模擬調(diào)幅接收機(jī)設(shè)計(jì)與制作

1、模擬調(diào)幅接收機(jī)設(shè)計(jì)與制作目錄目錄I摘要1第1章緒論2第2章方案論證42.1方案比較42.2方案論證5第3章主要器件的介紹63.1單片集成電路TA7642的介紹6工作原理介紹6引腳功能介紹6第4章設(shè)計(jì)電路及其工作原理84.1設(shè)計(jì)方案84.2系統(tǒng)框圖84.3調(diào)幅接收機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)94.4電路設(shè)計(jì)104.5回路模塊的介紹12結(jié)束語(yǔ)14致謝15參考文獻(xiàn)16附錄調(diào)幅接收機(jī)的原理圖17摘要本文設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)幅接收機(jī)。調(diào)幅接收機(jī)由變頻級(jí)，中頻放大級(jí)，檢波和自動(dòng)控制帶路，和低頻放大電路構(gòu)成。中頻放大級(jí)電路時(shí)指變頻輸出至檢波之間的電路，其性能的優(yōu)劣直接影響到收音機(jī)的靈敏度，選擇性和頻率特性等指標(biāo)因此本設(shè)計(jì)對(duì)中頻放

2、大電路做了比較詳細(xì)的介紹。接收機(jī)原理就是把從天線接收到的高頻信號(hào)經(jīng)檢波還原成音頻信號(hào)，變成音波。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(duì)應(yīng)。如調(diào)幅廣播收音機(jī)的頻率范圍為5351605KHZ，是因?yàn)檎{(diào)幅廣播收音機(jī)的工作范圍也為5351605KHZ。本振信號(hào)與接受到的高頻調(diào)幅信號(hào)在變頻器內(nèi)經(jīng)過混頻作用，得到一個(gè)與接受信號(hào)調(diào)制規(guī)律相同的固定中頻調(diào)幅信號(hào)。該中頻調(diào)幅信號(hào)經(jīng)中頻放大后，送入檢波器，把原音頻信號(hào)解調(diào)出來，并濾除殘余中頻分量，再由低頻功率放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。關(guān)鍵詞調(diào)幅；變頻；檢波第1章緒論自從發(fā)現(xiàn)能用電波傳遞信息

3、以來，就不斷研究出不同的方法來增加通信的可靠性距離，設(shè)備的微型化、省電化、輕巧化等。接收信息所用的接收機(jī)，隨著廣播技術(shù)的發(fā)展，接收機(jī)的發(fā)展在不斷更新?lián)Q代，它經(jīng)歷了電子管接收機(jī)，晶體管接收機(jī)，集成電路接收機(jī)的三代變化，其功能也在日趨增多，在日益提高接收機(jī)的質(zhì)量。現(xiàn)在，又朝著電路集成化顯示數(shù)字化、聲音立體化、功能電腦化、結(jié)構(gòu)小型化、系列化、集成化、低功耗以及多功能的方向發(fā)展。接收機(jī)由調(diào)諧電路、變頻器、中頻放大器、檢波器、音頻放大器、嗽叭組成，調(diào)諧電路是將空中眾多的電磁波中選出我們所需要的電臺(tái)；變頻器是將天線接收到的電磁波和本機(jī)振蕩信號(hào)混合后產(chǎn)生一個(gè)535KHz的中頻信號(hào)，然后送入中頻放大器進(jìn)行放大

