通信系统课程设计：频率调制接收设备设计.docx

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1、课程设计报4课程名称：通信系统课程设计学生姓名：莫佳佳学号：专业班级：通信12101指导教师：邵湘怡完毕时间：2023年12月17日汇报成绩：评阅意见:评阅教师Q期摘要本次课程设计，其目的是得到一种简易的J调频接受机。所谓调频接受机，是指将所要接受0电台在调谐电路里调好后来，通过电路自身0作用，就变成此外一种预先确定好B频率，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。在调频接受机的设计过程中，应将其分为选频网络、高频放大、变频、解调、低放和低频功放六个部分。不过在设计时必须全面考虑，妥善处理某些互相牵制的矛盾，尤其要抓住重要矛盾（稳定性、选择性、失真等），才能使得接受机有很好

2、0指标。接受机可以大大提高接受机日勺增益、敏捷度和选择性。提高了动手能力，巩固已学的理论知识，能建立无线电调频接受机的整机概念，理解调频接受机整机各单元电路之间B关系及互相影响，从而能对B设计、计算调频接受机的单各元电路。关键词：调频;混频;鉴频目录1设计任务IV1.1 调频接受机的重要技术指标错误!未定义书签。1.2 设计思绪错误!未定义书签。2调频接受机系统原理分析32.1调频原理32.2调频接受机原理43设计内容53.1 高频小信号放大电路53.1.1 工作原理53.1.2 高频小信号放大电路图及仿真图53.2当地振荡回路73.2.1工作原理73.2.2当地振荡电路图及仿真图73.3混频

3、电路83.3.1工作原理83.3.2一次混频原理图及仿真图.3. 4二次混频.错误!未定义书签。3.4.1原理图及仿真图103.5斜率鉴频器双失谐回路113.5.1工作原理133.5.2鉴频电路图及仿真图133.6低频放大电路13结束语错误!未定义书签。参照文献15附录161设计任务调频接受机经历了电子管、晶体管、中小规模集成电路和大规模集成电路四个阶段，他们B原理框图大同小异。对于超外差接受机，由接受天线、高频带通滤波器、高频放大器、本振、混频、陶瓷滤波器、包络检波器、低放及功放尚有声器等构成。调频接受机的重要技术指标1.工作频率范围接受机可以接受到0无线电波0频率范围称为接受机的工作频率范

4、围或波段覆盖。接受机B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0频率范围为88108MH,是由于调频广播收音机的工作范围也为88-108MHzO2.敏捷度在原则调制（如调制频率f=lkHz、频偏Afm=5k制或25kHz、50kHz、75kHz）条件下，使接受机输出端为额定音频功率和规定信噪比的输入信号电平，称为敏捷度。接受日勺输入信号电平越小，敏捷度越高。调频广播收音机0敏捷度为50Vo3 .中频选择性接受机6dB带宽和带外的克制能力称为中额选择性，一般调频收音机的中频6dB带宽为100kHz,200kHz处附带宽克制能力应不不大于40dB,中频6dB带宽为5kHz,+IOkI

5、Iz处0带宽克制能力应不不大于40dBo4 .中频克制比接受机对输入信号为本机中频信号fi0克制能力称为中频抑（IFR）IFR=20log（VIFVS）,式中VS是输入敏捷度电平，VIF是使输出功率为额定值的输入中频信号电平，单位用dB（分贝）体现dB数越高，中频克制能力越强。频率fj比本振频频率高一种中频fi,它与本振频率fo之差仍等于中频fl,fj=fo+fi=fs+2fi,fs是接受机工作频率。5 .音频响应接受机在原则调制（如调制频率fQ=IkHz、频偏4fm=5kHz或25kHz、50kHz、75kHz）和原则输入信号电平（如敏捷度或两倍敏捷度）下音频输出电平和调制频率B输出关系，称

6、音频响应。6 .额定输出功率接受机的负载上获得的规定的（由接受机指标规定）不失真（或非线性系统为给定值时）功率，称额定输出功率。本次设计的基本规定是：1、工作频率力10Mz;2、输出功率2=0.25W（&=4C）；3、敏捷度为104/。1. 2设计思绪根据本次课程设计B规定，我设计日勺是一种简易日勺调频接受机。整个电路由五部分构成，分别为高频放大、混频、本振、鉴频和低频放大。其中中频部分由二次混频得到。（1）高频放大：高频放大器是用来放大高频信号0器件（在接受机中，高放所放大0对象是已调信号，它除载频信号外尚有边频分量）。根据高放日勺对象是载频信号这一状况，一般采用管子做放大器件，并且并联谐振

7、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B好处是：a.回路谐振能克制干扰；b.并联回路谐振时，其阻抗很大，从而可输出很大0信号。（2）本振：本振电路用LC谐振回路来产生一种稳定B当地振荡频率，将这个稳定0谐振频率与高频放大输出信号混频，得到一种中频信号。（3）混频：混频是将高频放大信号和本振信号混合，输出一种中频信号，在调频电路中，本振信号必须是独立的，这是与调幅电路最大的一种区别。混频电路是一种经典的频谱搬移电路，可以用相乘器和带通滤波器来实现这种搬移。（4）鉴频：在本次设计中采用0是斜率鉴频器。（5）低放：一般从鉴频器输出

8、B信号都比较小，为了得到我们所需B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。由于本次设计是音频信号，因此采用运算放大器效果比很好。2调频接受机系统原理分析2. 1调频原理调频（FM）就是用高频载波信号的频率来装载音频信号，即用音频信号（调制信号）来调制高频载波信号的频率，从而使原为等幅恒频0高频载波信号0频率伴随调制信号B幅度而变化，但其幅值不变（如图1所示）。频率被音频信号调制过0高频信号叫己调频信号，简称调频信号。调幅信号和调频信号统称为已调制信号，或简称为己调信号。音频信号图1调频波2. 2调频接受机原理天线接受到0高频信号，通过输入调谐回路选频为fb再经高频放

