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1、高频电子线路课程设计汇本报告调频接收机设计与调试设计目的通过本课程的设计和调试，提高动手能力，巩固所学的理论知识，树立收音机调频接收机整机的概念，了解收音机各单元电路之间的关系和相互影响调频接收机，从而正确设计和计算调频接收机的单元电路：输入环路、高频放大、混频、中频放大、鉴频和低频功放级。FM接收机的初步掌握调整和测试方法。2-FM接收机主要技术指标1、工作频率范围接收器能接收到的无线电波的频率范围称为接收器的工作频率范围或频带覆盖。接收机的工作频率必须与发射机的工作频率相对应。比如调频收音机的频率范围是88108MHz,因为调频收音机的工作范围也是88108MHz。2 .灵敏度接收机接收微
2、弱信号的能力称为灵敏度，通常用输入信号电压的大小来表示。接收的输入信号越小，灵敏度越高。FM收音机收音的灵敏度总则为530uVo3 .选择性接收机从各种信号和干扰中选择所需信号（或衰减无用信号）这种能力称为选择性，单位以dB（分贝）表示，dB数越高，选择性越好。调频收音机的中频干扰应大于50dB。4 .频率特性接收机的频率响应范围称为频率特性或通带。调频的通带总则为200KHzo5 .输出功率接收机负载输出的最大未失真（或非线性失真系数为给定值时）功率称为输出功率。三个基本设计原则FM接收机的组成通用调频接收机的框图如图所示。其工作原理是：天线接收到的高频信号经输入调谐环路选为中，再经高频放大
3、级放大后进入混频级。本振输出的另一个高频f2也进入混频级，混频级的输出是含有f1、千2、(f1+f2).(f2-f1)等频率分量的信号。混频级的输出接调频环路选择中频信号(千2-4)，再经过中频放大器放大，获得足够高的增益，再由鉴频器解调低频调制信号，由低频功放级放大。由于天线接收到的高频信号被混入固定的中频再放大，因此接收机灵敏度高，选择性好，性能相对稳定。放大器的任务是将逆变器输出的中频信号放大后输入检波器。在超外差接收机中，信号放大的大部分任务由中频放大器完成。中间放大级的质量对接收机的灵敏度、选择性、失真和自动增益控制等主要指标有决定性的影响。因此，放大器的关键是：增益高、稳定性好、通
4、带特性好。也就是说，抑制干扰信号的能力强，选择性较好，对信号本身的影响或衰减小，自动增益控制对整机频段影响小。在调频接收机的情况下，载波的幅度中不包含有用的信号，这使得我们可以使用限幅的方法将调频波中的噪声产生的调幅分量完全消除，然后发送到鉴频器。.起到消除这种调幅成分作用的电路称为限幅器。限幅电路除了有效抑制干扰外，还具有保持输出信号幅度稳定的功能。如果输入信号的幅值高于某个值，则输出信号的幅值不会因为限幅效应而改变。鉴频器也称为频率检测器，它的任务是从调频波中检测出原始调制信号。要完成这个任务，总则分为两个步骤。第一步是将等幅调频波变为幅值随频率变化的调幅波，使幅值变化规律与频率变化规律相
5、同。第二步，通过幅度检测器去除载波，最终得到音频信号。四单元电路设计1、高频小信号放大电路如下图所示是一个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，还要有一定的选频作用，所以晶体管的负载是一个LC并联谐振回路。其具体工作原理如下：从天线ANTAl接收到的高频信号经过CA1、CCA1、LA1组成的选频回路，选择千s=10.7MHZ的有用信号，经晶体管QAl放大，调谐回路由CA3和TAl的初级被进一步过滤。除无用信号外，有用信号通过变压器和CBl耦合到ICB1(MC3361)。2、混频电路混频时序将高频信号转换为固定频率。这种频率转换通常是将调制后的载波由高频变为中频，同时调制规律
