高頻電子電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告一

1、 調(diào)頻接收機(jī)設(shè)計(jì)與調(diào)試一 設(shè)計(jì)目的通過(guò)本課程設(shè)計(jì)與調(diào)試，提高動(dòng)手能力，鞏固已學(xué)的理論知識(shí)，能建立無(wú)線電調(diào)頻接收機(jī)的整機(jī)概念，了解調(diào)頻接收機(jī)整機(jī)各單元電路之間的關(guān)系及相互影響，從而能正確設(shè)計(jì)、計(jì)算調(diào)頻接收機(jī)的單各元電路：輸入回路、高頻放大、混頻、中頻放大、鑒頻及低頻功放級(jí)。初步掌握調(diào)頻接收機(jī)的調(diào)整及測(cè)試方法。二 調(diào)頻接收機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)1選擇性接收機(jī)從各種信號(hào)和干擾中選出所需信號(hào)（或衰減不需要的信號(hào)）的能力稱為選擇性，單位用dB（分貝）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。2靈敏度接收機(jī)接收微弱信號(hào)的能力稱為靈敏度，通常用輸入信號(hào)電壓的大小來(lái)表示，接收的輸入信號(hào)越小，靈

2、敏度越高。調(diào)頻廣播收音機(jī)的靈敏度一般為530uV。3工作頻率范圍接收機(jī)可以接受到的無(wú)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(duì)應(yīng)。如調(diào)頻廣播收音機(jī)的頻率范圍為88108MH，是因?yàn)檎{(diào)頻廣播收音機(jī)的工作范圍也為88108MHz4頻率特性接收機(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。5輸出功率接收機(jī)的負(fù)載輸出的最大不失真（或非線性失真系數(shù)為給定值時(shí)）功率稱為輸出功率。三 基本設(shè)計(jì)原理調(diào)頻接收機(jī)的組成一般調(diào)頻接收機(jī)的組成框圖如圖所示。其工作原理是：天線接受到的高頻信號(hào)，經(jīng)輸入調(diào)諧回路選頻為f1，再經(jīng)高頻放大級(jí)放大進(jìn)入混

3、頻級(jí)。本機(jī)振蕩器輸出的另一高頻 f2亦進(jìn)入混頻級(jí)，則混頻級(jí)的輸出為含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等頻率分量的信號(hào)。混頻級(jí)的輸出接調(diào)頻回路選出中頻信號(hào)（f2-f1），再經(jīng)中頻放大器放大，獲得足夠高增益，然后鑒頻器解調(diào)出低頻調(diào)制信號(hào)，由低頻功放級(jí)放大。由于天線接收到的高頻信號(hào)經(jīng)過(guò)混頻成為固定的中頻，再加以放大，因此接收機(jī)的靈敏度較高，選擇性較好，性能也比較穩(wěn)定。中放的任務(wù)，是把變頻器輸出的中頻信號(hào)放大后，輸入到檢波器。在超外差接收機(jī)中，信號(hào)放大的任務(wù)大部分是由中頻放大器來(lái)完成的。中放級(jí)的好壞對(duì)接收機(jī)的靈敏度、選擇性、失真和自動(dòng)增益控制等主要指標(biāo)有著決定性的影響。因此對(duì)中放的要求是：

4、增益高，穩(wěn)定性好，具有良好的通頻帶特性。也就是說(shuō)，對(duì)于干擾信號(hào)抑制能力強(qiáng)，選擇性要好，而對(duì)信號(hào)本身的影響或衰減要小，自動(dòng)增益控制對(duì)整機(jī)頻帶影響要小。 在調(diào)頻接收機(jī)的情況下，載波的振幅大小并不包含有用的信號(hào)，這就使我們有條件利用限幅的辦法把調(diào)頻波中由噪聲產(chǎn)生的調(diào)幅分量完全消除后，再送到鑒頻器去。起著消除這種調(diào)幅分量作用的電路，叫做限幅器。限幅電路除了能有效地抑制干擾外，還有一個(gè)作用就是保持輸出信號(hào)的幅度穩(wěn)定不變。如果輸入信號(hào)的振幅高于某一規(guī)定值時(shí)，由于限幅作用，它的輸出信號(hào)幅度也不會(huì)發(fā)生改變。 鑒頻器又稱頻率檢波器，它的任務(wù)就是從調(diào)頻波中檢出原調(diào)制信號(hào)。要完成這個(gè)任務(wù)，一般要分為兩步進(jìn)行。第一步

