通信电子电路课程设计.docx
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通信电子电路课程设计
通信电子电路
课程设计报告
1.课程设计目的
2.无线调频系统的发展背景及应用领域
3.无限发射机和接收机原理框图
4.调频接收系统技术指标
1.工作频率范围
2.灵敏度
3.选择新
4.频率特性
5.输出功率
5.调频接收系统各部分电路形式分析
1.输入回路
2.高频放大电路
3.混频电路
4.中频放大电路
5.鉴频电路
6.低频放大电路
7.整体电路图
6.设计总结
7.元件清单
8.参考资料
课程设计目的:
无线发射与接收设备是电子通信线路的综合应用,是现代化通信系统,广播与电视系统,无线安全防范系统,无线遥控和遥测系统等必不可少的设备,本次课程设计达到以下目的:
1.进一步认识无线发射与接收系统（基本工作原理）
2.掌握调频无线接收系统的设计（单元电路整合,完成整体电路结构设计）.
无线调频系统的发展背景及应用领域
通过查阅资料和在图书馆的一些书籍,当前的无线调频系统主要用于广播电台行业和临床医学,例如助听器.现在我们生活中的所有广播,音乐设备几乎都和无线调频系统有关,他们在无时不刻影响着我们的生活并改善我们的生活.
调频接收机组成及工作原理
图3-1调频接收机的组成
天线接受到的高频信号，经输入调谐回路选频为f1，再经高频放大级放大进入混频级。
本机振荡器输出的另一高频f2亦进入混频级，则混频级的输出为含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等频率分量的信号。
混频级的输出接调频回路选出中频信号（f2-f1），再经中频放大器放大，获得足够高增益，然后鉴频器解调出低频调制信号，由低频功放级放大。
由于天线接收到的高频信号经过混频成为固定的中频，再加以放大，因此接收机的灵敏度较高
选择性较好，性能也比较稳定.
调频接收机的主要技术指标
1．工作频率范围
接收机可以接受到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率范围或波段覆盖。
接收机的工作频率必须与发射机的工作频率相对应。
如调频广播收音机的频率范围为88～108MH，是因为调频广播收音机的工作范围也为88～108MHz
2．灵敏度
接收机接收微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。
调频广播收音机的灵敏度一般为5～30uV。
3．选择性
接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（抑制不需要的信号）的能力称为选择性。
单位用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频带。
调频机的通频带一般为200KHz。
5．输出功率
接收机的负载输出的最大不失真（或非线性失真系数为给定值时）功率称为输出功率。
调频接收系统各部分电路形式分析
输入回路
输入回路：
输入回路是接收系统选择信号的第一关。
它的作用是初步选取接收系统要接受的某一载频信号，尽量减少损耗的送往下一级，并抑制接收频道以外的一切干扰信号。
对输入回路的要求：
为了保证信号不产生频率失真，通频带要有适当的宽度。
为了对临频带信号有足够的衰减，要有一定的选择性。
采用了简单的单调谐回路。
图4-1输入回路
2.高频放大电路
高频放大器是用来放大高频信号的器件，在接收机中，高频放大器放所放大的对象是已调信号，它除载频信号外还有边频分量）。
根据高放的对象是载频信号这一情况，一般采用管子做放大器件，而且并联谐振回路作为负载，让信号谐振在信号载频（若有边频分量，便要设计回路的通频带能通过边频，使已调信号不失真）。
这样做的好处是：
1）回路谐振能抑制干扰；2）并联回路谐振时，其阻抗很大，从而可输出很大的信号。
对高放的主要要求是:
（1）工作稳定：
放大器可能会产生正反馈，它影响放大器的稳定工作，严重时，会引起振荡，使放大器变成振荡器，从而完全破坏了放大器的正常工作。
因此，在正常工作中要保证放大器远离振荡状态而稳定的工作。
（2）选择性好，有一定的通频带。
（3）失真小，增益高，并且工作频率变化时增益变动不应过大，工作频率越高，晶体管的放大能力越小，增益越低。
