高頻電路課程設(shè)計(jì)調(diào)頻

1、課程設(shè)計(jì)報(bào)告高頻電路題 目 調(diào)頻（調(diào)幅）發(fā)射接收模塊設(shè)計(jì) 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級 學(xué) 生 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 二一 五 年 一 月 一 日2目錄摘 要1一、選題意義1一、總體方案12.1、設(shè)計(jì)目的12.2、設(shè)計(jì)思路2三、調(diào)頻接收機(jī)的工作原理2四、調(diào)頻接收機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)34.1、接收機(jī)的工作頻率范圍34.2、靈敏度34.3、選擇性34.4、信噪比34.5、輸出功率34.6、直流電源4五、各部分性能設(shè)計(jì)45.1、高頻小信號放大電路45.2、本振電路55.3、混頻器75.4、中頻放大電路95.5、正交鑒頻器及低頻放大器105.6、調(diào)頻接收機(jī)總電路圖12六、軟件無線電平臺(tái)調(diào)試12七、心得體會(huì)13摘 要

2、本次課程設(shè)計(jì)，其目的是得到一個(gè)簡易的調(diào)頻接收機(jī)。在調(diào)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)將其分為選頻網(wǎng)絡(luò)、高頻放大、變頻、中頻放大、解調(diào)、低放和低頻功放七個(gè)部分。但是在設(shè)計(jì)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)。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。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：一、容易得到足夠大而且比較穩(wěn)定的放大量。二、具有較高的選擇性和較好的頻率特性。三、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

3、以單片集成。關(guān)鍵詞：高頻，調(diào)頻，本振，混頻，中頻放大，鑒頻，低頻放大。一、選題意義隨著科技日新月異的發(fā)展，知識(shí)的不斷更新，信息傳輸是人類社會(huì)生活不可缺少的一部分。從古代的烽火到近代的旗語，都是人們尋求快速遠(yuǎn)距離通信的手段。電報(bào)、電話的發(fā)明，為迅速準(zhǔn)確的傳遞信息提供了新手段，是通信技術(shù)的重大突破。但是電報(bào)電話都是沿著導(dǎo)線傳送信號的。能否不用導(dǎo)線，就在空間中實(shí)現(xiàn)信號的傳送呢？答案是肯定的，這也就是本次課程設(shè)計(jì)的要實(shí)現(xiàn)的這個(gè)目的的一部分。雖說科技淘汰產(chǎn)品很快，我們今天學(xué)的知識(shí)可能明天就落伍了，但是掌握基礎(chǔ)知識(shí)會(huì)為我們學(xué)習(xí)新的知識(shí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所以，本次課程設(shè)計(jì)就是為我們在通信基本電路這門課中消化所

4、學(xué)知識(shí)，理解并掌握其中的重要知識(shí)點(diǎn)奠定基礎(chǔ)。因?yàn)楹喴渍{(diào)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)包括幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)，摘要中已經(jīng)敘述，我覺得囊括的知識(shí)點(diǎn)越多，對自己的鍛煉也就越充分越全面。故而我選擇了這個(gè)題目。一、 總體方案2.1、設(shè)計(jì)目的一、全面復(fù)習(xí)高頻電路的基礎(chǔ)知識(shí)。二、理解課本知識(shí)從而掌握調(diào)頻接收機(jī)整機(jī)電路的設(shè)計(jì)方法。三、學(xué)會(huì)如何將高頻單元電路組合起來實(shí)現(xiàn)滿足工程實(shí)際需要的整機(jī)電路。四、掌握使用電路仿真軟件multisim進(jìn)行基礎(chǔ)的電路仿真與調(diào)試。五、搭建一個(gè)基于LabVIEW的數(shù)字通信系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)軟件無線電平臺(tái)調(diào)試2.2、設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)思路分為以下幾個(gè)步驟：由于調(diào)頻接收機(jī)分為高頻小信號放大器，本地振蕩器，晶體管混頻器，中頻

