宽带中频放大电路的设计

宽带中频放大电路的设计

摘要

中频放大器是功率放大器的一种，同时具有选频的功能，即对特定频段的功率增益高于其他频段的增益。同时，它也是组成超外差接收机的一种，其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，具有工作频段较低，选择性好，工作稳定性好等特点。因此，中频放大电路在实际应用中对超外差收音机、选择性和通频带等性能指标起着极其重要的作用。在本次宽带中频放大的课程设计中，主要是通过超外差电路的工作原理来设计单元电路中各个独立的元件电路，然后对于整机电路和在此电路基础上的扩展电路进行设计，最后用仿真软件，进行仿真，调试，完成电路设计。

关键词：超外差电路，宽带中频，放大器

目录

1绪论 (1)

1.1超外差接收机的结构 (1)

1.2超外差接收机的分析 (2)

1.3超外差接收机的发展 (4)

2设计过程 (4)

2.1宽带中频放大电路整机设计 (4)

2.2单元电路设计 (5)

2.2.1输入级电路设计 (5)

2.2.2谐振放大器 (7)

2.2.3单管单调谐放大器 (7)

2.2.4 多级单调谐放大器 (8)

2.2.5谐振放大器的稳定性 (9)

2.3宽带中频放大器 (10)

2.4展宽放大器频带的方法 (11)

3 宽带中频放大电路原理图 (12)

总结 (13)

致谢 (14)

参考文献 (15)

1 课题描述（概述，简介）

简要介绍课题内容，意义之类。21世纪人类已进入信息时代，人们可用各种方式方便快捷地传递与接收信息。信息是一个抽象的概念。信息的具体形式有：语言、文字、符号、音乐、图形、图像和数据。各种类型的信息对人类社会生活产生极大的影响，如军事信息影响战争的性质，甚至决定国家民族的存亡；经济信息影响交易的成功和公司的兴衰等。

通信的主要任务是传递信息，即将经过处理的信息从一个地方传递到另一个地方。传递信息既可以通过有线信道，也可以通过无线通信，即进行有线通信或无线通信。由于无线电波能方便快捷地在空间传播，所受限制减少，因此广泛应用于广播、电视、通信、雷达和导航等领域。无线电波通过无线通信系统进行信息的传输，这里主要介绍一下无线通信系统中接收设备的相关内容。

无线通信接收设备的工作过程与发射设备相反，它的任务是把空间传来的电磁波接受下来，选出所需的已调波信号，并把它还原为原来的调制信号，以推动输出变换器，获得所需的信息。从高频已调波中“取出”调制信号的过程称为解调。由于已调波的调制方式有三种，因此解调也有三种方式，即检波（条幅波的解调）、鉴频（调频波的解调）和鉴相（调相波的解调）。

目前，无论是无线电广播接收机（收音机），还是电视接收机（简称电视机）、通信接收机、雷达接收机等都毫无例外地采用“超外差”接收机的形式，这几类接收机的组成与工作原理大同小异。其中超外差收音机中频放大器用来放大中频信号，把所接收的信号变成中频后，得到的放大倍数高且稳定。我国调幅收音机中频465Khz，调频收音机10.7Mhz。

1.1超外差接收机的结构

超外差接收机是利用本地产生的振荡波与输入信号混频，将输入信号频率变换为某个预先确定的频率的方法。这种方法是为了适应远程通信对高频率、弱信号接收的需要，在外差原理的基础上发展而来的。外差方法是将输入信号频率变换为音频，1919年利用超外差原理制成超外差接收机。这种接收方式的

性能优于高频（直接）放大式接收，所以至今仍广泛应用于远程信号的接收，并且已推广应用到测量技术等方面。

超外差接收机方框图如图1所示。本地振荡器产生频率为f0的等幅正弦信号，输入信号是一中心频率为fs的已调制频带有限信号,通常f0＞fs。这两个信号在混频器中变频,输出为差频分量,称为中频信号fi= f0-fs为中频频率。输出的中频信号除中心频率由fs变换到fi外，其频谱结构与输入信号相同。因此，中频信号保留了输入信号的全部有用信息。从天线接收的信号经高频放大器放大，与本地振荡器产生的信号一起加入混频器变频，得到中频信号，再经中频放大、检波和低频放大，然后送给扬声器。接收机的工作频率范围往往很宽，在接收不同频率的输入信号时，可以用改变本地振荡频率f0的方法使混频后的中频fi保持为固定的数值。

图1 超外差接收机方框图

1.2超外差接收机的分析

从天线接收到的微弱高频信号V1（一般为几微伏至几百微伏）先经过一级或几级高频小信号放大器放大为V2。然后送至混频器与本地振荡器所产生的等幅震荡电压V3相混合，所得到的输出电压V4包络线形状不变，仍与原来的信号波形相似，但载波频率则转换为V2与V3两高频频率之差（或和）。这叫中频。中频电压V4再经中频放大器放大为V5，送入检波器，得检波输出电压V6。最后V6再经低频放大器放大为V7，送到扬声器（或耳机）中转变为声音信号。

超外差接收机的核心是混频器部分。混频器的作用是将接收到的不同载波

频率转变为固定的中频。这种作用就是所谓的超外差作用，这也就是超外差接收机名称的由来。由于中频固定，因此中频放大器的选择性与增益都与接收的载波频率无关。这就克服了直接放大式的缺点。混频器和本地振荡器往往共用一个电子器件，合并为一个电路，这时就加做变频器。对于调频等其他调制形式信号的接收，同样也是采用超外差式的原理，只是解调的方法有所不同。

超外差接收机具有如下突出的优点：

① 容易得到足够大而且比较稳定的放大量。

② 具有较高的选择性和较好的频率特性。这是因为中频频率fi 是固定的，所以中频放大器的负载可以采用比较复杂、但性能较好的有源或无源网络，也可以采用固体滤波器，如陶瓷滤波器、声表面波滤波器等。

③ 容易调整。除了混频器之前的天线回路和高频放大器的调谐回路需要与本地振荡器的谐振回路统一调谐之外，中频放大器的负载回路或滤波器是固定的，在接收不同频率的输入信号时不需再调整。

超外差接收机的主要缺点是电路比较复杂，同时也存在着一些特殊的干扰，如像频干扰、组合频率干扰和中频干扰等。例如，当接收频率为fc 的信号时,如果有一个频率为fc= f1+fi 的信号也加到混频器的输入端，经混频后也可以产生| f1-fc|=fi 的中频信号,形成对原来的接收信号fc 的干扰，这就是像频干扰。解决这个问题的办法是提高高频放大器的选择性，尽量把由天线接收到的像频干扰信号滤掉。另一种办法是采用二次变频方式。

二次变频超外差接收机的框图如图2。第一中频频率选得较高，使像频干扰信号的中心频率与有用输入信号Uc 的中心频率差别较大，使像频信号在高频放大器中受到显著的衰减。第二中频频率选得较低，使第二中频放大器有较高的增益和较好的选择性。

图2 二次变频超外差接收机的框图

高频

放大

器 第一混频器 第一中频放大第二混频器 第二中频放大低频放大器 检波器 第一本地振荡器 第二本地振荡器

输出