增益变化太大时，则灵敏度相差将很悬殊。
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，而且还要有一定的选频作用，因此晶体管的负载为LC并联谐振回路。
在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响的频率和相位。
晶体管的静态工作点由电阻RA2,RA3,RA4及RA6决定，其计算方法与低频单管放大器相同。
从天线ANT1接收到的高频信号经过C1、CC1、L1组成的选频回路，选取信号为fs=10.7MHZ的有用信号，经晶体管Q1进行放大，由C3、T1初级组成的调谐回路，进一步滤除无用信号，将有用信号经变压器和C27耦合进入MC3361。
图4-2高频功率放大电路
3.混频电路
因为中频比外来信号频率低且固定不变，中频放大器容易获得比较大的增益，从而提高收音机的灵敏度。
在较低而又固定的中频上，还可以用较复杂的回路系统或滤波器进行选频。
它们具有接近理想矩形的选择性曲线，因此有较高的邻道选择性。
如果器件仅实现变频，振荡信号由其它器件产生则称之为混频器。
图4-3混频电路
原理电路如图4-2所示。
混频器的作用就是将输入信号的载频fS与本振信号频率fL进行频率变换，将输入信号的载频变成固定中频的载波信号，并保持其调制规律不变。
混频器有高中频和低中频之分，本课程设计题目只研究低中频。
混频器有晶体三极管混频器、二极管混频器、场效应管混频器、模拟乘法器构成的混频器等。
至于选用哪种混频器，要根据需要而定。
需要变频功率大，一般选用由三极管混频器、场效应管混频器、模拟乘法器构成的混频器。
混频器的工作频率比较高的话，可采用二极管混频器，其中的二极管可采用肖特基表面势垒二极管。
而此次课程设计选用的既是收音机常用的三极管混频器。
4.中频放大电路
中放的作用有两个主要作用：
（1）提高增益，因中频低于信号频率，晶体管的y参数及回路谐振电阻等较大，因此易于获得较高的增益。
差外差接收机检波前的总增益主要取决于中放。
（2）抑制邻近干扰。
对中放的主要要求是工作稳定，失真小，增益高，选择性好，有足够宽的通频带。
对于高放，因工作频率
高，通频带
宽，故高放回路的Q值越高越好，这时不必顾虑B太窄的问题；但对于中放，由于工作频率较低，若回路Q值过高，频带可能太窄而不能通过全部信号分量，故希望他在要求的通频带条件下选择性越高越好，也就是要求谐振曲线接近矩形。
实际谐振曲线很难做到理想矩形，为了衡量实际谐振曲线接近矩形的程度，引入
矩形系数，式中
为通频带。
本次设计的中频放大电路如图所示：
图4-4中频放大电路
信号从变频器输出，通过变压器Tz1加到第一级中放Qz1,Qz1为双回路放大器，Tz2的初级和Cz4构成初级回路。
Tz2的次级和Tz3的初级构成次级回路的电感，而电容是Cz7。
两者组成电感耦合对称双回路。
Qz1集电极以自耦变压器方式接到初级回路，Qz2的输入电阻通过变压器Tz3变换为大一些的输入电阻后和Tz3的初级并联。
因Tz2的次级线圈数N45只有一圈，而可忽略。
Rz7及Cz11是自动增益控制滤波器。
Qz1既通过Rz2加有固定偏压，有通过R22加有自动增益控制电压，此外，射极还有偏压。
第二级中放Qz1单回路中放，与检波器以变压器Tz4耦合。
其余元件作用和Qz1的相同。
Rz4用的较大，使接收小信号的自动增益控制作用启动的晚一些，以提高小信号的灵敏度。
Qz2的工作电流较大，约1.6-2mA，以获得较大的增益和动态范围。
5.鉴频电路
鉴频器的任务是从调频信号中检出调制信号，它包括变换部分及振幅检波器部分。
普通鉴频器的线性范围较宽，调整较易；但由
可以看到，U=正比于前级集电极电流的基波幅度Icm1，鉴频前若无限幅器，则Icm1不为常数，于是U=将随Icm1即接收信号的大小改变，而不能去掉寄生调幅的影响。
故用普通鉴频器时，前面必须使用限幅器。
但限幅器要求较大的输入信号，这导致限幅前高频级数的增加哦。
比例鉴频器可改正这一缺点，它能同时完成限幅及鉴频的任务，其输入信号不必太大。
比例鉴频器的U=为普通鉴频器的一半。
但因比例鉴频器有限幅作用，其输入信号即鉴频器输入端初级回路电压约只有0.1V即可工作。
所以在本次设计中采用了比例鉴频器，其单元电路图如下所示：
图4-5鉴频电路
图中Cj3是高频滤波电容，Rj1及Cj4是减重网路，它用来提高抗干扰性。