4、；檢波器是將放大后的中頻信號(hào)將聲音信號(hào)從電磁波中分離出來，檢波也叫解調(diào)是調(diào)制的反過程。經(jīng)檢波后的音頻信號(hào)經(jīng)過音頻放大器放大后通過喇叭發(fā)出聲音。對(duì)于調(diào)幅而言，也就是我們不可能直接傳送話音，我們先用一個(gè)轉(zhuǎn)換裝置將話音信號(hào)（也就是人說的話）轉(zhuǎn)換成振幅平緩變化的電壓信號(hào)，這就是我們要傳輸?shù)男盘?hào)，叫做調(diào)制信號(hào)，然后將調(diào)制信號(hào)與一個(gè)高頻率的信號(hào)在一個(gè)相乘器里相乘，再經(jīng)過一個(gè)加法電路，就會(huì)得到一高頻率的信號(hào)，它的包絡(luò)（所謂包絡(luò)就是連接周期信號(hào)每個(gè)周期內(nèi)波峰的假想線）隨著調(diào)制信號(hào)幅度的變化而變化，我們把這個(gè)高頻信號(hào)叫做載波，把已經(jīng)調(diào)制好的信號(hào)叫調(diào)幅波。就是說，我們要傳輸?shù)脑捯粜盘?hào)已經(jīng)包含在了調(diào)幅波中，換句話，

5、就是我們把調(diào)制信號(hào)從低頻搬移到了高頻，以便利用電離層傳播。這樣我們通過發(fā)射裝置將已調(diào)信號(hào)發(fā)射出去，在接收端接收信號(hào)后，通過解調(diào)裝置恢復(fù)出原信號(hào)，在經(jīng)過轉(zhuǎn)換裝置將電壓信號(hào)恢復(fù)成人的普通話音，就實(shí)現(xiàn)的兩地之間兩個(gè)人的通話目的，這也是短波通信電臺(tái)的基本原理。從天線感應(yīng)到的高頻調(diào)幅信號(hào)，經(jīng)輸入回路的選擇送入變頻器。本振信號(hào)與接收到的高頻調(diào)幅信號(hào)在變頻器內(nèi)經(jīng)過混頻作用，得到一個(gè)與接收信號(hào)調(diào)制規(guī)律相同的固定中頻調(diào)幅信號(hào)。該中頻調(diào)幅信號(hào)經(jīng)中頻放大后，送入檢波器，把原音頻信號(hào)解調(diào)出來，并濾除殘余中頻分量，再由低頻功率放大后推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。AGC是自動(dòng)增益控制電路，自動(dòng)控制中頻放大器的增益。通過調(diào)幅接收機(jī)電

6、路的設(shè)計(jì)，使得建立無線電接收機(jī)的整機(jī)概念，了解接收機(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)算接收機(jī)的各個(gè)單元電路：包括輸入回路，本振回路，中頻放大回路，檢波回路和低頻放大回路、及音頻放大器的參數(shù)設(shè)計(jì)、元器件的選擇。接收機(jī)是日常生活中常見的也是應(yīng)用非常廣泛的電子器件，研究本課題既可以了解超外差接收機(jī)的原理和電路，又可以提高運(yùn)用書本知識(shí)的能力。第2章方案論證2.1方案比較根據(jù)設(shè)計(jì)要求及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，擬定如下幾種方案:方案1:以模擬乘法器為主體的同步檢波方案。因模擬乘法器用作檢波時(shí)必須有一與接收信號(hào)同頻同相的同步信號(hào)。因此，擬定調(diào)幅接收機(jī)組成框圖如圖2-1所示。輸入回路路路高放放音頻

7、功放檢波同步振蕩器圖2-1調(diào)幅接收機(jī)組成框圖（方案1）方案2:以AM檢波芯片TA7642BP為主體的同步檢波方案。因TA7642BP芯片內(nèi)部自帶前置放大、混頻、中頻放大、輸出音頻放大及自動(dòng)增益控制電路，故只需要少量外圍元件及可實(shí)現(xiàn)調(diào)幅接收。采用TA7642BP構(gòu)成的集成調(diào)幅接收機(jī)的組成框圖如圖2-2所示。功放低放檢波中放輸入回路變頻AGC圖2-2調(diào)幅接收機(jī)組成框圖（方案2）方案3:以鎖相環(huán)CD4046為主體的科斯塔斯環(huán)檢波方案。該方案以鎖相環(huán)構(gòu)成頻率合成器，提供高穩(wěn)定度的本振信號(hào)源。由于科斯塔斯環(huán)兼具檢波功能，因此可形成高性能的解調(diào)方案。采用科斯塔斯環(huán)構(gòu)成的調(diào)幅接收機(jī)的組成框圖如圖2-3所示。