6、必须保持不变。由于中频比外部信号频率低且固定，中频放大器容易获得较大的增益，从而提高收音机的灵敏度。在较低且固定的中频，更复杂的环路系统或滤波器也可用于频率选择。它们具有接近理想矩形的选择性曲线，因此具有较高的相邻通道选择性。如果设备只实现频率转换，而振荡信号是由其他设备产生的，则称为混频器。本实验采用二极管环形混频器，它的和频小，动态范围大，噪声低，本振电压无反向辐射，但其变频增益小于1。二极管环形混频器环形混频器的原理电路如图所示，本振电压取自输入和输出变压器T八和T2中心抽头。所有四个二极管都根据开关状态工作。各电流和电压的极性如图所示。图中实线箭头表示本振电压后半周的电流方向；虚线箭头
7、表示本振电压正半周的电流方向。从图中可以看出，相当于两个平衡混频器的组合。数字二极管环形混频器电路上图中的二极管环形混频器具有以下特点：1结构上的四个二极管连接成环形。用作混频时，环的对角线两端AB和CD通过变压器连接本振信号VL和有用信号VSo2如果电路是平衡的，端口相互隔离，即L端口的本振信号不会传到R端，R端口的有用信号不会进入L端，也不有用信号和本地振荡器信号都不会通过。我一边。3有得有失。用作混频器时，混频损耗理论值为4dB4是调幅器，考虑到高频变压器低频特性差的缺点，调制信号从端口输入，载波信号从端口输入，调幅信号从末端输出.3.中频放大电路中频放大电路的任务是将变频得到的中频信号
8、放大，然后送到检波器进行检波。中频放大电路对超外差电台的灵敏度、选择性、通带等性能指标起着极其重要的作用。下图（a）是ZC单调谐中频放大电路，图（b）是其交流等效电路。图中81用82为中频变压器。它们分别与C1/C2组成输入和输出频率选择网络，还起到阻抗变换的作用。因此，中频变压器是中级放大电路的关键部件。中频变压器的初级线圈和电容组成一个ZC并联谐振电路。由于并联谐振电路对谐振频率的信号具有较大的阻抗，因此对非谐振频率的信号阻抗很小。因此，中频信号在中频变压器的初级线圈上产生较大的压降，并耦合到下一级进行放大。非谐振频率信号的压降很小，几乎是短路的（通常只能通过中频信号），这样就完成了选频功
9、能，提高了接收机的选择性.从LC布谱跖腐的特性可知,中频选频环路的通带为B=f2-f1=fdQL,其中QL为环路的负载品质因数。仇.诡越高，选择性越好，通带越窄；相反，通带越宽，选择性越差。图5中频放大电路4.鉴频电路下图是循环判别器的示意图。图6鉴频电路鉴相器利用环路的相频特性实现AM-FM波转换。上图中输入电路的初级回路和次级回路G都心调谐乙到C调频波的中心频率/。它们完成波形变换，将相等的亚调频波变换为幅度随瞬时频率变化的调频波（和AM-FM波）。Dc&。3和IX，R，。3构成上下两个幅度检测器，特性完全相同，监测幅度的变化。负载电阻R通常远大于C,旁路电容的高频容抗，而耦合电容C4和旁
10、路电容CI的容抗小于高频扼流圈的感抗L3。因此，初级回路上几乎所有的信号电压都落在扼流圈上L2。总和Vu应用于每个检测器但是一个检测器的输入是它们的和，另一个是差值。只要是在耦合环的通带范围内，当调频波的瞬时频率发生变化时，无论V油是V2它们的幅度保持不变，但它们的相位关系随频率而变化。Vh,将领先Vm一个角度。这个角度可以是TT/2,可以大于TT/2,或小于TT/2,这取决于信号频率是等于、小于还是大于中心频率。正是因为这种相位关系与信号频率有关，所以两个检测器的输入电压大小不同。五、MC3361电路及功能本实验采用MC3361芯片，调频接收机中的混频、中频放大、鉴频、低频放大等功能电路均由
