高频电子线路课程设计.docx

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高频电子线路课程设计

目录

摘要………................................................................................................3

第一章概述…………………………………………….………………4

第一节设计的选择及优缺点……………………………………….4

第二章调谐回路……………………………...………………………....5

第一节输入调谐回路的作用与要求……………………………...5

第二节输入调谐回路的组成与工作原理.......................................5

第三章变频回路………………………………………………………6

第一节变频电路的作用与要求………………….…………………6

第二节变频电路的组成与变频原理.................................................7

第四章中频放大电路、检波和自动增益控制电路...................................................................………………………….10

第一节中频放大电路……………………………………………10

第二节检波和自动控制增益电路………………………………13

第五章低放级与功放级……………………...………….....................16

第一节低放级电路………………………...…………………….16

第二节功率放大电路……………………………………............17

第六章设计体会总结………………………..………………………..18

附录Ⅰ设计原理图......................................19

附录Ⅱ清单及参考文献…….………………………………….19

摘要

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。

本课程是设计一个超外差式调幅接收机。

该超外差式调幅接收机主要由调谐回路，变频回路，中频放大级，检波和自动控制增益电路，低频放大电路和功率放大电路构成。

本文将在第一章给出电路总的设计原理及框架，并就如何选定此方案进行详细的阐述。

电路的各个部分（调谐回路，变频回路，中频放大级，检波和自动控制增益电路，低放级和功率放大电路）具体的结构的作用、原理、原理图、元器件的选择将分别在第二、三、四、五章中做出详细的说明。

设计总结将在第五章中给出。

另外，此设计的总原理图及参考文献将在附录中给出。

第一章概述

§第一节设计的选择及优缺点

为了满足此次课程设计的要求，并较好的完成此次课程设计，经过查阅资料本设计有选择的采用了超外差式接收机的设计方案。

因为与普通的直放式接收机相比，优点甚多，更加的实用。

一普通直放式接收机

直放式接收机的特点是电路简单，一般只用1——4只，晶体管和一些基本元件。

易于安装调试，成本低，但它的灵敏度低，选择性不太好。

为了克服直放式接收机的灵敏度低选择性不好的缺点，我们便引入了“超外差”的设计理念。

二超外差式接收机

所谓超外差式，就是把高频信号接收下来后，先把它变换成固定频率的中频信号，然后进行放大、解调的接收方式。

用这种方法设计的接收机的优点是：

灵敏度高，选择性好，容易得到足够大而且比较稳定的放大量，音质好（通频带宽），工作稳定（不容易自激）。

超外差式接收机的缺点便是容易出现镜像干扰（比接收频率高两个中频的干扰信号），假响应（变频电路的非线性）和电路比较复杂。

超外差式是与直放式相对而言的一种接收方式。

超外差式收音机能把接收到的频率不同的电台信号都变成固定的中频信号（465kHz）,再由放大器对这个固定的中频信号进行放大。

在选择回路（输入回路）或高频放大器与检波器之间插入一个变频器及中频放大器。

其设计的整体框图如图1.1.1所示：

图1.1.1超外差调幅收音机工作框图

第二章调谐回路

调幅接收机电路是由调谐回路，变频回路，中频放大级，检波和自动控制增益电路（AGC），低放级和功率放大电路各个部分组成本章主要讲的是超外差式接收机的第一部分---调谐回路。

§第一节输入调谐回路的作用与要求

★输入调谐回路的作用

从天线到收音机第一级放大器之间的电路称为输入电路，它的作用是从天线感应到的各种信号中把需要的信号选择出来，并传送到下一级电路，同时把其他不需要的信号有效地加以抑制。

★对输入调谐回路的要求

要具有良好的选择性；频率覆盖要足够宽；电压传输系数要大而且要稳定。

§第二节输入调谐回路的组成与工作原理

输入回路是由收音机内部的磁棒天线线圈与调台旋钮相连的可变电容构成的LC调谐电路。

调节可变电容C可使LC的固有频率等于电台频率，产生谐振，以选择不同频率的电台信号。

再由L2耦合到下一级变频级。

其设计原理图如图2.2.1所示：

图2.2.1调谐回路原理图

第三章变频回路

本章主要讲述超外差式接收机的第二部分---变频回路。

变频回路是此设计的关键电路之一，它直接影响到接收机的接受效果。

变频回路的结构、工作原理比较复杂，又由混频、本机振荡、选频三部分组成。

§第一节变频电路的作用与要求

一变频电路的作用

变频电路是超外差式接收机的重要组成部分，它的作用是将输入调谐回路选出的信号的载波频率变为固定的中频频率（465KHZ），同时保持中频信号的包络与高频载波信号的包络完全一致，使传送的低频信号不至产生失真。