8、V5LPFV3V1V7音頻功放LPVCO900相移輸入回路V2V4V6科斯塔斯環(huán)LPF 圖2-3調(diào)幅接收機(jī)組成框圖（方案3）2.2方案論證在圖2-2中，虛線框內(nèi)組成部分都集成在TA7642BP內(nèi)部，輸入回路用于前置接收以及后級(jí)選頻。雖然TA7642BP內(nèi)部有自動(dòng)增益控制（AGC）電路，但并沒有連接到內(nèi)部的中頻放大器上，因此在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需要在芯片相應(yīng)引腳上接適當(dāng)外圍元件，構(gòu)成AGC電路。對(duì)上面三種方案進(jìn)行比較，可以看出：第一種方案需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的外圍電路,元件參數(shù)計(jì)算繁瑣，且分立元件高頻分布參數(shù)大，系統(tǒng)性能不能保證。第二種方案的最大優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)高度集成且電路簡(jiǎn)單，所需外圍元件少，靜態(tài)電流小，功耗低，

9、外接連動(dòng)調(diào)諧回路工作頻帶寬，但選擇性差于第三種方案。第三種方案效果好，但科斯塔斯環(huán)檢波方案要求壓控振蕩器（VCO）輸出本振信號(hào)與輸入回路調(diào)諧在同一頻率上，實(shí)現(xiàn)難度較大，不易調(diào)諧。因此，從實(shí)現(xiàn)的難易程度以及所能達(dá)到性能指標(biāo)方面考慮，我們選擇方案二來實(shí)現(xiàn)題目要求的模擬調(diào)幅接收機(jī)。第3章主要器件的介紹3.1單片集成電路TA7642的介紹TA7642BP硅單片集成電路是日本東芝公司的產(chǎn)品，TA7642BP的特點(diǎn)是將調(diào)幅收音機(jī)所需的從變頻到功率放大的所有電路都集成到一塊芯片上，所需外圍元件少，靜態(tài)電流小，使用方便。121314161511109功放變頻中放AM檢波87654321圖3-1TA7642BP

10、的基本結(jié)構(gòu)及引腳3.1.1工作原理介紹直流電壓由引腳和引腳饋入，提供接收機(jī)工作來源。由天線回路接收下來的已調(diào)幅高頻信號(hào)從引腳輸出，經(jīng)外接中頻調(diào)諧回路選頻，再由引腳送到中頻放大器進(jìn)行放大，然后送給檢波器進(jìn)行檢波。檢波后的音頻信號(hào)由引腳輸出，經(jīng)外接音量電位器分壓后送入引腳給功率放大器放大，再經(jīng)過引腳到外接揚(yáng)聲器。3.1.2引腳功能介紹根據(jù)圖3-1可知各引腳的功能參數(shù)如表3-1所示。表3-1TA7642BP引腳功能參數(shù)引腳編號(hào)英文縮寫引腳功能電阻參數(shù)直流電壓參數(shù)正表筆接地負(fù)表筆接地電源通有信號(hào)無信號(hào)OUT變頻輸出5.82.9BYPASS旁路1205.81.8IFIN中放輸入221001.8Vcc電源

11、（+3V）354.73IF OUT中放輸出325.92.9FILTERAGC濾波256.51.7DET檢波輸出7.411.21.2BOOTSTRAP自舉電路5.63Vcc電源（+3V）4.83P OUT功率輸出5.11.5GND接地000NF負(fù)反饋輸入1.4AUDIO IN音頻輸入360.7BYPASS旁路515.91.5BYPASS旁路5.92.6RF IN高頻輸入2.9第4章設(shè)計(jì)電路及其工作原理4.1設(shè)計(jì)方案本電路分為五部分，分別是輸入回路，本振回路，中頻放大回路，檢波回路和低頻放大回路。設(shè)計(jì)思路為：外來高頻調(diào)幅信號(hào)通過磁性天線送至輸入回路，經(jīng)過一系列變化，然后送至混頻器與本地振蕩器所產(chǎn)生