5、先將等幅的調(diào)頻波改變成振幅隨頻率變化的調(diào)幅波，使其幅度變化的規(guī)律和頻率變化的規(guī)律相同。第二步再用振幅檢波器除去載波，最后得到音頻信號(hào)。四 單元電路設(shè)計(jì) 1、 高頻小信號(hào)放大電路如下圖所示為共射級(jí)接法的晶體管高頻小信號(hào)放大器。他不僅要放大高頻信號(hào)，而且還要有一定的選頻作用，因此晶體管的負(fù)載為L(zhǎng)C并聯(lián)諧振回路。其具體的工作原理如下：從天線ANTA1接收到的高頻信號(hào)經(jīng)過(guò)CA1、CCA1、LA1組成的選頻回路，選取信號(hào)為fs=10.7MHZ的有用信號(hào)，經(jīng)晶體管QA1進(jìn)行放大，由CA3、TA1初級(jí)組成的調(diào)諧回路，進(jìn)一步濾除無(wú)用信號(hào)，將有用信號(hào)經(jīng)變壓器和CB1耦合進(jìn)入ICB1(MC3361).2.混頻電路

6、 混頻計(jì)時(shí)把高頻信號(hào)經(jīng)過(guò)頻率變換，變?yōu)橐粋€(gè)固定的頻率。這種頻率變換通常是將已調(diào)波的載波從高頻變?yōu)橹蓄l，同時(shí)必須保持其調(diào)制規(guī)律不變。因?yàn)橹蓄l比外來(lái)信號(hào)頻率低且固定不變，中頻放大器容易獲得比較大的增益，從而提高收音機(jī)的靈敏度。在較低而又固定的中頻上，還可以用較復(fù)雜的回路系統(tǒng)或?yàn)V波器進(jìn)行選頻。它們具有接近理想矩形的選擇性曲線，因此有較高的鄰道選擇性。如果器件僅實(shí)現(xiàn)變頻，振蕩信號(hào)由其它器件產(chǎn)生則稱之為混頻器。 該實(shí)驗(yàn)中用到二極管環(huán)形混頻器，它組和頻率小、動(dòng)態(tài)范圍大、噪聲小、本振電壓無(wú)反向輻射，但是它的變頻增益小于1.二極管環(huán)形混頻器環(huán)形混頻器的原理電路如圖所示，本振電壓從輸入和輸出變壓器T、T中心抽頭

7、加入。四個(gè)二極管均按開(kāi)關(guān)狀態(tài)工作。各電流、電壓的極性如圖中所示。圖中實(shí)線箭頭表示本振電壓再副半周的電流方向；虛線箭頭表示本振電壓再正半周的電流方向。由圖可見(jiàn)，它相當(dāng)于兩個(gè)平衡混頻器的組合。 圖 二極管環(huán)形混頻電路上圖中的二極管環(huán)形混頻器具有如下特點(diǎn)：1 結(jié)構(gòu)上四個(gè)二極管接成環(huán)形。作為混頻時(shí)，環(huán)形的兩個(gè)對(duì)角端AB和CD通過(guò)變壓器接入本振信號(hào)VL和有用信號(hào)VS.2 如果電路平衡,則各端口是相互隔離的,即L端口的本振信號(hào)不會(huì)通到R端,R端口的有用信號(hào)不會(huì)竄入L端,有用信號(hào)和本振信號(hào)均不會(huì)通到I端.3 有增益,存在損耗.作為混頻器時(shí),混頻損耗的理論值為4dB4 為調(diào)幅器時(shí),考慮到高頻變壓器的低頻頻率特

