高频电子线路课程设计之AM接收系统111Word下载.docx
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再根据组合起来的系统电路进行核算，确定整机电路。
关键词：
调幅；
设计；
仿真。
第1章前言
随着广播技术的发展，收音机也在不断更新换代。
自1920年开发了无线电广播的半个多世纪中，收音机经历了电子管收音机、晶体管收音机、集成电路收音机的三代变化，功能日趋增多，质量日益提高。
20世纪80年代开始，收音机又朝着电路集成化、显示数字化、声音立体化、功能电脑化、结构小型化等方向发展。
1947年、美国贝尔实验室发明了世界上第一个晶体管，从此以后．开始了收音机的晶体管时代．并且逐步结束了以矿石收音机、电子管收音机为代表的收音机的初级阶段。
1956年，西德西门子公司研制成了超高频晶体管，为调频晶体管收音机创造了必要的条件。
1959年．日本索尼公司生产了第一代调频晶体管收音机。
1961年，美国研制了集成电路。
随后．1966年，日本利用这一技术设计了世界上第一台集成电路收音机，开始了收音机工业的又一场技术革命。
从此收音机向着小型化、系列化、集成化、低功耗、多功能的方向发展。
目前调频式或调幅式收音机，一般都采用超外差式，它具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真度小等优点。
收音机接收天线将广播电台播发的高频的调幅波接收下来，通过变频级把外来的各调幅波信号变换成一个低频和高攀之间的固定频率—465KHz（中频），然后进行放大，再由检波级检出音频信号，送入低频放大级放大，推动喇叭发声。
在设计中，是根据所要求的内容、指标进行各单元的设计，拟定单元电路，初步确定电路元件参数；
。
该课程设计是针对某一理论课程的要求，对我们进行综合性实践训练的实践学习环节，可以培养我们运用课程中所学的理论知识与时间紧密结合，独立地解决实际问题的能力。
无线电广播的接收是由收音机实现的。
收音机的接收天线收到空中的电波；
调谐电路选中所需频率的信号；
检波器将高频信号还原成声频信号（即解调）；
解调后得到的声频信号再经过放大获得足够的推动功率；
最后经过电声转换还原出广播内容。
可见，在无线电广播和接收过程中，无线电波是信息传播的重要工具。
利用无线电波作为载波，对信号进行传递，可以用不同的装载方式。
在无线电广播中可分为调幅制、调频制两种调制方式。
目前调频式或调幅式收音机，一般都采用超外差式，它具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真度小等优点。
第2章基本原理
超外差调幅收音机基本原理：
空间有许许多多电台发送的电磁波，它们都有自己的固定频率，收音机通过天线和由电感线圈和可变电容器组成的谐振电路（称调谐电路）来选择性的接收所需高频信号。
由调谐电路选择出的所需要的电台信号是已调幅的高频信号，并且十分微弱，需要先经过高频小信号放大器进行放大处理，再经过变频器（混器和本振）将高频信号变为频率为465Kz的中频信号，这是超外差式收音机的核心部分，由于它是调制信号，喇叭无法将这种信号直接还原成声音，因此，必须从高频信号中把音频信号分离出来，这个分离过程称为解调，或检波。
在收音机中，检波是由半导体器件二极管或三极管来完成。
调幅的高频信号经检波还原出音频信号，再经过低频功放然后送往喇叭，喇叭将音频信号还原为声音。
图2-1整体电路
收音机接收天线将广播电台播发的高频的调幅波接收下来，通过变频级把外来的各调幅波信号变换成一个低频和高频之间的固定频率—465KHz（中频），然后进行放大，再由检波级检出音频信号，送入低频放大级放大，推动喇叭发声。