5、放大器，正交鑒頻器以及低頻放大器六部分。所以我們可以分步實(shí)現(xiàn)，各司其職。A、高頻小信號放大器對于高頻小信號放大器來說，由于信號小，可以認(rèn)為它工作在晶體管（或場效應(yīng)管）的線性范圍之內(nèi)。這就允許把晶體管看成線性元件了，因此可作為有源線性四端網(wǎng)絡(luò)來分析。B、本地振蕩器本振電路用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經(jīng)過混頻器混頻，從而輸出一個(gè)中頻信號。C、混頻器晶體管混頻器的主要優(yōu)點(diǎn)是變頻增益較高，有二極管組成的環(huán)形混頻器的優(yōu)點(diǎn)是它有組合頻率少、動(dòng)態(tài)范圍大、噪聲小、本振電壓為反向輻射的特點(diǎn)。D、中頻放大器如果外來信號和本機(jī)振蕩相差不是預(yù)定的中頻，就不可能進(jìn)入

6、放大電路。因此在接收一個(gè)需要的信號時(shí)，混進(jìn)來的干擾電波首先就在變頻電路被剔除掉，加之中頻放大電路是一個(gè)調(diào)諧好了的帶有濾波性質(zhì)的電路，所以接收機(jī)的選擇性指標(biāo)很高。E、正交鑒頻器在此設(shè)計(jì)中，我選用了正交鑒頻器，雖然課堂上我們并沒有學(xué)習(xí)過，但是有基礎(chǔ)是可以慢慢摸索的。正交鑒頻器實(shí)際上是一種乘積型相位鑒頻器，它由移相網(wǎng)絡(luò)、乘法器和低通濾波器三部分組成。調(diào)頻信號一路直接加至乘法器，另一路經(jīng)相移網(wǎng)絡(luò)移相后(參考信號)加至乘法器。由于調(diào)頻信號和參考信號同頻正交，因此，稱之為正交鑒頻器F、低頻放大器一般從鑒頻器輸出的信號都比較小，為了得到我們所需的信號，必須將輸出信號進(jìn)行放大。一般采用三極管放大電路來實(shí)現(xiàn)這一

7、功能。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)是音頻信號，所以采用運(yùn)算放大器效果比較好。三、調(diào)頻接收機(jī)的工作原理如圖3.1所示，即該設(shè)計(jì)所需求的調(diào)頻接收機(jī)的原理方框圖。圖3.1 調(diào)頻接收機(jī)的原理方框圖其工作原理即為：把從天線上接收到的微弱的高頻信號v1先經(jīng)過一級或幾級高頻小信號放大器（而這部分往往也可以省略不用）放大為v2。然后送至混頻器與本地振蕩器所產(chǎn)生的等幅震蕩電壓v3相混合，所得到的輸出電壓v4包絡(luò)線形狀不變，仍與原來的信號波形相似，但是載波頻率則轉(zhuǎn)換為v2與v3兩個(gè)高頻頻率之差（和）。這叫做中頻。中頻電壓v4再經(jīng)過中頻放大器放大為v5，送入鑒頻器，經(jīng)鑒頻得到輸出電壓v6。最后v6再經(jīng)低頻放大器放大為v7，送到揚(yáng)聲

8、器中轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇粜盘枴Ｓ捎谔炀€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，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。四、調(diào)頻接收機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)4.1、接收機(jī)的工作頻率范圍接收機(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：fRF=6.3MHz左右，中頻頻率：fI=2. 5MHz左右。4.2、靈敏度接收機(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)頻接收機(jī)靈敏度200V4.3、選擇性接收機(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

9、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。4.4、信噪比在電路中某一指定點(diǎn)處的信號功率Ps與噪聲功率Pn之比，稱為信號噪聲比，簡稱信噪比（signal-noise ratio），以Ps/Pn（或S/N）表示。4.5、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。4.6、直流電源在調(diào)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)中，用12V直流電源給電路供電。五、各部分性能設(shè)計(jì)5.1、高頻小信號放大電路如圖5.1所示，為共射級接法的晶體管高頻小信號放大器。它不僅要放大高頻信號，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

10、況下，晶體管本身的級間電容及連接導(dǎo)線的分布參數(shù)等會(huì)影響頻率和相位。晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)由電阻RA2,RA3,RA4及RA1決定，其計(jì)鑒頻器算方法與低頻單管放大器相同。對于此高放，要求是：（1）工作穩(wěn)定，放大器可能會(huì)產(chǎn)生正反饋，他影響放大器的穩(wěn)定工作，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起震蕩，使放大器變成振蕩器，。因此，正常工作重要保證放大器遠(yuǎn)離震蕩狀態(tài)而穩(wěn)定工作。（2）選擇性好，即有一定的通頻帶。（3)失真小，增益高，且工作頻率變化時(shí)增益變動(dòng)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)，靈敏度相差將很懸殊。高頻放大器是用來放大高頻信號的器件，高頻放大器與低頻相比較，它的工作頻率高，但整個(gè)工作頻

