调幅接收设计实验报告
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
、
摘要
调幅接收机是一种常用的广播通信工具,有多种制作形式。例如超外差式调幅接收机和点频调幅接收机。本文主要介绍点频调幅接收机的电路设计与调试方法.此种调幅接收机主要有五部分组成,输入回路,高频放大,本机振荡,解调和音频放大.输入回路是选择接收信号的部分,需要调谐于接收机的工作频率;高频放大是将输入信号进行放大,同样需要调谐于接收机的工作频率;解调是将已调信号还原成低频信号;本机振荡则是为解调器提供与输入信号载波同频的信号;最后的音频功放则是将声音信号放大。
[3] 通信电子线路 清华大学出版社2008年12月
[4] 电子线路设计、实验、测试 华中理工大学出版社
[5] 高频电子线路实验平台说明书 南京润众科技有限公司)
由于混频是频谱的线性搬移，原则上讲，用于振幅调制与解调的电路均可用于混频，只需要改变输入回路和输出滤波器的参数。
乘法器能实现两个互不相关的模拟信号间的相乘功能，是一种普遍应用的非线性模拟集成电路。在高频电子线路中，振幅调制、同步、检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分立器件如二极管和三极管要简单得多，而且性能优越。所以本实验采用乘法器电路实现混频。模拟乘法器是实现两个模拟信号相乘的器件，是一种通用性很强的非线性器件。因可变跨导差分对模拟乘法器具有精度高载漏小，工作频带宽等优点，因而广泛用于振幅调制、解调和混频.
这个课程设计，但是我觉得我付出了，我得到了许多知识，也解决了许多以前的疑问。对我
而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这
次课设必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！
七、参考文献
[1] Multisim12 电路设计及仿真应用 清华大学出版社2012年7月
[2] 高频电路原理与分析 西安电子科技出版社2006年7月
LC谐振放大中选用功耗小的2N2222型三极管进行两级放大,LC谐振部分为放大器的负载；电压跟随采用集成运放OPA355，以实现电路阻抗的良好匹配；为了给放大器工作提供稳压电源，采用LM317稳压芯片设计了一个电源。经测试，放大器低功耗、高增益，具有良好的选择性。
图4-5高频谐振放大器电路图
图4-6高频谐振放大器方针结果
1.vs正半周的部分时间(φ<90o)
二极管导通，对C充电，τ充=RDC。因为RD很小，所以τ充很小，vo≈vs
的其余时间(φ>90o)
二极管截止，C经R放电，τ放=RC。因为R很大，所以τ放很大，C上电压下降不多，仍有：vo≈vs
过程循环往复，C上获得与包络(调制信号)相一致的电压波形，有很小的起伏。故称包络检波。
设计电子线路最重要的一个方面就是认真，其次是要有耐心，勇于克服困难，不断解决问题。要有清晰的思维，能够理清各个器件之间的关系，明确各个器件的功能，还要和同学多交流，多参考书籍。通过这次课程设计，我了解并发现了很多设计电路的方法，而且懂得了如何处理错误的方法，拥有足够的耐心和信心对课程设计每一步的顺利进行极其重要。
中频谐振放大器
中频谐振放大器的主要作用是提高增益和抑制临近干扰。中频放大电路是指变频输出至检波之间的电路，其性能直接影响接收机的灵敏度，选择性和频率特性等指标。一般的接收机都采用两级中频放大、三个中频变压器和中频放大电路同时作用时选频。放大中频信号和耦合传送信号对中频放大电路的要求是：增益大，选择性好，有一定宽度的中频带，放大电路的稳定性要好等。
请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也
都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，