其作用原理是：
在发射机中用加重网络加重高音，接收时用减重网络削弱高音，于是不存在高音频率失真。
这样一来，减重网路把高音端的干扰削弱了，故接收机的信噪比得以提高；或者说，减重网络压缩了通频带，减小了噪声。
图中电容Cj4上的输出电压在高音时因Cj4的电抗减小而下降。
6.低频放大电路
一般从鉴频器输出的信号都比较小，为了得到我们所需的信号，必须将输出信号进行放大。
一般采用三极管放大电路来实现这一功能。
因为本次设计是音频信号，所以采用了LM386芯片。
图4-6低频放大电路
图4-7LM386的典型应用电路与封装形式
LM386工作电压范围宽,4-12V或5-18V；外围元件少；电压增益可调,20-200；低失真度。
LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器,主要应用于低电压消费类产品。
如图4-7为使外围元件最少,电压增益内置为20。
但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至200。
输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。
设计总结
通过这次对调频接收机的设计与制作，让我了解了设计电路的过程，也让我了解了关于调频接收机的原理与设计理念。
实际接线中有着各种各样的条件制约，不可能与理想情况完全一致。
所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。
在本次设计中，印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚持的毅力。
在电路的设计过程中，花费时间最多的是系统各部分原理，还有电路的细节设计。
在设计过程中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因，提高了我们排查问题的能力。
通过这次课程设计，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说坐而言不如立而行，对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。
详细的元件清单
序号
名称
规格型号
数量
点位
1
开关
2
K1、K2
2
天线
1
ANT1
3
电感
1
L1
4
可调电感
1
L2
5
晶体管（放大器）
1
Q1
6
晶体管（双极性）
2
Q2、Q3
7
变压器
1
T1
8
晶体振荡器
10.7KHz
2
Cy1、Cy2
9
发光二极管
2
LED1、LED2
10
变阻器
10K\50K
2
Rb2\Rb1
11
电阻器
1K
7
R1、R6、R7、R8、R9、R10、R16
12
电阻器
5.1K
1
R2
13
电阻器
18K
1
R3
14
电阻器
10K
3
R4、R12、R14
15
电阻器
1.5K
1
R5
16
电阻器
220K
1
R11
17
电阻器
0.47K
1
R13
18
电阻器
4.7K
1
R15
19
电阻器
20K
1
R17
20
可调电容
1
CC1
21
瓷片电容
0.1uF
4
C2、C18、C19、C20
22
瓷片电容
0.01uF
5
C4、C11、C12、C22、C27
23
瓷片电容
103
1
C3
24
瓷片电容
33pF
1
C1
25
瓷片电容
120pF
1
C5
26
瓷片电容
0.22uF
1
C7
27
瓷片电容
104
1
C8
28
瓷片电容
0.47uF
3
C9、C10、C13
29
瓷片电容
20pF
1
C21
30
瓷片电容
220pF
1
C17
31
瓷片电容
30pF
1
C16
32
瓷片电容
1uF
4
C15、C23、C24、C25
33
瓷片电容
4.7uF
1
C26
主要参考资料
《高频电子线路》曾兴文编著高等教育出版社2003年6月
《通信电路原理》董在望主编高等教育出版社2002年4月
《高频电路实验与仿真》于海勋郑长明编著科学出版社2005年8月
《高频电子线路实验与课程设计》杨翠娥主编哈尔滨工程大学出版社2005年1月
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