11、帶寬度比較窄。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，一般采用晶體管做放大器件，而且用并聯(lián)諧振回路作為負(fù)載，讓信號諧振在信號載頻。對于高頻小信號放大器來說，由于信號小，可以認(rèn)為它工作在晶體管的線性范圍內(nèi)。允許把晶體管看成線性元件，可以看成有源線性四端網(wǎng)絡(luò)。（電路仿真圖）（仿真所得波形）(硬件調(diào)試所得波形)5.1高頻小信號放大電路5.2、本振電路在本次設(shè)計(jì)中，采用改進(jìn)型電容三點(diǎn)式LC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(gè)中頻信號。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

12、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(huì)改變。如圖5.2所示。（電路仿真圖）（仿真所得波形）(硬件調(diào)試所得波形)圖5.2LC振蕩電路5.3、混頻器混頻電路的類型較多，常用的有模擬相乘混頻器、二極管平衡混頻器、環(huán)形混頻器、三極管混頻器等。由于本設(shè)計(jì)課題使用的是三極管混頻，所以其它電路不與考慮,其三極管混頻器組成框圖如下 三極管混頻器組成框圖混頻電路主要有三大部分組成：本地振蕩器、晶體管混頻電路和選頻回路,各個(gè)部分獨(dú)立工作。本地振蕩器產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩

13、信號（設(shè)其頻率為f0）通過晶體管混頻電路和輸入的高頻調(diào)幅波信號（設(shè)其頻率為fs）,由于晶體管的非線性特性，兩個(gè)信號混合后會(huì)產(chǎn)生f0+fs、f0-fs頻率的信號，然后通過中頻選頻回路,取出f0-fs頻率的信號，調(diào)節(jié)好f0、fs的大小使其差為中頻頻率，即所需要的中頻信號6.455MHZ。（電路仿真圖）（仿真所得波形）(硬件調(diào)試所得波形)圖5.3 三極管混頻電路5.4、中頻放大電路中放的作用有兩個(gè)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。對中放的主要要求是工作穩(wěn)定，失真小，增

14、益高，選擇性好，有足夠?qū)挼耐l帶。對于高放，因工作頻率f0高，通頻帶BW=f0/QL寬，故高放回路的Q值越高越好，這時(shí)不必顧慮BW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。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。如圖5.4所示，即為中放和鑒頻的電路圖。（電路仿真圖）（仿真所得波形）(硬件調(diào)試所得波形)圖5.4 中頻放大電路5.5、正交鑒頻器及低頻放大器正交鑒頻器工作原理圖如下圖：正交鑒頻器（英文Orthogonal frequency di

15、scriminator）實(shí)際上是一種乘積型相位鑒頻器，它由移相網(wǎng)絡(luò)、乘法器和低通濾波器三部分組成。調(diào)頻信號一路直接加至乘法器，另一路經(jīng)相移網(wǎng)絡(luò)移相后(參考信號)加至乘法器。由于調(diào)頻信號和參考信號同頻正交，因此，稱之為正交鑒頻器。如圖5.5所示即為正交鑒頻器電路圖（電路仿真圖）（仿真所得波形）（硬件調(diào)試所得波形）圖5.5正交鑒頻及低頻放大器5.6、調(diào)頻接收機(jī)總電路圖如圖5.6所示，為調(diào)頻接收機(jī)總電路圖：圖5.6 調(diào)頻接收機(jī)總電路圖六、軟件無線電平臺(tái)調(diào)試圖5.7軟件無線電平臺(tái)調(diào)試圖七、心得體會(huì)兩周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一

16、件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過程中，與同學(xué)分工設(shè)計(jì)，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了做人與處世。課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，也是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)通過這次通信基本電路課程設(shè)計(jì)，本人在多方面都有所提高。了解高頻調(diào)幅電路的基本結(jié)構(gòu)，提高了計(jì)算能力，multisim以及l(fā)abview的繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的復(fù)習(xí)，獨(dú)立思考的能力也有了提高。在這次設(shè)計(jì)過程中，體現(xiàn)出自己單獨(dú)設(shè)計(jì)電路的能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，體會(huì)了學(xué)以致用、突出自己勞動(dòng)成果的喜悅心情，從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)