勋.清华大学出版社，2009