8、性差的缺點(diǎn),調(diào)制信號(hào)改從端口輸入,載波信號(hào)從端口輸入,從端輸出振幅調(diào)制信號(hào).3.中頻放大電路中頻放大電路的任務(wù)是把變頻得到的中頻信號(hào)加以放大，然后送到檢波器檢波。中頻放大電路對(duì)超外差收音機(jī)的靈敏度、選擇性和通頻帶等性能指標(biāo)起著極其重要的作用。  下圖（a）是LC單調(diào)諧中頻放大電路，圖（b）為它的交流等效電路。圖中B1、B2為中頻變壓器，它們分別與C1、C2組成輸入和輸出選頻網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還起阻抗變換的作用，因此，中頻變壓器是中放電路的關(guān)鍵元件。    中頻變壓器的初級(jí)線圈與電容組成LC并聯(lián)諧振回路，由于并聯(lián)諧振回路對(duì)詣?wù)耦l率的信號(hào)阻抗很大

9、，對(duì)非諧振頻率的信號(hào)阻抗較小。所以中頻信號(hào)在中頻變壓器的初級(jí)線圈上產(chǎn)生很大的壓降，并且耦合到下一級(jí)放大，對(duì)非諧振頻率信號(hào)壓降很小，幾乎被短路（通常說(shuō)它只能通過(guò)中頻信號(hào)），從而完成選頻作用，提高了接收機(jī)的選擇性。      由LC調(diào)諧回路特性知，中頻選頻回路的通頻帶Bf2- f1fd/QL，式中QL是回路的有載品質(zhì)因數(shù)。QL值愈高，選擇性愈好，通頻帶愈窄；反之,通頻帶愈寬，選擇性愈差。圖5中頻放大電路4.鑒頻電路下圖是回路鑒頻器的原理圖。圖6鑒頻電路相位鑒頻器是利用回路的相位-頻率特征來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)幅-調(diào)頻波變換的，上圖中輸入電路的初級(jí)回路、和次級(jí)回路、均調(diào)諧于

10、調(diào)頻波的中心頻率。他們完成波形變換，將等副調(diào)頻波變換成幅度隨瞬時(shí)頻率變化的調(diào)頻波（及調(diào)幅-調(diào)頻波）。、R、和、R、組成上下、兩個(gè)振幅檢波器，且特性完全相同，將振幅的變化監(jiān)測(cè)出來(lái)。負(fù)載電阻R通常比旁路電容的高頻容抗大的多，而耦合電容與旁路電容的容抗則小于高頻扼流圈的感抗。因此，初級(jí)回路上的信號(hào)電壓幾乎全部降落在扼流圈上。 而且，每個(gè)檢波器上均加有兩個(gè)電壓，即和。不過(guò)一個(gè)檢波器的輸入時(shí)它們之和，另一個(gè)則是他們之差。只要在耦合回路的通頻帶范圍內(nèi)，當(dāng)調(diào)頻波的瞬時(shí)頻率變化時(shí)，無(wú)論是還是他們的振幅都保持恒定，但是他們之間的相位關(guān)系隨頻率而發(fā)生變化。 將超前于一個(gè)角度。這個(gè)角度可能是/2,可能大于/2，也可

11、能小于/2，主要取決于信號(hào)頻率是等于、小于或大于中心頻率。正是由于這種相位關(guān)系與信號(hào)頻率有關(guān)，才導(dǎo)致兩個(gè)檢波器的輸入電壓的大小產(chǎn)生了差別。5.MC3361電路及功能在本實(shí)驗(yàn)中采用了MC3361芯片，該調(diào)頻接收機(jī)中的混頻、中頻放大、鑒頻、低頻放大等其他功能電路全部由MC3361實(shí)現(xiàn)MC3361是美國(guó)MOTOROLA公司生產(chǎn)的單片窄帶調(diào)頻接收電路，主要應(yīng)用于語(yǔ)音通訊的無(wú)線接收機(jī)。片內(nèi)包含振蕩電路、混頻電路、限幅放大器、積分鑒頻器、濾波器、抑制器、掃描控制器及靜噪開(kāi)關(guān)電路。主要應(yīng)用在二次變頻的通訊接收設(shè)備。其主要特性如下：低功耗（在Vcc=4.0V，耗電典型值僅為3.9mA）極限靈敏度：2.6uV(