真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。许多的问
题不是很明白，随着以后的学习，希望能把我的疑惑给消除掉，虽然是个不是很完美的完成
四、单元电路的设计与仿真
峰值包络检波
⒈实验电路图：
图4-1峰值包络检波器原理图
⒉工作原理
实验波形如图：
图4-2峰值包络检波波型图
RC电路有两个作用：一是作为检波器的负载；在两端产生解调输出的原调制信号电压；二是滤除检波电流中的高频分量。为此，RC网络必须满足 且 。式中， 为载波角频率，Ω为调制角频率。
单元电路：
图4-3波峰包络检波器电路图4-4波峰包络检波仿真结果
高频谐振放大
高频谐振放大器是放大中心频率在几百兆赫兹到几百千兆赫兹的放大器。它在通信电子系统中有着重要的用途，通常应用在广播、电视、通信、雷达等无线通信的前段接收机中，其对接收机的灵敏度、抗干扰性和选择性等整机指标有关键性影响。高频谐振放大器主要由衰减网络、LC谐振放大、电压跟随和电源四大模块组成。衰减器采用电阻式π型网络实现;
本课程设计是利用Multisim软件提供一种便捷调幅接收系统，并巩固已学的理论知识，能够使我们建立整体的无线调幅接收系统概念，并学会计算接收机的各个单元电路：高频放大电路、混频电路、中频放大电路、检波电路、低频放大电路中元器件的选择，电路的调试。初步掌握小型调幅波接收机的调整及测试方法。
二、设计指标
关键字：振荡 混频 检波 谐振 放大
一、前言
信息传递是人类社会生活的重要内容，没有通信，人类社会是不可想象的。近年来，电子工业的发展非常惊人，当然这些进步都成了人类社会不可缺少的东西，1937年莫尔斯发明的有线电报开创了利用电传递信息的新时代。1876年贝尔发明的电话已成为我们日常生活中通信的重要工具，1918年，调幅无线广播调幅接收机的问世；1936年，商业电视广播开播。伴随着人类的文明，社会的进步和科学技术的发展，电信技术也以一日千里的速度飞速发展，然而无线通信在现在的生活中更重要，我们常用的手机，无线电话还有各种电器的遥控器等，大到航天小到玩具都离不开发射和接收设备。调幅接收是目前应用最广泛的接收方式之一。
图4-14电容三点式电路图图4-15电容三点式波形仿真
五、整机电路设计图
图5-1 整机电路设计图
六、设计总结
紧张而又繁忙的高频电子线路课程设计过去了，通过这周的课程设计的实习中，是我受益匪浅。这次实训，使我怔怔地意识到自己对高频电子线路相关知识的缺乏以及动手能力的欠缺。没有实践，再好的理论也没有用。
图4-11低频功率放大器图4-12低功率放大器波形仿真
电容三点式振荡
1． 振荡器的概述
振荡器的种类很多，根据工作原理可分为反馈型振荡器和负阻型振荡器，根据所产生的波形可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器；根据选频网络可分为LC振荡器﹑晶体振荡器﹑RC振荡器等
2.电容反馈三点式振荡器：
图4-13电容三点式振荡器原理图
图4-9单差分对构成的乘法器混频电路图4-10混频电路仿真
低频功率放大器
低频功率放大器的主要作用是提高增益和抑制临近干扰。低频功率放大器放大电路是指变频输出至检波之间的电路，其性能直接影响接收机的灵敏度，选择性和频率特性等指标。一般的接收机都采用两级中频放大、三个中频变压器和中频放大电路同时作用时选频。放大中频信号和耦合传送信号对低频放大电路的要求是：增益大，选择性好，有一定宽度的低频带，放大电路的稳定性要好等。
高频的课程设计结束了,这一周一直在上网查资料,忙着翻阅参考书。反复修改自己的
课程设计。感觉收获很大。这次我在课程设计中所做的课题是调幅接收机。一个很典型的高频电路。同时它也比较全面的运用了高频课程中所学到的知识：高频谐振回路，低频功率放大器，晶体振荡器，同步检波，混频电路。涉及的知识点相当多。