12、的等幅振蕩電壓相混合，所得到的輸出電壓包絡(luò)線形狀不變，仍與原來的信號(hào)波形相似，但載波頻率則轉(zhuǎn)換為這兩個(gè)高頻頻率之差這叫做中頻。中頻再經(jīng)中頻放大器放大然后送至檢波電路中得到一個(gè)輸出電壓，最后經(jīng)低頻放大器放大送至揚(yáng)聲器中，轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇粜盘?hào)。4.2系統(tǒng)框圖超外差式調(diào)幅接收機(jī)的組成框圖如圖4-1所示。其工作原理是：天線接收到的高頻信號(hào)經(jīng)輸入回路送至高頻放大器，輸入回路選擇接收機(jī)工作頻率范圍內(nèi)的信號(hào)，高頻放大電路將輸入信號(hào)放大后送至混頻電路。本振信號(hào)是頻率可變的信號(hào)源，外差式接收機(jī)本振信號(hào)的頻率fo與接收信號(hào)的頻率fs之和為固定中頻fI，內(nèi)差式接收機(jī)本振信號(hào)的頻率fo與接收信號(hào)的頻率fs之差為固定中頻fI

13、。本振輸出也送至混頻電路，混頻輸出為含有fs、fo、fo+2fs頻率成分的信號(hào)。中頻放大器放大頻率為fI的信號(hào)，結(jié)果輸出送至解調(diào)電路。解調(diào)器輸出為低頻信號(hào)，低頻功放電路將解調(diào)后的低頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，推動(dòng)揚(yáng)聲器工作或推動(dòng)控制器工作。自動(dòng)增益控制電路產(chǎn)生控制信號(hào)，控制高頻放大級(jí)及中頻放大級(jí)的增益。功放低放檢波中放帶通濾波混頻高放輸入回路超外差調(diào)幅接收機(jī)組成框圖如圖4-1所示。本振AGC檢波低通濾波直流放大圖4-1系統(tǒng)框圖圖中，各組成部分的作用如表4-1所示。表4-1超外差式調(diào)幅接收機(jī)組成部分及其功能描述組成部分功能描述輸入回路選擇接收信號(hào)，應(yīng)將輸入回路調(diào)諧于接收機(jī)的工作頻率高頻放大將輸入信號(hào)進(jìn)行

14、選頻放大，其選頻回路應(yīng)調(diào)諧于接收機(jī)工作頻率混頻器將輸入高頻已調(diào)信號(hào)變頻為固定中頻（465kHz）信號(hào)本機(jī)振蕩為解調(diào)器提供與輸入信號(hào)載波同頻同相的同步信號(hào)帶通濾波又稱中頻變壓器或中周，其作用是選取中頻FI信號(hào)二濾除其他諧波信號(hào)中頻放大放大混頻輸出中頻信號(hào)檢波將已調(diào)幅信號(hào)還原為低頻信號(hào)（從高頻載波中取出原調(diào)制信號(hào)）低放和功放音頻前置放大和功率放大，以推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲4.3調(diào)幅接收機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)1工作頻率范圍調(diào)幅接收機(jī)的工作頻率是與調(diào)幅發(fā)射機(jī)的工作頻率相對(duì)應(yīng)的。由于調(diào)幅制一般適用于廣播通信，調(diào)幅發(fā)射機(jī)的工作頻率范圍是30030MHz，所以調(diào)幅接收機(jī)的工作頻率范圍也是30030MHz。2靈敏度接收機(jī)輸