12、-3bB)（典型值）少量的外接元件工作電壓：2.08.0VDIP16和SO-16兩種封裝形式工作頻率：60MHz(max) MC3361外形圖 MC3361典型應(yīng)用電路圖Mc3361極限參數(shù)名稱引腳位置標(biāo)識(shí)符極限值單位電源電壓4Vcc(max)10V(DC)工作電壓范圍4Vcc48V(DC)檢波輸入電壓8-1.0Vp-p輸入電壓16V161.0VRMS靜噪功能14V14-0.55.0Vpk焊接溫度-Tj150工作周圍溫度范圍-TA-30+70儲(chǔ)藏溫度-Tstg-65+150MC3361的引腳功能引腳名稱功能說(shuō)明引腳名稱功能說(shuō)明1OS中頻振蕩器外接元器件端9Demod解調(diào)輸出

13、2OS中頻振蕩器外接元器件端10Fitter-in濾波器輸入3Mix-out混頻器輸出端11Fitter-out濾波器輸出4Vcc電源正極，范圍12Sque靜噪輸入5Lin-in限幅放大器輸入端13Scan掃描控制6Decouple去耦14Mute靜音7Decouple去耦15GND電源負(fù)極8Quad正交線圈16Mix-out混頻輸入端MC3361調(diào)頻接收機(jī)的工作原理如下MC3361的內(nèi)部振蕩器與1腳和2腳的外接元器件組成第二本振級(jí)，振蕩頻率為10.245MHz。第一中頻10.7MHz輸入信號(hào)從MC3361的16管腳輸入，在內(nèi)部混頻器與10.145MHz的本振信號(hào)進(jìn)行混頻，產(chǎn)生若干混頻信號(hào)，其

14、中差頻信號(hào)10.7MHz-10.245MHz=0.455MHz，即第二中頻信號(hào)由3腳外接的455kHz陶瓷濾波器FL選頻輸出，再經(jīng)5腳送入MC3361限幅放大器進(jìn)行高增益放大，限幅放大級(jí)是整個(gè)電路的主要增益級(jí)。8腳的外接元器件組成455kHz鑒頻諧振回路，經(jīng)放大后的第二中頻信號(hào)在鑒頻器進(jìn)行解調(diào)，解調(diào)輸出的音頻信號(hào)經(jīng)音頻電壓放大器AF放大后由9腳輸出。再經(jīng)電阻、電容等組成的高頻濾波網(wǎng)絡(luò)濾除掉高頻成分，改善輸出信號(hào)的波形。12腳和15腳的外接電路與內(nèi)部靜噪觸發(fā)電路組成載頻檢測(cè)和電子開(kāi)關(guān)電路，用于調(diào)頻接收機(jī)的靜噪控制。MC3361集成電路采用16腳雙列直插式封裝。它具有較寬的電源電壓范圍(29V)，

15、能在2V低電源電壓條件下可靠地工作，耗電電流小(當(dāng)Vcc=3.6V時(shí)，靜態(tài)耗電電流典型值為2.8mA),靈敏度高(在2.0V輸入時(shí)典型值為3dB)，音頻輸出電壓幅值大。它的內(nèi)電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。IC內(nèi)設(shè)置有雙平衡雙差分混頻器、電容三點(diǎn)式本機(jī)振蕩器、六級(jí)差動(dòng)放大器構(gòu)成的調(diào)頻455kHz寬帶中頻限幅放大器、雙差分正交調(diào)頻鑒頻器、音頻放大器及靜噪控制電路。五 整體電路設(shè)計(jì)下圖所示為整體電路圖圖7調(diào)頻接收機(jī)電路圖從天線ANTA1接收到的高頻信號(hào)經(jīng)過(guò)CA1、CCA1、LA1組成的選頻回路，選取信號(hào)為fs=10.7MHZ的有用信號(hào)，經(jīng)晶體管QA1進(jìn)行放大，由CA3、TA1初級(jí)組成的調(diào)諧回路，進(jìn)一步濾除