在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在Baidu Nhomakorabea过程中，我们通过查找大量资料，
图4-7中频谐振放大器
图4-8中频谐振放大器仿真结果
单差分对构成的乘法器混频电路
在现代通信和广播电视接收中，对接收到的信号再解调前要进行混频（也称变频）处理，将信号的中心频率及各分量频谱搬移至新的频段各分量的频率间隔和相对幅值保持不变。进行这种频率变换时，新的频率等于等于原信号的频率与某一参数频率之和或差，取其和着称为上混频，取其差着称为下混频。新的中心频率通常称为中间频率，简称中频，参考频率称为本机振荡频率，简称本振。
工作频率为8MHz；
输出功率为100mv；
载频为10MHz；
调制信号为1kHz的正弦波；
调幅度为50％的AM信号。
三、系统总述
超外差式调幅接收机原理
本设计采用超外差式调幅接收机。超外差式调幅接收机的组成原理框图如图2-1所示：
图3-1超外差式接收系统方框图
图中，高频放大器由一级或多级小信号调谐放大器组成，用来放大电磁波在天线上产生的有用信号，同时，利用放大器的谐振回路抑制其他频率的干扰信号。由于谐振放大器的中心频率随所接收信号的频率的不同的变化，因此，高频放大器必须是可调谐的。混频电路起频率变换作用，它将接收到的各发射台的不同载频的已调波信号和本地振荡器的信号共同作用，变换为同一载频。混频器是将已调信号不失真地变换为中频已调信号的变换电路，本机振荡器产生的高频震荡信号的频率是载波频率和中频频率之和。由于载波频率是随接收信号的不同而变化的，所以，本振频率是跟踪载波频率同步变化的，以使的中频信号是固定值。中频放大器是用来放大中频调幅信号，由于中频频率已固定，因此中频放大器的选择性和增益可以设计的很好，并使选择性﹑放大性等性能得到极大的提高。检波器滤去高频分量，得到反应信息的调制信号。最后经过功率放大器像扬声器提供必要的推动功
检波过程实质上是信号源通过二级管向负载电容C充电和负载电容C对负载电阻R放电的过程，充电时间常数为RdC，Rd为二极管正向导通电阻。 放电时间常数为RC，通常R>Rd,因此对C而言充电快、放电慢。经过若干个周期后，检波器的输出电压V0在充放电过程中逐步建立起来，该电压对二极管VD形成一个大的负电压，从而使二极管在输入电压的峰值附近才导通，导通时间很短，电流导通角很小。当C的充放电达到动态平衡后，V0按高频周期作锯齿状波动，其平均值是稳定的，且变化规律与输入调幅信号的包络变化规律相同，从而实现了AM信号的解调。
摘要
调幅接收机是一种常用的广播通信工具,有多种制作形式。例如超外差式调幅接收机和点频调幅接收机。本文主要介绍点频调幅接收机的电路设计与调试方法.此种调幅接收机主要有五部分组成,输入回路,高频放大,本机振荡,解调和音频放大.输入回路是选择接收信号的部分,需要调谐于接收机的工作频率;高频放大是将输入信号进行放大,同样需要调谐于接收机的工作频率;解调是将已调信号还原成低频信号;本机振荡则是为解调器提供与输入信号载波同频的信号;最后的音频功放则是将声音信号放大。
[3] 通信电子线路 清华大学出版社2008年12月
[4] 电子线路设计、实验、测试 华中理工大学出版社
[5] 高频电子线路实验平台说明书 南京润众科技有限公司)
由于混频是频谱的线性搬移，原则上讲，用于振幅调制与解调的电路均可用于混频，只需要改变输入回路和输出滤波器的参数。
乘法器能实现两个互不相关的模拟信号间的相乘功能，是一种普遍应用的非线性模拟集成电路。在高频电子线路中，振幅调制、同步、检波、混频、倍频、鉴频、鉴相等调制与解调的过程，均可视为两个信号相乘或包含相乘的过程。采用集成模拟乘法器实现上述功能比采用分立器件如二极管和三极管要简单得多，而且性能优越。所以本实验采用乘法器电路实现混频。模拟乘法器是实现两个模拟信号相乘的器件，是一种通用性很强的非线性器件。因可变跨导差分对模拟乘法器具有精度高载漏小，工作频带宽等优点，因而广泛用于振幅调制、解调和混频.