11、MC3361实现MC3361是美国MOTOROLA公司生产的单片窄带调频接收电路，主要用于语音通信的无线接收机。该芯片包括振荡器电路、混频器电路、限幅放大器、积分鉴别器、滤波器、抑制器、扫描控制器和静噪开关电路。主要用于二次变频的通信接收设备。其主要特点如下：低功耗（在VCC=4.OV时，功耗典型值仅为3.9mA）极限灵敏度：2.6uV（-3bB）（典型值）外部元件数量少工作电压：2.08.OVDIP16和S0-16两种封装工作频率：60MHz(max)CrystaljCOSC.ICMixeroutputCVccCLimiterinputCDecouplingCLimiteroutputQua
12、dinputCRFinputJGNDAudioMuteScancontrolSquelchinputFilteroutputFilterinputDemodlatoroutMC3361窄带调频接收电路PSUFFIXPLASnCIjACKAOECASE648NoiRecofnmenOedforNe*DesignDSUFFIXPLAS11CF3ACKAOLCASE751B(SO-1)MG3361外形图同同网同同同网MC3361典型应用电路图IFAudioScanSqueIchFiIterFilterDemodul-ntputGNDMuteControlinputinputOutputatorout
13、包回士回国卫LLlCrystalOscJpuVcc:喘DecouplingQ揶MiefInputo10.7MHzOAudo1OSamCOniroIOFitefAnpaiOFifeecAiipInOAfOukUFlI-OWRJUlFr*mtAmefCJCFU455O?tecrakrtOuadTMfQCol-toAwncaIJPeJMCWI28ZorequotocfC-F.wwodMc3361极限参数姓名引脚位置标识符极限值单元电压4VCC（最大值）10V（直流）工作电压范围4VCC4-8V（直流）检测输入电压8一1.0副总裁输入电压16V161.0VRMS静噪功能.14V14-0.55.0峰值电
14、压焊接温度-Tj1500C工作环境温度范围-TA-3070C储存温度-Tstg-65H500CMC3361的引脚功能别针姓名功能说明别针姓名功能说明1操作系统C外部中频振荡器组件端9演示解调输出2操作系统G外部中频振荡器组件端10装修过滤输入3混音混频器输出11装修过滤器输出4VCC正电源，2-8V左右12斯奎静噪输入5林内限制放大器输入13扫描扫描控制6解耦解耦14沉默的沉默的7解耦解耦15接地负电源8四边形正交线图16混音混音器输入MC3361FM接收器的工作原理如下MC3361的外接振荡器与1、2脚外接元件构成第二本振级，振荡频率为10.245MHz。第一个中频10.7MHZ输入信号从M
15、C3361的16脚输入，内部混频器与10.145MHZ本振信号混频产生若干个混频信号，其中差频信号为10.7MHz-10.245MHz=0.455MHz,即二次中频信号由外接3脚的455kHz陶瓷滤波器FL输出，再经5脚送入MC3361限幅放大器进行高增益放大。限幅放大级是整个电路的主要增益级。8脚外接元件组成455kHz鉴频谐振电路。放大后的第二中频信号在鉴频器中解调，解调后的音频信号经音频电压放大器AF放大后从9脚输出。然后用电阻和电容3组成的高频滤波网络R23滤除高频成分，改善输出信号的波形。12脚和15脚外接电路与静噪触发电路组成载频检测和电子开关电路，用于调频接收机的静噪控制。MC3
16、361集成电路采用16脚双列直插式封装。电源电压范围宽（29V）,可在2V低电源电压条件下可靠工作，功耗低（VCC=3.6V时，静态功耗电流典型值为2.8mA）,且灵敏度高（2.0V输入时通常为-3dB）,音频输出电压幅值大。其电路结构框图如图1所示。该IC配备双平衡双差分混频器、电容式三点本振、六级差分放大器组成的FM455kHz宽带中频限幅放大器、双差分正交调频鉴频器、音频放大器和静噪控制电路。五、整体电路设计下图为整体电路图图7FM接收电路图从天线ANTAl接收到的高频信号经过CA1、CCA1、LA1组成的选频回路，选择fs=10.7MHZ的有用信号，经晶体管QAl放大，调谐回路由CA3