二对变频电路的设计要求

<1>在变频过程中，中频信号的包络不能有任何失真，即中频信号的包络应与输入的高频信号的包络完全一致。

<2>在整个接收频段范围内，应始终保持本机振荡信号频率比输入的高频信号频率高465KHZ，即有良好的跟踪特性。

<3>变频电路的工作稳定性要好，噪声系数要小，增益要适当。

§第二节变频电路的组成与变频原理

一变频电路的组成

变频电路的结构框图及工作波形如图3.2.1所示：

图3.2.1变频电路结构框图及波形

由结构框图可以看出变频电路由本机振荡器、混频器及中频选频回路（滤波器）三部分组成。

其中混频器示意图如图3.2.2

图3.2.2混频示意图

在变频中，混频器的输入信号由高频调幅信号Us与本机振荡器产生的高频等幅振荡信号UL两部分组成，两部分信号在混频器中进行混频，并送入中频选频回路，经中频选频回路选出465KHZ的中频信号Ui，再把Ui送入中频放大电路进行放大。

二变频电路的原理

变频电路的设计原理图如图3.2.3所示：

图3.2.3变频原理图

<一>变频级

变频级是以晶体管BG1为中心，它兼有振荡、混频两种作用。

它的主要作用是把输入的不同频率的高频信号变换成固定的465kHz的中频信号。

<二>本振回路

由晶体管BG1、可变电容Cb、振荡变压器（简称中振或短振）B2和电容C3构成变压器反馈式振荡器。

它能产生等幅高频振荡信号，振荡频率总是比输入的电台信号高465kHz。

本振条件：

正反馈（相位条件），幅度（反馈量要足够大）。

<三>混频电路

由调谐回路和本振电路组成天线所接收信号由L2耦合到BG1的基极，本机振荡信号通过C3耦合到BG1的发射极。

两种频率的信号在BG1中混频，混频后由集电极输出各种频率的信号。

其中包含本机振荡频率和电台振荡频率的差额等于465kHz的中频信号。

<四>选频电路

由B3的初级线圈和谐振电容C组成并联谐振电路，它的谐振频率在465kHz，对465kHz的中频信号产生最大的电压，并且通过

次极线圈耦合到下一极去。

其原理图如图3.2.4所示。

图3.2.4选频电路原理图

第四章中频放大电路、检波和自动控制增益电路

§第一节中频放电路

中频放大电路是接收机的重要组成部分，是决定接收机灵敏度及选择性的关键电路，本节进行具体讲解。

一中频放大电路的任务

中频放大电路的任务是把变频得到的中频信号加以放大，然后送到检波器检波。

中频放大电路对超外差收音机的灵敏度、选择性和通频带等性能指标起着极其重要的作用。

对中频放大电路主要有增益要高、选择性要好和同频带要合适三方面要求。

二中频放大电路的组成及原理

图4..1.1（a）是LC单调谐中频放大电路，图4.1.1（b）为它的交流等效电路。

图中B1、B2为中频变压器，它们分别与C1、C2组成输入和输出选频网络，同时还起阻抗变换的作用，因此，中频变压器是中放电路的关键元件。

    中频变压器的初级线圈与电容组成LC并联谐振回路，它谐振于中频465kHz。

由于并联谐振回路对诣振频率的信号阻抗很大，对非谐振频率的信号阻抗较小。

所以中频信号在中频变压器的初级线圈上产生很大的压降，并且耦合到下一级放大，对非谐振频率信号压降很小，几乎被短路（通常说它只能通过中频信号），从而完成选频作用，提高了收音机的选择性。

。

图

图4.1.1中频放大电路

三中频放大器的设计应用

一般收音机采用两级中放，有3个中频变压器（常称中周）。

第一个中频变压器要求有较好的选择性，第二个中频变压器要求有适当的通频带和选择性，第三个中频变压器要求有足够的通频带和电压传输系数，由于各中频变压器的要求不同，匝数比不一样，通常磁帽用不同颜色标志，以示区别，所以不能互换使用。

图4.1.2LC并联回路部分接入法

实际电路中常采用具有中间抽头的并联谐振回路,如图4.1.2（a）所示。

（b）是它的等效电路，可以看出，它是由两个阻抗性质不同的支路组成。

由于L1、L2都绕在同一磁芯上，实际上是一个自耦变压器。

    利用变压器的阻抗变换关系，可求得等效谐振电路的谐振阻抗：

ZOB0＝（

）2ZAB0＝（

）2ZAB0

（式中N＝N1＋N2为电感线圈的总匝数）。

   即具有抽头并联谐振电路的谐振阻抗ZOB0等于没有抽头的谐振阻抗ZAB0的

倍。

由于

＜1，所以ZOB0＜ZAB0，适当选择变比可取得所需求的ZOB0，从而实现阻抗匹配。

§第二节检波和自动控制增益电路

一检波电路的任务

检波电路的任务是把要接收的广播电台音频信号从中频载波中“取下来”，并将解调出的音频信号送入音频放大电路。

对检波电路有效率要高，失真要小，滤波性能良好等要求。

二自动增益电路（AGC）的作用与要求

其作用是根据接收到的信号的强弱，控制放大管V2的静态工作电流，从而控制增益；这样即可避免接收弱信号时音量过小（或接收不到），也可避免接收强信号时音量过大（或由于输入信号过大而使低频放大电路阻塞失真）。