这个课程设计，但是我觉得我付出了，我得到了许多知识，也解决了许多以前的疑问。对我
而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这
次课设必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！
七、参考文献
[1] Multisim12 电路设计及仿真应用 清华大学出版社2012年7月
[2] 高频电路原理与分析 西安电子科技出版社2006年7月
LC谐振放大中选用功耗小的2N2222型三极管进行两级放大,LC谐振部分为放大器的负载；电压跟随采用集成运放OPA355，以实现电路阻抗的良好匹配；为了给放大器工作提供稳压电源，采用LM317稳压芯片设计了一个电源。经测试，放大器低功耗、高增益，具有良好的选择性。
图4-5高频谐振放大器电路图
图4-6高频谐振放大器方针结果
1.vs正半周的部分时间(φ<90o)
二极管导通，对C充电，τ充=RDC。因为RD很小，所以τ充很小，vo≈vs
的其余时间(φ>90o)
二极管截止，C经R放电，τ放=RC。因为R很大，所以τ放很大，C上电压下降不多，仍有：vo≈vs
过程循环往复，C上获得与包络(调制信号)相一致的电压波形，有很小的起伏。故称包络检波。
设计电子线路最重要的一个方面就是认真，其次是要有耐心，勇于克服困难，不断解决问题。要有清晰的思维，能够理清各个器件之间的关系，明确各个器件的功能，还要和同学多交流，多参考书籍。通过这次课程设计，我了解并发现了很多设计电路的方法，而且懂得了如何处理错误的方法，拥有足够的耐心和信心对课程设计每一步的顺利进行极其重要。
中频谐振放大器
中频谐振放大器的主要作用是提高增益和抑制临近干扰。中频放大电路是指变频输出至检波之间的电路，其性能直接影响接收机的灵敏度，选择性和频率特性等指标。一般的接收机都采用两级中频放大、三个中频变压器和中频放大电路同时作用时选频。放大中频信号和耦合传送信号对中频放大电路的要求是：增益大，选择性好，有一定宽度的中频带，放大电路的稳定性要好等。
请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也
都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，
真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。许多的问
题不是很明白，随着以后的学习，希望能把我的疑惑给消除掉，虽然是个不是很完美的完成
四、单元电路的设计与仿真
峰值包络检波
⒈实验电路图：
图4-1峰值包络检波器原理图
⒉工作原理
实验波形如图：
图4-2峰值包络检波波型图
RC电路有两个作用：一是作为检波器的负载；在两端产生解调输出的原调制信号电压；二是滤除检波电流中的高频分量。为此，RC网络必须满足 且 。式中， 为载波角频率，Ω为调制角频率。
单元电路：
图4-3波峰包络检波器电路图4-4波峰包络检波仿真结果
高频谐振放大
高频谐振放大器是放大中心频率在几百兆赫兹到几百千兆赫兹的放大器。它在通信电子系统中有着重要的用途，通常应用在广播、电视、通信、雷达等无线通信的前段接收机中，其对接收机的灵敏度、抗干扰性和选择性等整机指标有关键性影响。高频谐振放大器主要由衰减网络、LC谐振放大、电压跟随和电源四大模块组成。衰减器采用电阻式π型网络实现;
本课程设计是利用Multisim软件提供一种便捷调幅接收系统，并巩固已学的理论知识，能够使我们建立整体的无线调幅接收系统概念，并学会计算接收机的各个单元电路：高频放大电路、混频电路、中频放大电路、检波电路、低频放大电路中元器件的选择，电路的调试。初步掌握小型调幅波接收机的调整及测试方法。
二、设计指标
关键字：振荡 混频 检波 谐振 放大
一、前言
信息传递是人类社会生活的重要内容，没有通信，人类社会是不可想象的。近年来，电子工业的发展非常惊人，当然这些进步都成了人类社会不可缺少的东西，1937年莫尔斯发明的有线电报开创了利用电传递信息的新时代。1876年贝尔发明的电话已成为我们日常生活中通信的重要工具，1918年，调幅无线广播调幅接收机的问世；1936年，商业电视广播开播。伴随着人类的文明，社会的进步和科学技术的发展，电信技术也以一日千里的速度飞速发展，然而无线通信在现在的生活中更重要，我们常用的手机，无线电话还有各种电器的遥控器等，大到航天小到玩具都离不开发射和接收设备。调幅接收是目前应用最广泛的接收方式之一。