而不是把接收天线接收下来的高频调幅波直接放大去检出音频信号（直放式）。
超外差式收音机由输入回路高放混频级、一级中放、二级中放、前置低放兼检波级、低放级和公放级等部分组成，接受频率范围为535KHZ~1605KHZ的中波段。
调幅接收系统的工作原理过程为：
天线接收到的高频信号通过输入，将所要收听的电台在调谐电路里调好以后，经过电路本身的作用，就变成另外一个预先确定好的频率（我国为465KHz），然后再进行放大和检波。
这个固定的频率，是由差频的作用产生的。
我们在收音机内制造—个振荡电波（通常称为本机振荡），使它和外来高频调幅信号同时送到一个晶体管内混合，这种工作叫混频。
由于晶体管的非线性作用导致混频的结果就会产生一个新的频率，这就是外差作用。
任何电台的频率，由于都变成了中频，放大起来就能得到相同的放大量。
调谐回路的输出，进入混频级的是高频调制信号，
图2-2调幅超外差收音机的工作原理方框图
即载波与其携带的音频信号。
混频器输出的携音频包络的中频信号由中频放大电路进行一级、两级甚至三级中频放大，从而使得到达二极管检波器的中频信号振幅足够大。
二极管将中频信号振幅的包络检波出来，这个包络就是我们需要的音频信号。
音频信号最后交给低放级放大到我们需要的电平强度，然后推动扬声器发出足够的音量。
2.1混频器
混频，又称变频，其基本功能是保持已调信号的调制规律不变，进一步使载波频率升从频谱角度看，变频功能的实质是将已调信号的频谱沿频率轴做线性搬移，因而变频电路必须由乘法器何种频带同滤波器组成。
混频是频谱的线性搬移过程。
完成频谱的线性搬移功能的关键是要活的两个输入信号的乘积，能找到这个乘积项，就可完成所需的线性搬移功能。
如下图
图2-3混频电路
2.2解调电路
从高频已调信号中恢复出调制信号的过程称为解调。
解调是调制的逆过程。
条幅信号的解调，通常称为检波，其实现方法可分为包络检波和同步检波两大类，前者只适用于AM波，而DSB或SSB信号只能用同步检波。
当然同步检波也可以解调AM信号，但因比包络检波电路复杂，所以AM信号很少采用同步检波。
1包络检波器
图2-4包络检波器工作原理图
vs为已调信号,vo为包络检波信号1.vs正半周的局部时间（φ<
90o）二极管导通，对C充电，τ充=RDC∵RD很小∴τ充很小，vo≈vs2.vs的另外时间（φ>
90o）二极管停止，C经R放电，τ放=RC∵R很大∴τ放很大，C上电压低沉未几，仍有：
vo≈vs1.2.进程循环往复，C上取得与包络（调制信号）相一律的电压波形，有很小的滚动。
故称：
包络检波。
2.3高频小信号放大器
A类（甲类）放大器，是指电流连续地流过所有输出器件的一种放大器。
这种放大器，由于避免了器件开关所产生的非线性，只要偏置和动态范围控制得当，仅从失真的角度来看，可认为它是一种良好的线性放大器。
A类放大器在结构上，还有两类不同的工作方式。
其中一类是将两个射极跟随器相联工作，其偏置电流要增加到在正常负载下有足够的电流流过，而不使任一器件截止。
这一措施的最大优点是它不会突然地耗尽输出电流，如果负载阻抗低于标定值，放大器会短期出现截止现象，在失真上可能略有增加，但不致出现直感上的严重缺陷。
另一类可称作为控制电流源型（VCIS），它本质上是一个单独的射极跟随器，并带有一个有源发射极负载，以达到合适的电流泄放。
这一类作为输出级时，需要在开始设计之前就把所要驱动的阻抗是多低搞清楚。
第3章单元电路模块设计及仿真
根据超外差收音机的原理，我们可以将图表3所示的电路分成以下几个模块：
输入回路、变频回路、中频放大（中放）回路、检波及AGC回路、低放级回路、功放级回路。
3.1输入回路