保证中频信号不随电台信号强弱而变化，趋于稳定。

要求有：

AGC控制的范围要大，工作的稳定性要高。

三检波、自动控制增益电路的工作原理

中频放大器的中频信号经中频变压器T5二次绕组送入检波管VT4，利用PN结点单向导电特性，把中频信号变成中频脉动信号。

这个脉动信号中包含直流成份，残余的中频信号及音频包络三部分。

利用C8、C9、R9构成π型滤波电路（如图4.2.1），滤除残余的中频信号，检波后的音频信号电压降落在音量电位器R9上，经电容器C10耦合选入低频放大电路。

放大后的中频信号作为自动增益控制的AGC电压，被送到受控的第一级中放管VT2的基级。

图4.2.1π型滤波电路图

自动增益控制电路的作用是利用强信号来自动降低中放级的增益（如图4.2.2）。

信号越强，反馈回VT2的直流成份越大，VT2的增益越小。

这就达到了自动增益控制的目的。

自动增益控制电路由AGC电压滤波电路及AGC受控电路三部分组成

图4.2.2自动增益控制电路

收音机在接收强弱不同的电台信号的时候,音量往往相差很大。

电台信号过强，甚至引起失真。

装上自动增益控制后，就能避免出现这些现象。

自动增益控制电路由R3、C4组成。

检波后，音频信号的一部分，通过R3送回到第一中放管Q2的基极。

由于C4的滤波作用，滤去了音频信号中的交流成分，保留了直流成分。

实际上送回到Q2基极的是音频信号中的直流成分。

当检波输出的音频信号增大的时候，Q3的IC3增大，Q3的集电极电位就降低，通过R3，就会使Q2的基极电位降低，Q2的集电极电流减小，Q2的放大倍数就会下降，从而保持检波输出的音频信号大小基本不变，这样就达到了自动增益控制的目的。

第五章低放级与功放级

§第一节低放级电路

一低放级电路的任务

主要任务是把音频信号进行放大，使功放级得到更大的音频信号电压，使收音机有足够的音量。

由于是音频电压的放大，所以要求是它的增益设置得较高。

二低放级电路的组成及原理

低放级电路（如图5.1.1）由前置放大管VT5,第二级前置放大管VT6，耦合电容器C10，C13，基级偏置电阻器，输入变压器T6组成，音频电位器RP组成。

工作原理：

从音量电位器的滑动端与地之间取出的音频电压信号，经C10耦合，加在VT5的发射结两端。

音频信号被VT5放大后从集电极输出，经C13耦合送入VT6的基级，不饿VT6放大后从集电极输出。

由于VT6集电极的负载是输入变压器T6的一次绕组，是一个电感器件，当音频信号电流流过时，将在一次绕组两端产生感生的音频信号电压。

通过T6一次绕组与二次绕组的电感耦合，即可将音频信号电压送入功率放大器。

图5.1.1低放级电路

§第二节功率放大电路

一功率放大电路的作用

以放大信号功率为目的的电路，就叫做功率放大电路。

功率放大电路是接收机的最后一级放大电路，其作用是把低放级送来的音频信号进行功率放大，以输出足够的的功率推动扬声器发出声音。

二功放电路的设计原理图

功率放大电路有多种形式的结构，本次设计采用的是比较简单的变压推挽功率放大电路，其结构如下图所示。

图5.1.2功率放大电路原理图

在功率放大电路的输入端，利用变压器T6，将输入信号分为两个幅度相等，相位相反的信号，分别控制两只功放管，使两只功放管轮流导通，分别放大输入信号的正负半周。

在功率方大器的输入端，利用变压器T7，将两个功放管输出的半周信号，在二次绕组中不难过合成为一个完整的信号波形。

第六章设计体会总结

此次课程设计，我更深刻的理解了高频电子线路的知识，把调制，解调，以及本振电路，检波电路，自动增益控制的组成及原理全面的掌握了并为实际所用。

自己这方面的知识有了新的补充，对以前的有关这方面的知识也有了新的认识，也更理性化。

我还意识到了学习本专业课程的重要性，为以后的学习起到了很好的引导和督促作用。

学会了怎样按步骤完成老师布置的任务，学会了分析问题和解决问题的能力，如何把理论知识用到实际中去，提高了独立思考问题和同学讨论解决问题的能力。

附录Ⅰ设计原理图及元件清单

设计的总原理图如下图7.1.1所示：

图7.1.1总原理图

附录Ⅱ元件清单及参考文献

一元件清单

名称

型号（规格）

数量

三极管

9012（3CX201）

2只

3DG201（9018）

2只

3DG201（3DG6）

4只

二级管

2A9,IN4148

各1只

电容器

0.01μF

1只

022μF

8只

1~4.7μF

2只

4.7~10μF

1只

100μF

3只

电阻器

10Ω、15Ω、51Ω、220Ω、470Ω、630Ω、820Ω、3KΩ、15KΩ

各1只

电阻器

150Ω、1KΩ、

20KΩ、62KΩ

各2只

二参考文献

《电子线路设计指导》李银华北京航天航空大学出版社2005.6

《电子线路设计·实验·测试》谢自美华中科技大学出版社2003.10

《高频电子线路》张肃文高等教育出版社2004.11