图4-14电容三点式电路图图4-15电容三点式波形仿真
五、整机电路设计图
图5-1 整机电路设计图
六、设计总结
紧张而又繁忙的高频电子线路课程设计过去了，通过这周的课程设计的实习中，是我受益匪浅。这次实训，使我怔怔地意识到自己对高频电子线路相关知识的缺乏以及动手能力的欠缺。没有实践，再好的理论也没有用。
图4-11低频功率放大器图4-12低功率放大器波形仿真
电容三点式振荡
1． 振荡器的概述
振荡器的种类很多，根据工作原理可分为反馈型振荡器和负阻型振荡器，根据所产生的波形可分为正弦波振荡器和非正弦波振荡器；根据选频网络可分为LC振荡器﹑晶体振荡器﹑RC振荡器等
2.电容反馈三点式振荡器：
图4-13电容三点式振荡器原理图
图4-9单差分对构成的乘法器混频电路图4-10混频电路仿真
低频功率放大器
低频功率放大器的主要作用是提高增益和抑制临近干扰。低频功率放大器放大电路是指变频输出至检波之间的电路，其性能直接影响接收机的灵敏度，选择性和频率特性等指标。一般的接收机都采用两级中频放大、三个中频变压器和中频放大电路同时作用时选频。放大中频信号和耦合传送信号对低频放大电路的要求是：增益大，选择性好，有一定宽度的低频带，放大电路的稳定性要好等。
高频的课程设计结束了,这一周一直在上网查资料,忙着翻阅参考书。反复修改自己的
课程设计。感觉收获很大。这次我在课程设计中所做的课题是调幅接收机。一个很典型的高频电路。同时它也比较全面的运用了高频课程中所学到的知识：高频谐振回路，低频功率放大器，晶体振荡器，同步检波，混频电路。涉及的知识点相当多。
在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在Baidu Nhomakorabea过程中，我们通过查找大量资料，
图4-7中频谐振放大器
图4-8中频谐振放大器仿真结果
单差分对构成的乘法器混频电路
在现代通信和广播电视接收中，对接收到的信号再解调前要进行混频（也称变频）处理，将信号的中心频率及各分量频谱搬移至新的频段各分量的频率间隔和相对幅值保持不变。进行这种频率变换时，新的频率等于等于原信号的频率与某一参数频率之和或差，取其和着称为上混频，取其差着称为下混频。新的中心频率通常称为中间频率，简称中频，参考频率称为本机振荡频率，简称本振。
工作频率为8MHz；
输出功率为100mv；
载频为10MHz；
调制信号为1kHz的正弦波；
调幅度为50％的AM信号。
三、系统总述
超外差式调幅接收机原理
本设计采用超外差式调幅接收机。超外差式调幅接收机的组成原理框图如图2-1所示：
图3-1超外差式接收系统方框图
图中，高频放大器由一级或多级小信号调谐放大器组成，用来放大电磁波在天线上产生的有用信号，同时，利用放大器的谐振回路抑制其他频率的干扰信号。由于谐振放大器的中心频率随所接收信号的频率的不同的变化，因此，高频放大器必须是可调谐的。混频电路起频率变换作用，它将接收到的各发射台的不同载频的已调波信号和本地振荡器的信号共同作用，变换为同一载频。混频器是将已调信号不失真地变换为中频已调信号的变换电路，本机振荡器产生的高频震荡信号的频率是载波频率和中频频率之和。由于载波频率是随接收信号的不同而变化的，所以，本振频率是跟踪载波频率同步变化的，以使的中频信号是固定值。中频放大器是用来放大中频调幅信号，由于中频频率已固定，因此中频放大器的选择性和增益可以设计的很好，并使选择性﹑放大性等性能得到极大的提高。检波器滤去高频分量，得到反应信息的调制信号。最后经过功率放大器像扬声器提供必要的推动功
检波过程实质上是信号源通过二级管向负载电容C充电和负载电容C对负载电阻R放电的过程，充电时间常数为RdC，Rd为二极管正向导通电阻。 放电时间常数为RC，通常R>Rd,因此对C而言充电快、放电慢。经过若干个周期后，检波器的输出电压V0在充放电过程中逐步建立起来，该电压对二极管VD形成一个大的负电压，从而使二极管在输入电压的峰值附近才导通，导通时间很短，电流导通角很小。当C的充放电达到动态平衡后，V0按高频周期作锯齿状波动，其平均值是稳定的，且变化规律与输入调幅信号的包络变化规律相同，从而实现了AM信号的解调。