9、大器放大，进入混频器；本机振荡器输出B另一高频信号f2亦进入混频器，则混频器B输出为具有fl、f2、(flf2)、(f2-门)等频率分量日勺信号。混频器日勺输出接有选频回路，选出中频信号(f2-fl),再经中频放器放大，获得足够高的增益,然后通过鉴频器解调出低频调制信号，再由低频功放级放大，驱动扬声器。从天线接受到的高频信号通过混频初成为固定的中频f2-fl,故成为超外差式接受机。这种接受机的敏捷度较高，选择性很好，性能也比较稳定。图2为本次设计B调频接受机B基本原理框。图2调频接受机基本原理框图3设计内容3. 1高频小信号放大电路3. 1.1工作原理高频放大器是用来放大高频信号0器件，高频放

10、大器与低频相比较，它0工作频率高，但整个工作频带宽度比较窄。在接受机中，高频放大器放所放大0对象是己调信号，它除载频信号外尚有边频分量。根据高放的对象是载频信号这一状况，一般采用晶体管做放大器件，并且用并联谐振回路作为负载，让信号谐振在信号载频。对于高频小信号放大器来说，由于信号小，可以认为它工作在晶体管的线性范围内。容许把晶体管当作线性元件，可以当作有源线性四端网络。对高放的重要规定是：（1）工作稳定：放大器也许会产生正反馈，它影响放大器0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B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，

11、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I为放大能力越小，增益越低。增益变化太大时，则敏捷度相差将很悬殊。（4）噪声系数小，尽量减小本级的内部噪-=f严。3.1. 2高频小信号放大电路及仿真图R4、R5为三极管Ql0偏置电阻，以使其工作在放大区。VCC=12V,V(BR)=VCC,输出电压:输出功率:p=YL2%电容CI起隔直耦合作用，C3起隔直作用，Q2、Q3两三极管构成乙类功率放大器，R7、R80值都取1.0欧，负载R9为8.2欧，最终由R9输出功率。由仿真成果得，放大器将电压幅值放大20倍左右。图4高频放大电路仿真图3. 2.1工作原

12、理本振电路采用改善型电容三点式振荡电路。由于本振电路时输出频率要与高频放大电路的输出信号进行混频，得到一种中频信号。因此规定本振电路口勺输出频率必须很稳定。因此采用石英晶体振荡器。假如本振电路的输出不稳定，将引起变频器输出信号的大小变化，振荡频率的漂移将使中频变化。振荡器的振幅与振荡管的特性以及反馈电路的特性有关。3. 2.2电容三点式电路图及仿真图图5本振荡回路电路回路谐振电容：由以上可知谐振频率：对于提高振荡电路的稳定度有如下几种措施:(1)提高回路0Q值。Q值高，可使频率稳定。回路Q值重要由电感0Q值决定，故要提高电感的Q值。为此应尽量减小损耗而加大特性电阻p=Z宙。不过，0的提高有一定

13、限制，L太大时，损耗也大，并且C太小时并联在回路中散电容可与C相比拟，杂散电容将明显影响频率的稳定。(2)减小负载的影响。减小振荡回路和负载间的耦合程度可减弱负载的影响，不过这时传送到负载上的振荡信号也小了，故振荡规定更强。在振荡器和负载之间加一级射极输出器可改善负载对振荡器0影响，因射极输出器之输入阻抗较高，隔离作用很好，同步不增长振荡功率0规定。Oscilloscope-XSCl图6当地振荡仿真图3. 3混频电路混频器是一种变频电路，一般用相乘器，高频放大电路和当地振荡电路0输出信号加到混频器B输入端，得到一种差频。调谐回路的输出，进入混频级的是高频调制信号，即载波与其携带日勺调制信号。通

14、过混频，输出载波的波形变得很稀疏其频率减少了，但音频信号的形状没有变。一般将这个过程（混濒和本振的作用）叫做变频。从频谱观点上来看，混频的作用就是将已调波的频谱不失真的从L的位置上，因此，混频电路是一种经典的频谱搬移电路，可用相乘器和带通滤波器来实现这种搬移。如图7所示：ILLJI1）IllIIm1JIlhIjlIL）图7频谱电路混频电路B原理是：把本机振荡产生B高频等幅振荡信号fl,与输入回路选择出来B广播电台的高频已调波信号f2同步加到非线性元件日勺输入端。运用元件的非线性作用（晶体管0非线性作用）进行混频。混频成果：输出频率为flf2以及频率为fl+f2、fl-f2高次谐波等多种信号。在

15、本次设计中我们采用晶体三极管混频器，晶体三极管环型混频器的长处是工作频带宽，可抵达几千兆赫，噪声系数低，混频失真小，动态范围等，但其重要缺陷就是没有混频增益。由于混频器处在接受机的前端，它的噪声电平高下对整机有较大的影响，因此规定混频器的噪声系数越小越好。图8晶体管混频电路3b Oscilloscop-XSC 1图9晶体管混频电路仿真图二次混频原理与一次混频相似，我们将二次混频本振频率改为6.9MHz,输入B是一次混频输出B频率6.45MHz,因此经混频电路得到B频率应为450KHz的调制信号。图10二次混频电路图11二次混频仿真波形3.5斜率鉴频器一一双失谐回路3.5.1工作原理调频信号的的解调称为频率检波，也称鉴频，其作用是把包括在调频信号频率中的原调制信号检出。调频波经两个失谐回路转换为两个调幅-调频波，再经各自的包络检波器，得到两反相的输出信号，然后合成得到总的输出信号。3.5.3鉴