图3-1输入回路
从磁性天线感应的调幅信号送入C1a、C2和L1组成的输入回路进行调谐，选出所需接收的电台信号，通过互感耦合送入变频管T1的基极
3.2变频级回路
图3-2变频电路图
在Multisim10.0工作界面上，创建如图所示的检波电路，检查无误后，启动电路
仿真，从示波器中观察输入信号与输出信号的仿真，从示波器中观察输入与输出波形。
本机振荡电压的强弱直接影响到反映管子变频放大能力的跨导，存在着一个最佳本振电压值。
若振荡电压值过小，一旦电池电压下降，就会停振；
若过大，在高端会产生寄生振荡，由于管子自给偏压作用，会使管子正常导通时间减少。
本振电压一般选择在100mV左右，它的输入电阻低，如果本机振荡调谐回路直接并入，会使调谐回路的品质因素降低，振荡减弱，波形变坏，甚至停振。
为提高振荡电路的性能，L3要采取部分接入的方式，使折合到振荡调谐回路的阻抗增加到
L4不能接反，否则变成负反馈，不能起振。
本振回路由L2、C7、C5、C1b组成，它是互感耦合共基调射式的LC振荡电路。
L2抽头是为了减小晶体管的输入阻抗对振荡回路的影响。
本振信号通过耦合电容C4从T1的射极注入，它与输入回路耦合到T1管基极的高频调幅信号在T1管中混频，由集电极调谐回路（中周）选出二者的差频即465kHz的中频信号，然后再将中频信号送入中放电路去放大。
为了提高电路的稳定性，兼顾变频和振荡性能，静态工作电流一般取为0.3～0.4mA。
为了保证在电源电压降低时，本机振荡仍能稳定工作，变频级基极偏置电路采用了相应的稳压措施。
3.3解调电路
这次在解调过程中采用乘法器解调由混频器输出的中频信号。
乘法器既可以采用模拟乘法器电路，也可以通过二极管平衡电路，环形电路等电路来实现输入已调波信号与输入载频信号的相乘作用。
在Multisim10.0工作界面上，创建如图所示的检波电路，检查无误后，启动电路仿真，从示波器中观察输入信号与输出信号的仿真，从示波器中观察输入与输出波形。
图3-3解调电路
图3-4解调电路仿真结果
3.4高频小信号放大器
图3-5高频小型号放大器
在Multisim10.0工作界面上，创建如图所示的检波电路，检查无误后，启动电路仿真，从示波器中观察输入信号与输出信号的仿真，从示波器中观察输入与输出波形。
图3-6
它将前级的信号再加以放大，以达到规定的功率输出，去推动喇叭发声，可选择我们熟悉的OTL电路。
低频放大电路的设计，是根据要求的输出功率、选择的电源电压、喇叭的交流电阻，从后向前进行。
确定输出功率后进行功放管的选择，应通过手册查出功放管主要极限参数。
例：
小功率晶体管3AX31B的极限参数：
PCM≥125mW，ICM≥125mA，BVCEO≥12V。
末级一对功放管的β、
及正向基极—发射级电阻RBE等都要对称（保证误差在20%以内）。
激励级要求输出功率较小，一般甲类放大器能满足要求。
可求出输出级的功率增益，根据所要求的输出功率指标及输入变压器的效率η求出激励级的输出功率，定出交流电压幅值Um及交流电流的幅值Icm，求出变比K及ICQ。
功率放大至低放前级要加入合适的负反馈。
第4章收音机的调试
图4-1AM接收系统整机电路图
AM接收系统整机电路图完成后，经过反复检查，确实认为没有连错即可进行整机的调试。
收音机的调试主要有如下几个方面内容：
（1）AM波的生成。
它主要是通过改变V1，V2的值，使之产生1V的标准AM信号。
（2）中频频率的调整。
它是通过改变中频变压器的电感量，使与它相并联的电容
器组成的并联谐振电路，其谐振频率为465kHz。
（3）包络的相干解调。
包络通过乘法器解调电路后输出解调信号，此时相干载波一和载波同频同向。
