混頻與鑒頻器設(shè)計(jì)

1、湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱 高頻電子線路 課題名稱 混頻與鑒頻器設(shè)計(jì) 專 業(yè) 電子信息工程 班 級 電信 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 熊卓列 20年 6 月 20 日湖南工程學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書課程名稱 高頻電子電路 題 目 混頻與鑒頻器設(shè)計(jì) 專業(yè)班級 電子信息 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 熊卓列 審 批 任務(wù)書下達(dá)日期年6月 6 日設(shè) 計(jì) 完成日期年6月 20 日 設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)要求一、設(shè)計(jì)內(nèi)容1、混頻與鑒頻器設(shè)計(jì)2、以混頻、鑒頻器模塊核心，完成高頻調(diào)頻信號放大、混頻、鑒頻和混頻本振信號產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)3、相關(guān)元件參數(shù)及元件選擇要求。二、總體要求1、給出具體設(shè)計(jì)思路和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的

2、框圖，系統(tǒng)總體框圖打印出圖紙。2、給出高頻調(diào)頻信號放大、混頻、鑒頻和混頻本振信號產(chǎn)生電路的具體實(shí)現(xiàn)電路，說明其工作原理；對選擇回路或?yàn)V波器給出元件參數(shù)要求。3、編寫設(shè)計(jì)說明書，所有圖紙和說明書均用16K紙打印。 三、電路指標(biāo)要求1、高頻調(diào)頻信號頻率30MHZ2、中頻載波頻率為10.6MHZ5、回路空載品質(zhì)因素Q0=100四、給定條件1、+VCC=812V、2、主要器件：三極管、電阻、電容、電感若干。主要設(shè)計(jì)條件1、提供直流電源一臺(tái)；2、其它必要的儀器和連接導(dǎo)線等；3、計(jì)算機(jī)。說明書格式1、課程設(shè)計(jì)封面；2、任務(wù)書；3、說明書目錄；4、設(shè)計(jì)總體思路及系統(tǒng)框圖；5、電路設(shè)計(jì)；6、總結(jié)與體會(huì)；7、附

3、錄；10、參考文獻(xiàn)；8、電路器件連接總圖。進(jìn)度安排十五周星期一上午：下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書，介紹課題內(nèi)容與要求；十五周星期一下午至星期三上午：查找資料，確定總體設(shè)計(jì)方案，畫出整機(jī)原理圖草圖；十五周星期三下午至星期五：具體電路設(shè)計(jì)；十六周星期一上午至星期星期五上午書寫設(shè)計(jì)報(bào)告打印出圖紙。十六周星期五下午：答辯。 參考文獻(xiàn)1. 張肅文主編.，高頻電子線路，高等教育出版社.。2. 謝自美主編，電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測試，華中理工大學(xué)出版社。3. 沈偉慈主編，通信電路，西安電子科技大學(xué)出版社。 目錄1.總體設(shè)計(jì)框圖與思路.52.各個(gè)單元電路設(shè)計(jì).5 2.1 高頻小信號放大器.6 2.2 混頻器電路設(shè)計(jì).7 2.

4、3本機(jī)振蕩器電路.92.4 鑒頻器電路 .113.心得與體會(huì).134.附錄及元件.145.參考文獻(xiàn).146.總電路圖.157.成績評定表.16一設(shè)計(jì)框圖與總體思路混頻與鑒頻器設(shè)計(jì)是指以混頻、鑒頻器模塊為核心，完成高頻調(diào)頻信號放大、混頻、鑒頻和混頻本振信號產(chǎn)生，其組成框圖如下所示：信號源中頻信號f2-f1=10.6MHZ混頻器高頻放大大中頻放大 f1=30MHZ f2=40.6MHZ本機(jī)振蕩器鑒頻器其工作原理是：將接受的信號f1經(jīng)高頻功率放大器放大，進(jìn)入混頻器；本機(jī)振蕩器輸出的另一高頻信號f2亦進(jìn)入混頻器，則混頻器的輸出為含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等頻率分量的信號。混頻級的輸

5、出接調(diào)頻回路選出中頻信號（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。由于天線接收到的高頻信號經(jīng)過混頻成為固定的中頻，再加以放大。優(yōu)點(diǎn)：接收機(jī)的靈敏度較高，選擇性較好，性能也比較穩(wěn)定。二 各個(gè)單元電路設(shè)計(jì) 2.1高頻小信號放大器 高頻放大器是用來放大高頻信號的器件。根據(jù)高放的對象是載頻信號這一情況，一般采用三極管做放大器件，而且并聯(lián)諧振回路作為負(fù)載，讓信號諧振在信號載頻。這樣做的好處是：回路諧振能抑制干擾；并聯(lián)回路諧振時(shí)，其阻抗很大，從而可輸出很大的信號。 電路如圖2.1.1所示, 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