17、和TAl的初级被进一步过滤。除无用信号外，有用信号通过变压器和CBl耦合到ICBl(MC3361)16脚，本振信号10.245MHZ(10.245MHz晶振和MC3361脚的微调电容和外部10.245MHz晶振和微调电容由外部振荡器单元产生)进行混频。，差频信号从3脚输出，经过455KHZ的陶瓷滤波器滤波，再从5脚进入MC3361进行放大。MC3361的8脚外置鉴频电路最终从第9脚输出调制信号六、实验内容(1)按下开关，调试小信号放大电路，调试高频功放电路。(2)连接发射电路和接收电路(连接LE2、LEkLE3、LE4、LE5、1.E6、LAkLBD,用实验盒配备的天线(一端带夹子的线)连接天
18、线ANTEl连接到本实验单元的天线ANTA1。在没有调制信号的情况下，打开发射电路和接收电路的电源，调整变容二极管单元的L84,用示波器探头测量TTB2。在TTB2有455KHz信号输出时，表示调频单元的工作频率在10.7MHZ左右。这时从这里加上一个峰峰值约为100mV的IKHZ的调制信号，从TTBl用示波器可以观察到输出的解调波。图8调频波和解调波的理想波形(4)o观察11B1的鉴频输出信号时，如果波形失真，可以微调LBl和微调L84。注意观察鉴别器信号的频率是否与调制信号的频率一致，以及幅度与调制频偏的关系(可以通过改变调制信号的大小来改变调制频率)。如果TTBl处的信号失真，总则要考虑
19、是否调制信号幅度过大，变容二极管调频产生的调频信号中心频率是否过高10.7MHzo七实验数据及调试此操作的灵敏度直接从信号发生器读出，解调信号直接在示波器上读出，用失真测试仪测量失真。具体数据如下：灵敏度0.ImV解调信号频率0.998KHz失真23.8%调试过程检查电路是否错误，检查模块是否安装错误，是否缺少元件。检查各单元的电路连接位置是否正确。检查各级直流工作点。如有不符，调整相应分立元件的相关部位。检查电路中电解电容的正负极性是否正确。集成电路首先要检查外围电路是否有故障，最后再考虑更换集成块。八设计总结无线电信号的接收器首先利用接收天线将接收到的电磁波转换成调制波电流，然后从调制波电
20、流中检测出原始信号。最后，通过检测提取的音频电流通过听筒或扬声器转换为振动的声音信号。但是，接收天线接收到的电磁波非常微弱。为提高接收机的灵敏度，可在检波器前加一个或数个高频小信号放大器，然后进行检波。检测后，再通过适当的低频放大，送入扬声器或耳机转换成声音。这种接收机称为直接放大接收机。超外差接收机的基本原理是：从无线接收的微弱高频信号先经过一个或几个高频小信号放大器放大，再送入混频器和本振产生的等幅振荡.当电压混合时，得到的输出电压包络的形状保持不变，仍然与原始信号波形相似，但载波频率被转换为两个高频频率的差（或和），即称为中频。中频电压经中频放大器放大后送入检波器，得到检波输出电压。最后
21、，检测到的输出电压经低频放大器放大后送入扬声器（或耳机）转换成声音。本学期开设高频电子电路课程。这个课程设计让我明白，要设计一个成功的电路，我们必须小心、耐心和认真。课程设计过程中的许多步骤都需要反复练习。过程非常繁琐。有时需要很长时间设计的电路仍然需要重做。到时候，我们会很不耐烦。进行适当的更改。在实验室条件有限，知识有限的情况下，导师孜孜不倦的精神给我留下了深刻的印象。在接触课程设计之前，因为这门课程的难度非常深，所以对高频有一定的避讳，所以基础知识和逻辑推理思维都比较欠缺。在对高频实验模块的操作方法知之甚少，调试知识几乎一无所知的水平上，终于完成了课程设计的要求。非常感谢导师的耐心指导和同学们的热心帮助。九个零件清单信号发生器示波器失真测试仪金属丝探测天线