16、無(wú)用信號(hào)，將有用信號(hào)經(jīng)變壓器和CB1耦合進(jìn)入ICB1(MC3361)16管腳與本振信號(hào)10.245MHz(MC3361的1、2腳外掛10.245MHz晶體及微調(diào)電容與內(nèi)部振蕩單元產(chǎn)生的)進(jìn)行混頻，產(chǎn)生差頻信號(hào)從3管腳輸出，經(jīng)455KHz陶瓷濾波器濾波后又從5腳進(jìn)入MC3361進(jìn)行放大，MC3361的8腳外掛鑒頻電路，最終從9腳輸出調(diào)制信號(hào)六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(1).按下開(kāi)關(guān)，調(diào)試好小信號(hào)放大單元電路，調(diào)試好高頻功率放大單元電路。(2).連接好發(fā)射電路和接收電路（連LE2、LE1、LE3、LE4、LE5、LE6、LA1、LB1），同時(shí)用實(shí)驗(yàn)箱所配的天線（一端帶夾子的導(dǎo)線）分別將發(fā)射單元的天線ANTE1和

17、本實(shí)驗(yàn)單元天線ANTA1連好.(3).在不加調(diào)制信號(hào)的情況下，接通發(fā)射電路和接收電路的電源，調(diào)節(jié)變?nèi)荻O管單元的L84，用示波器探頭測(cè)量TTB2，當(dāng)TTB2處有455 KHz的信號(hào)輸出時(shí)，說(shuō)明調(diào)頻單元的工作頻率在10.7MHz附近。此時(shí)從處加入1KHz，峰峰值為100mV左右的調(diào)制信號(hào)，則從TTB1處用示波器可觀測(cè)到輸出的解調(diào)波。圖8調(diào)頻波與解調(diào)波的理想波形 (4).當(dāng)從TTB1處觀察鑒頻輸出信號(hào)，此時(shí)如果波形失真可以微調(diào)LB1和微調(diào)L84。注意觀察鑒頻信號(hào)頻率與調(diào)制信號(hào)頻率是否一致，幅度大小與調(diào)制頻偏的關(guān)系（調(diào)制頻率可以通過(guò)改變調(diào)制信號(hào)大小來(lái)改變）。如果TTB1處的信號(hào)失真，一般要考慮是否調(diào)

18、制信號(hào)幅度過(guò)大以及變?nèi)荻O管調(diào)頻產(chǎn)生的調(diào)頻信號(hào)的中心頻率偏高10.7MHz太遠(yuǎn)七 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及調(diào)試 本次操作的靈敏度從信號(hào)發(fā)生器直接讀出、解調(diào)信號(hào)是在示波器上直接讀出、失真度用失真測(cè)試儀測(cè)出，具體數(shù)據(jù)如下表：靈敏度0.1mV解調(diào)信號(hào)頻率0.998KHz失真度23.8%調(diào)試過(guò)程檢查電路是否有錯(cuò)，檢查模塊是否裝錯(cuò)和是否有漏裝的元件。檢查各單元電路接入位置是否正確。檢查各級(jí)直流工作點(diǎn)，若有不符合者，可調(diào)整相應(yīng)分立元件的有關(guān)部分。檢查電路中電解電容正負(fù)極性是否有誤。集成電路則應(yīng)先檢查外圍電路是否有故障，最后才考慮換集成塊。八 設(shè)計(jì)總結(jié)無(wú)線電信號(hào)的接收機(jī)試先用接收天線將受到的電磁波轉(zhuǎn)變?yōu)橐颜{(diào)波電流，然后從這已調(diào)波電流中檢出原始的信號(hào)。最后再由聽(tīng)筒或揚(yáng)聲器將經(jīng)過(guò)檢波取出的音頻電流轉(zhuǎn)為震動(dòng)的聲音信號(hào)。但是，接收天線所收到的電磁波很微