6、振回路。圖2.1.1 高頻小信號放大器電路工作原理：從輸入接收到的高頻信號經(jīng)過L1、C1、CT1組成的選頻回路，選取有用信號，經(jīng)晶體管Q1進(jìn)行放大，由C4、T1初級組成的調(diào)諧回路，進(jìn)一步濾除無用信號，再經(jīng)過變壓器進(jìn)行放大輸出信號=30MHZ高頻等效電路圖如圖：圖2.1.2 高頻等效電路單級放大器的電壓放大倍數(shù)定義為輸出電壓與輸出電壓的比值 根據(jù)并聯(lián)回路中電壓變換關(guān)系，集電極電壓和輸出電壓之比，等于他們在線圈L上的接入系數(shù)和之比 由此可得 當(dāng)電路處于諧振頻率時(shí) 因此 電路的電壓增益為 ，2.2混頻器電路設(shè)計(jì) 混頻是將不同載頻的高頻已調(diào)波信號變換為較低的同一個(gè)固定載頻（一般稱為中頻）的高頻已調(diào)波信

7、號，但保持其調(diào)制規(guī)律不變，然后送入中頻放大器。在接收端，它起頻率變換作用，最后采用混頻方式可以大大提高接收機(jī)性能。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，振蕩信號由其它器件產(chǎn)生則稱之為混頻器。混頻器的實(shí)質(zhì)是非線性電路，通過器件的非線性效應(yīng)產(chǎn)生新的頻率分量，最后通過濾波器選擇出所需要的頻率分量，濾除其它的頻率分量。晶體管混頻器電路如圖2.21所示：高頻信號f1從基級輸入，本振信號從發(fā)射機(jī)注入，兩種信號相互干擾不易產(chǎn)生牽引現(xiàn)象。對于本振電壓來說是共基電路，輸入阻抗較小，不易過激勵(lì)，因此振蕩波形好

8、，失真小?；祛l器的實(shí)質(zhì)是非線性電路，通過器件的非線性效應(yīng)產(chǎn)生新的頻率分量，最后通過濾波器選擇出所需要的頻率分量，濾除其它的頻率分量。圖2.2.1晶體管混頻器電路其中晶體管起信號混頻作用，兩個(gè)輸入信號分別f1和f2，電容C6、C9、C10為信號輸入和輸出的耦合電容，起隔直流的作用，使前后級的直流電位不相互影響，保證各級工作的穩(wěn)定性，電容C8對高頻信號相當(dāng)于短路，消除偏置電阻R9對高頻信號的負(fù)反饋?zhàn)饔?，提高高頻信號的增益；電阻元件R7，R8，R9決定晶體管的工作點(diǎn)；電路中的電感L2和電容C7組成的諧振電路起選頻作用，在產(chǎn)生的組合頻率中選擇所需要的中頻輸出信號。2.3本機(jī)振蕩器電路 本振電路與混頻電

9、路一起可以接收到不同載頻的各發(fā)射臺(tái)高頻已調(diào)波信號變換為同一載頻（中頻）的高頻已調(diào)波信號，然后送入中頻放大器進(jìn)行放大。它一般用LC諧振回路來產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的本地振蕩頻率，將這個(gè)穩(wěn)定的諧振頻率與高頻放大輸出信號混頻，得到一個(gè)中頻信號。 電路如圖2.3.1所示，本機(jī)振蕩器的靜態(tài)工作點(diǎn)主要由R10、R11、R12、R13決定，為使本機(jī)振蕩器輸出較大的電壓，靜態(tài)電流Icq應(yīng)較大，但也不能太大，否則會(huì)使振蕩輸出的波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生高次諧波，影響混頻級電路的性能。實(shí)驗(yàn)表明+Vcc=+6V時(shí)，Icq取（0.40.8）mA較好，電容C13為本機(jī)振蕩器的輸出耦合電容.由于混頻管工作在非線性狀態(tài)，易引起各種信號的干擾

10、，如中頻干擾、鏡像干擾等。采用晶振構(gòu)成的本機(jī)振蕩電路，可以減小干擾，必要時(shí)，在混頻級前加一級高頻調(diào)諧放大器，可大大抑制鏡像干擾。2.3.1本機(jī)振蕩電路三極管Q2與晶振Y1構(gòu)成的本機(jī)振蕩電路稱為電容反饋三點(diǎn)式振蕩電路，又稱“考畢茲電路”。電路的反饋系數(shù)F=C13/C11，振蕩頻率主要由晶振的頻率決定，因此頻率穩(wěn)定度較高，分析表明，振蕩頻率的表達(dá)式為：式中Lq為晶振的等效電感，與頻率無關(guān)。對于頻率為幾十兆赫的晶振，Lq約為幾毫亨；為諧振回路的總電容，由晶振的等效電容C0、Cq與電容C11、C13、C4,共同決定 由等效電路圖可知： 其等效電路圖如圖下所示2.3.2本機(jī)振蕩器等效電路2.4鑒頻器電路