15、出端在滿足額定的輸出功率和一定的輸出信噪比條件下，接收機(jī)輸入端所需的最小信號(hào)電壓稱為接收的靈敏度。調(diào)幅接收機(jī)的靈敏度一般為550uV。3選擇性接收機(jī)從作用在接收天線上的許多不同頻率的信號(hào)（包括干擾信號(hào)）中選擇有用信號(hào)，同時(shí)抑制直鄰近頻率信號(hào)干擾的能力稱為選擇性。通常以接收機(jī)接收信號(hào)的3dB帶寬和接收機(jī)鄰近頻率的衰減能力來表示。一般要求3dB帶寬不小于6kHz9kHz，40dB帶寬不大于20kHz30kHz。4中頻抑制比接收機(jī)抑制中頻干擾的能力稱為中頻抑制比。通常以輸入信號(hào)頻率為本機(jī)中頻時(shí)的靈敏度SIF與接收機(jī)靈敏度S之比表示中頻抑制比，一般以dB為單位。dB數(shù)越大，說明抗中頻干擾能力越強(qiáng)。中頻

16、抑制比=20lg（SIF/S）dB，一般應(yīng)大于60dB。5鏡頻抑制比接收機(jī)對(duì)于鏡頻（鏡像頻率）干擾的抑制能力稱為鏡頻抑制比。鏡頻=fs±2fI。其中，fs為信號(hào)頻率；fI為中頻頻率。對(duì)于本振頻率高于信號(hào)頻率的接收機(jī)，其鏡頻為fs+2fI；對(duì)于本振頻率低于信號(hào)頻率的接收機(jī)，其鏡頻為fs-2fI。通常以輸入信號(hào)頻率為鏡頻時(shí)的靈敏度SIM與接收靈敏度S之比表示鏡頻抑制比，一般以dB為單位，dB數(shù)越大，抗鏡頻干擾能力越強(qiáng)。鏡頻抑制比=20log（SIM/S）dB。通常鏡頻抑制比應(yīng)大于60dB。對(duì)于有2個(gè)中頻的接收機(jī)，其中頻抑制比和鏡頻抑制比分為第一中頻抑制比、第二中頻抑制比和第一鏡頻抑制比、

17、第二鏡頻抑制比。6自動(dòng)增益控制能力接收機(jī)利用接收信號(hào)的載波控制其增益以保證輸出信號(hào)電平恒定的能力稱為自動(dòng)增益控制能力。測(cè)量時(shí)，通常使接收機(jī)輸入信號(hào)從某規(guī)定值開始逐步增加，直至接收機(jī)輸出變化到某規(guī)定數(shù)值（如3dB），此時(shí)輸入信號(hào)電平所增加的dB數(shù)即為接收機(jī)的自動(dòng)增益控制能力。7輸出功率接收機(jī)在輸出負(fù)載上的最大不失真功率稱為輸出功率。4.4電路設(shè)計(jì)圖4-2是TA7642BP組成的單片調(diào)幅接收機(jī)電路。圖中T1是磁棒天線，接收自由空間的電磁波信號(hào)。雙連電容的C1-1與T1的初級(jí)電感組成天線回路（輸入回路），選擇所需電臺(tái)信號(hào)送至第腳變頻器的輸入端。本振變壓器T2構(gòu)成互感耦合振蕩器，雙連電容C1-2與T2

18、的初級(jí)電感組成本機(jī)振蕩回路，產(chǎn)生本振頻率，用于選擇電臺(tái)并調(diào)節(jié)頻率，使與天線輸入信號(hào)載頻差拍出535kHz的中頻信號(hào)。T3是變頻器的負(fù)載回路，也是中頻放大器的輸入回路，需調(diào)諧于535kHz。LC12是中頻放大器的負(fù)載回路，調(diào)諧于535kHz。Rp是音量調(diào)節(jié)電位器，并附帶電源開關(guān)，調(diào)節(jié)后的音頻信號(hào)回送到第腳，經(jīng)低頻放大和功率放大后由第腳輸出至揚(yáng)聲器發(fā)生。圖4-2TA7641BP調(diào)幅接收機(jī)元件選擇相關(guān)參數(shù)與元件列表如表4-2所示：表4-2TA7641BP調(diào)幅接收機(jī)元件列表元件名稱元件參數(shù)元件名稱元件參數(shù)元件名稱元件參數(shù)R11KC3300pFC154.7uFR23.3KC40.022uFC165100