（4）由于解调后的信号较弱，必须经过放大器以后才能作为音频输出。
第5章课程设计体会
此次课程设计，我根据以往的一些经验教训，一步一步进行设计制作，首先选定题目，选定题目就有了明确的目标，一切工作就有了重心。
然理、检波原理等相关资料。
接着根据资料设计合适的方案，制图，调试。
最终在我的努力下成功完成了这次设计任务。
这次课程设计不仅锻炼了我最基本的高频电子方面的设计能力，学习和掌握了Multisim仿真软件应用，更重要的是让我更深刻的认识了高频电子线路这门课程在实后根据题目及设计要求，去图书馆或上网搜集调幅原理、调幅收音原理、混频原际中的应用，检验了我的学习情况，加深了对书本中理论知识的认识，也更有利于我们对这门课程的理解。
在此次设计时我们也遇到了不少的困难和问题，如参数选择，方案设计，仿真软件的应用，资料的查找……但在老师的帮助和我的努力下，最终还是克服了这些困难，使问题得到了解决。
其中遇到的问题很多都是在书上不能找到的，所以我们必须利用图书馆和网络自己查找相关资料，这也提高了我筛选信息的能力，最重要也是最困难的就是实验参数的决定，这是一个关键的步骤，我必须从无数的信息中分离出对自己有用的，然后加以整理，最后才得到合适的数据，使设计最后得以完成。
也正是在这个查找与整理的过程中，使我初步学会了如何去找到于自己有用的资源。
在这样一个信息高度发达的现代社会，我们要想获得成功，除了自己的努力外，还必须学会利用更多其他人的知识，这样我们才能快速的掌握知识和能力。
当然这个过程是一个积累的过程，当你做的多了以后你就会积累相当多的经验，会注意在设计的过程中要注意那些问题，那些方法可以使设计一次完成而不用再不断的返工。
不像我们刚开始的时候什么都不知道，真的就是凭着自己上课的一点知识来做的。
当然设计会有很多不合理的地方，需要在后期的工作中去修改和完善。
首先诚挚的感谢我的论文指导老师陈昊老师，从论文的设计、整改及论文的定稿过程中，自始至终都倾注着老师的心血。
老师以严谨的治学之道、宽厚仁慈的胸怀、积极乐观的生活态度，兢兢业业、孜孜以求的工作作风和大胆创新的进取精神为我树立了学习的典范，他的教诲与鞭策将激励我在学习和生活的道路上励精图治，开拓创新。
他渊博的知识、开阔的视野和敏锐的思维给了我深深的启迪。
我以最诚挚的心意感谢陈昊老师。
第6章参考文献
[1]Multisim电路设计及仿真应用。
清华大学出版社
[2]高频电路原理与分析。
西安电子科技大学出版社。
曾兴雯，刘乃安2006年7月
[3]通信电子线路主编：
侯丽敏清华大学出版社2008年12月
[4]电子线路设计，实验，测试。
主编:
谢自美华中理工大学出版社
[5]模拟电子电路基础。
王卫东，桂林。
西安电子科技大学出版社，2003.
[6]戴峻浩.高频电子线路指导国防工业出版社。
[7]方佩敏.《音频功率放大器》，《电子世界》，2003年08期10页～11页。
元器件清单
序号
编号
元件名称
型号
数量
1
V1
交流电源
1V,1.1MHz
2
V2，V6
1V,500Hz
3
V3
1V,1.6MHz
4
V5
1V,500KHz
5
A1,A2,A3,A4
乘法器
MC1596
6
R2
电阻
1KΩ
7
C2
电容
100nF
8
L1
电感
1uH
9
R1
10KΩ
10
C1
51nF
11
R3
5.1KΩ
12
C4
13
R5
28KΩ
14
R6
16.9KΩ
15
L3
270mH
16
C6
17
Q1
三极管
2N3020
18
R4
2.8KΩ
19
C5
2000mF
20
R7
100KΩ
21
L2
600mH
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