11、在鑒頻器部分，采用比例鑒頻器，普通鑒頻器的線性范圍較寬，調(diào)整較易，但在鑒頻器前必須加上一級限幅器，而比例鑒頻器則不需要但是為了得到良好的限幅特性，必須仔細(xì)調(diào)整比例鑒頻器的工作狀態(tài)與電路參數(shù)，也可以在前一級加一個(gè)限幅器。所以為簡單起見本次設(shè)計(jì)采用比例鑒頻器，其電路如圖2.4.1所示。圖2.4.1比例鑒頻器電路原理圖如圖2.4.2所示：圖2.4.2 比例鑒頻器原理圖它與相位鑒頻器在調(diào)頻-調(diào)幅調(diào)頻波變換部分相同，但檢波器部分有較大變化，主要差別是： 1.在f g兩端并接一個(gè)大電容量C15，其電容量約為10F，由于C5和(R3 + R4)組成電路的時(shí)間常數(shù)很大，約為(0.10.2)秒，這樣在檢波過程中

12、，對于15Hz以上的寄生調(diào)幅有惰性，電容 C15上的 電壓來不及跟著變化，而保持在某一恒定的電容上。2.檢波電阻中點(diǎn)和檢波電容中點(diǎn)斷開，輸出電壓取自d e兩端，而不是取自f g兩端。在負(fù)載電阻RL中，C14和C13放電電流的方向相反，因而起到了差動(dòng)輸出的作用。CL數(shù)值的選取應(yīng)對高頻短路，對音頻開路。3.為了構(gòu)成檢波器的直流通路，D1、D2的鏈接方向相反，這樣，電容C3、C4兩端的電壓是與之和，而不是兩者之差。三心得與體會(huì)通過這次混頻器與鑒頻器的設(shè)計(jì)與制作，讓我了解了設(shè)計(jì)電路的過程，也讓我了解了關(guān)于混頻鑒頻器的原理與設(shè)計(jì)理念。因?yàn)樵O(shè)計(jì)過程中都是使用仿真，沒有實(shí)際線路的連接，一些在實(shí)際可能遇到的問

13、題也沒去考慮，還是有點(diǎn)失敗的。在仿真時(shí)電路都是理想情況，實(shí)際接線中有著各種各樣的條件制約，不可能與理想情況完全一致。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮兩者的差異，從中找出最適合的設(shè)計(jì)方法。通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我對一些在書本中出現(xiàn)的電路有了大概的了解。坐而言不如立而行，對于這些電路還是應(yīng)該自己動(dòng)手實(shí)際操作才會(huì)有深刻理解。兩周的課程設(shè)計(jì)飛快的過去了。在這兩周的時(shí)間中，我完成了相關(guān)資料的查詢和搜集、電路的總體設(shè)計(jì)，各模塊電路分析、電路圖的仿真模擬等任務(wù)。在課程設(shè)計(jì)的過程中，自己遇到了這樣那樣的困難，但經(jīng)過自己的努力查找書本資料，和同學(xué)的幫助還是解決了。剛拿到課題時(shí)不知道從何做起，還糾結(jié)了兩天。后面通過看書和網(wǎng)上查

14、詢大概了解了這個(gè)課題。進(jìn)一步提高分析解決實(shí)際問題的能力，給我們創(chuàng)造一個(gè)動(dòng)腦動(dòng)手獨(dú)立開展電路實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，鍛煉分析解決高頻電子電路問題的實(shí)際本領(lǐng)，真正實(shí)現(xiàn)由課本知識(shí)向?qū)嶋H能力的轉(zhuǎn)化；通過典型電路的設(shè)計(jì)與制作，加深對基本原理的了解，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力。我們做課程設(shè)計(jì)的目的是通過這一過程使自己掌握了獨(dú)立搜集資料、思考分析問題的能力和獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力，使自己無論在今后的學(xué)習(xí)中還是工作中遇到困難的時(shí)候都能自己將其解決。在做電路仿真時(shí)因?yàn)橐郧坝眠^protel99SE，所以繪制電路圖還算是輕車熟路，最后經(jīng)過將近兩個(gè)星期的努力，終于完成了這份課程設(shè)計(jì)報(bào)告。四附錄本次設(shè)計(jì)共用到器材如下：電阻 16個(gè)滑動(dòng)變阻器 1個(gè)電容 20個(gè)二極管 3個(gè)電感 5個(gè)變壓器 1個(gè)晶振 1個(gè)天線 1個(gè)可變電容 2個(gè)三極管 3個(gè)導(dǎo)線 若干五參考文獻(xiàn)1. 張肅文主編.，高頻電子線路，高等教育出版社.。2. 謝自美主編，電子線路設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、測試，華中理工大學(xué)出版社。3. 沈偉慈主編，通信電路，西安電子科技大學(xué)出版社。 六電路設(shè)計(jì)總圖電氣與信息工程系課程設(shè)計(jì)評分表項(xiàng) 目評 價(jià)優(yōu)良中及格差設(shè)計(jì)方案的合理性與創(chuàng)造性(10%)硬件設(shè)計(jì)或軟件編程完成情況(