19、pFR3120KC51000pFC17100uFR42.2KC60.022uFC18330pFR5330C73300pFC19100uFR63.3KC847uFT1天線線圈Rp050KC90.022uFT2振蕩線圈C1-1310pFC10100uFT3中周C1-2310pFC111uFL中周C1-a130pFC12300pFTA7641BP集成電路一塊C1-b130pFC1310uFC2130pFC140.47uF4.5回路模塊的介紹1輸入調(diào)諧回路圖3-2（輸入調(diào)諧回路）輸入調(diào)諧回路：它由磁性天線L1和L2繞在磁棒上和電容等組成。超外差調(diào)幅接受機(jī)的輸入調(diào)諧電路利用等效串聯(lián)諧振原理來選擇所需要的

20、信號(hào)，它是由初級(jí)調(diào)諧線圈L1和可變電容器C1-1串聯(lián)構(gòu)成，如圖3-2。磁性天線具有方向性，垂直于電磁波方向時(shí)信號(hào)最強(qiáng)，線圈在磁棒邊緣時(shí)，Q值最大。C1-1，C1-a和L1組成輸入調(diào)諧回路，當(dāng)空間各個(gè)不同頻率的無線電波通過調(diào)諧線圈時(shí)，都會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，調(diào)節(jié)可變電容的容量大小使其固有振蕩頻率與某一外信號(hào)頻率相同，則產(chǎn)生諧振。2本機(jī)震蕩電路圖3-3（本機(jī)震蕩電路）本機(jī)振蕩電路：本機(jī)振蕩電路由和輸入諧振回路的可調(diào)電容C1-1同軸的可變電容，電感線圈等組成,如圖3-2所示根據(jù)串聯(lián)諧振特性，電路對(duì)具有諧振頻率的信號(hào)，由最大信號(hào)電壓輸出，經(jīng)T2初級(jí)電感耦合送到變頻管，其他頻率的信號(hào)都被有效加以抑制

21、，該調(diào)諧原理如圖3-3所示。本振變壓器T2構(gòu)成互感耦合振蕩器，雙連電容C1-2與T2的初級(jí)電感組成本機(jī)震蕩回路，產(chǎn)生本振頻率，用于選擇電臺(tái)并調(diào)節(jié)頻率，使與天線輸入信號(hào)載頻差拍出465KHZ的中頻信號(hào)。3中頻放大回路中頻放大電路的作用是放大變頻電路送來的頻率為465KHZ的中頻信號(hào)，并對(duì)它進(jìn)一步選頻，得到純凈的465KHZ信號(hào)送往檢波電路。中頻放大電路如圖3-4所示。圖3-4(中頻放大回路)中頻放大級(jí)電路時(shí)指變頻輸出至檢波之間的電路，其性能的優(yōu)劣直接影響到接收機(jī)的靈敏度，選擇性和頻率特性等指標(biāo)。一般的接收機(jī)都采用兩級(jí)中頻放大和三個(gè)中頻變壓器，中頻放大電路的作用是選頻，放大中頻信號(hào)和耦合傳送信號(hào)對(duì)中頻放大電路的要求是：（1）增益大。一般收音機(jī)的中頻增益在60dB左右。（2）選擇性好。中頻放大電路的選擇性是指從變頻輸入的信號(hào)中選出有用信號(hào)而抑制干擾信號(hào)的能力。三個(gè)中頻變壓器的諧振點(diǎn)均調(diào)準(zhǔn)在465KHZ，調(diào)整變壓器的磁心位置，即可改變諧振頻率。（3）有一定寬度的中頻帶。（4）放大電路的穩(wěn)定性要好。4檢波和自動(dòng)控制電路在調(diào)幅廣播中，幅度調(diào)制是使載波信號(hào)電壓的振幅隨音頻調(diào)制信