高频课程设计--调频接收机

1、东北石油大学本科生课程设计（报告）一、设计方案及电路基本原理1.设计目的（1）了解调频接收机的工作原理及组成。（2）按照给定的技术指标成对调频接收机的设计。（2）掌握调频接收机的仿真方法。2.设计思想及工作原理电路的开始部分是由高频放大电路和本振信号混频，输出一个中频信号。因为这是超外差调频接收机，所以混频电路和调幅接收机有着明显的不同，在调频电路中，本振电路是独立的。在放大电路部分，采用场效应管共源极放大电路。本振电路才用LC振荡电路，两个信号分别输入混频器，得到一个中频信号。为了得到高的增益，而整个电路的增益取决于中放，同时也抑制了邻近干扰。在中频放大电路的输出端，接一个限幅器，其目的是如

2、果直接接鉴频器，很可能得到很多不需要的波形，用滤波器很难滤除，所以在鉴频器的输入端加一级限幅器，去除不需要的波，使输出更为纯净。鉴频器是将原调制信号解调出来，在本次设计中采用比例鉴频器。为了能够得到我们所需要的效果，在电路的最后采用低频放大电路。调频接收机的原理框图如图1所示。输入回路高频放大混频中频放大鉴频低频功放本机震荡控制器图1 调频接收机原理框图二、设计方案1.单元电路设计(1) 高频功率放大电路如图2所示为共射级接法的晶体管高频小信号放大器。他不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此晶体管的负载为并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响的

3、频率和相位。晶体管的静态工作点由电阻, 及决定，其计算方法与低频单管放大器相同。其工作原理为：从天线接收到的高频信号经过、组成的选频回路，选取信号为的有用信号，经晶体管进行放大，由、初级组成的调谐回路，进一步滤除无用信号，将有用信号经变压器和耦合进入。图2 高频功率放大电路原理图（2）混频器及本机震荡混频器的作用是将高频调制信号变换为中频调制信号，所改变的只是被调信号的载频，而信号的调制规律是不能改变的。混频器有不同类型，混频增益约为-10Db30dB左右。混频器的输出应和中放输入级匹配，混频电路可以采用如图3的二极管混频电路。对本机振荡器的要求是：频率可调，并和输入回路及高放负载回路同步调整

4、（统调），以满足选择电台信号及混频器差拍的需要；本振的频率稳定度要高，有时要采用自动频率调整电路（AFC），如彩色电视接收机；本振输出的波形要好，谐波成分要少，避免在混频器中产生较多的组合频率干扰；本振的工作要稳定，电压和温度漂移都要求小；另外，还要求本振的辐射小，幅度稳定，大小合适。本振与混频间，一般采用弱耦合方式。图3 二极管混频电路（3）中频放大电路中频放大电路的任务是把变频得到的中频信号加以放大，然后送到检波器检波。中频放大电路对超外差收音机的灵敏度、选择性和通频带等性能指标起着极其重要的作用。图4是LC单调谐中频放大电路。图中、为中频变压器，它们分别与、组成输入和输出选频网络，同时还

5、起阻抗变换的作用，因此，中频变压器是中放电路的关键元件。    中频变压器的初级线圈与电容组成LC并联谐振回路，由于并联谐振回路对诣振频率的信号阻抗很大，对非谐振频率的信号阻抗较小。所以中频信号在中频变压器的初级线圈上产生很大的压降，并且耦合到下一级放大，对非谐振频率信号压降很小，几乎被短路（通常说它只能通过中频信号），从而完成选频作用，提高了接收机的选择性。      由LC调谐回路特性知，中频选频回路的通频带，式中QL是回路的有载品质因数。QL值愈高，选择性愈好，通频带愈窄；反之,通频带愈宽，选择性愈差。图4

6、中频放大电路(4)鉴频电路图5是回路鉴频器的原理图。它是由三个调谐回路组成的调频-调幅调频变换电路和上下对称的两个振幅检波器组成。初级回路谐振于调频信号的中心频率 ,其通带较宽。次级两个回路的谐振频率分别 、并使 、 与成对称失谐。即。其工作原理是：天线接收到的高频信号，经输入调谐回路选频为，再经高频放大器放大，进入混频器；本机振荡器输出的另一高频信号 亦进入混频器，则混频器的输出为含有、（+）、（-）等频率分量的信号。混频器的输出接有选频回路，选出中频信号（-），再经中频放大器放大，获得足够高的增益，然后经鉴频器解调出低频调制信号，再由低频功放级放大，驱动扬声器，从天线接收到的高频信号经过混

7、频成为固定的中频-，故称为超外差式接收机。这种接收机的灵敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。图5 双失谐回路鉴频器原理图（5）低频放大电路从鉴频器输出的信号一般很小，所以在输出极一般采用低频功率放大电路，如果是音频信号，可以外加一个喇叭。单元电路如图6所示：图6 低频放大电路原理图2.元件参数在本实验中采用了MC3361芯片，所以工作原理中的混频、中频放大、鉴频、低频放大等其他功能电路全部由MC3361实现。MC3361是美国MOTOROLA公司生产的单片窄带调频接收电路，主要应用于语音通讯的无线接收机。片内包含振荡电路、混频电路、限幅放大器、积分鉴频器、滤波器、抑制器、扫描控制器及静噪开关

8、电路。管脚功能如表1所示。MC3361集成电路采用16脚双列直插式封装。它具有较宽的电源电压范围(29V)，能在2V低电源电压条件下可靠地工作，耗电电流小(当=3.6V时，静态耗电电流典型值为),灵敏度高(在输入时典型值为3dB)，音频输出电压幅值大。表1 MC3361管脚功能引脚名称功能说明引脚名称功能说明1OSC1中频振荡器外接元件端9Demod解调输出2OSC2中频振荡器外接元件端10Fitter-in滤波器输入3Mix-out混频输出端11Fitter-out滤波器输出4Vcc电源正极，范围28V12Sque静噪输入5Lim-in限幅放大器输入端13Scan扫描控制6Decouple去

9、耦14Mute哑音7Decouple去耦15GND电源负极8Quad正交线圈16Mix-out混频输入端三、电路调试与仿真分析1.总电路图总电路图的设计如图7所示：图7 总电路原理图2.仿真结果及分析图8、图9、图10和图11是各个模块仿真输出的波形显示：图8 模拟混频器仿真输出图9 中频放大仿真波形图10 鉴频电路仿真波形图11 低频功放仿真波形经过实验测试，虽然得到的已调信号有些失真，但调频接收机实现了解调调频信号的功能，基本达到了设计要求，即设计指标：工作频率 ； 输出功率()；中频； 灵敏度。四、总结及体会通过这次课程设计，使我对调频接收机的工作原理有了进一步得理解。也懂得了如何从头到尾对一个课题进行设计，从工作原理出发结合给定的技术指标首先画出整体框图，然后进行各个模块的设计包括元件的参数选择。此次课程设计我利用的是Altium designer软件进行电路原题图的绘制，最后进行仿真和调试确保达到技术指标。在一周的时间里，我独立的完成了有关资料的查阅、电路图的绘制、测试仿真和后续的报告整理。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是各个单元电路的连接及电路的细节设计上。在设计过程中，我仔细比较分析其原理以及可行