超外差接收机解调部分的设计

超外差接收机解调部分的设计

摘要

本次设计是超外差接收机解调部分的设计，电路主要由混频器、中频放大器、包络检波器组成。采用晶体三极管设计电路实现，中频放大器是提高电压增益的作用。包络检波器有从调幅信号中取出调制信号的作用。此电路功能是由信号发生器产生的调幅信号送到混频器与本地振荡所产生的等幅高频信号进行混频，产生载波信号，此载波信号再经过中频放大器将电压放大，从而通过二极管峰值包迹检波器以提取包迹实现检波，最后输出低频信号。

关键字

解调信号 接收机 混频器 中频放大器 包络检波器

一、概述

设计任务：

本次设计要求设计一个超外差接收机的解调电路，其中被解调信号先经过混频变成中频信号，然后通过包络检波电路进行解调。系统的结构框图如下图1。

图1系统的结构框图

在设计二极管包络检波器时分析如何避免发生对角线失真和割底失真，在参数选取方面注意的问题：二极管要选取PN 结电阻小的。为了提高检波效率一般充放电时间常数选取大一些，但不能过大。根据技术指标，通过分析计算确定电路和元器件参数。画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 技术指标：

（1） 本地振荡器可以使用高频信号源代替，输出信号频率为1000KHz ，幅值为500mV 的正弦波。（2）调幅波信号由信号发生器产生，输出信号载波为535KHz 正弦波，调幅度为0.5，调制信号为1KHz 的正弦波。（3） 设计混频器能够很好的输出465kHz 的中频信号，且不失真。（4） 中频放大器要有选频放大的作用，其输出信号载波幅值U>0.2V ，信号不能失真。（5） 包络检波部分采用二极管包络检波器检波。

本课题涉及到了高频中的三极管变频,中频放大器和检波器的知识。接收机是日常生活中常见的也是应用非常广泛的电子器件，研究本课题既可以了解超外差接收机的原理和电路，又可以提高对于Multisim 的应用能力和运用书本知识的能力。

信号低频信号

二、方案分析

超外差接收机的解调就是由信号发生器产生的调幅信号送到混频器与本地振荡所产生的等幅高频信号进行混频，在其输出端得到波形包络形状与输入高频信号的波形相同，但频率由原来高频变化为中频的的调幅信号，经中频放大后送 到检波器，检出原调制的低频信号。所设计的原理图如下图2所示：

图2 解调电路原理图

三、电路工作原理及设计说明 1、混频器的设计

混频器完成频率的交换，混频也称为变频。混频是将载频为f C 的已调波不失真地变换成载频为f I 的已调波，即进行频谱的搬移。该混频器是由差分放大电路和射极跟随器所构成的，该混频器可以通过差分放大电路和射极跟随器减小波形的失真，得到较好的中频信号。本电路的特点是输入信号与本振信号分别从基极和发射极注入，相互干扰产生的牵引现象可能性小，输入阻抗小，不易过激励，输出波形好，失真小。 电路图如下

:

图3混频器

信号

低频信号

参数设置： 频率ω=

LC

1

,ω=2*π*f,f=465KHZ,确定L 和C

2、中频放大器的设计

中频放大器功能是将混频的输出信号进行电压放大，以满足鉴频器的输入信号幅度要求。本电路采用三极管谐振放大器。其电路图如图4。

元件选择：三极管，电阻，电感，电容。 参数设置：中频放大器中的LC 振荡回路的参数选择是由f=

LC

*21决定的。静

态工作点静态工作点的计算：121112R R R V U DD B +⨯=

=15

2.62

.612+⨯=3.5V

由频率公式根据公式f=465KHZ 可以取nF C 961012-⨯=，取

H H H L L L 66632101.10101.9101---⨯=⨯+⨯=+=，

KH LC

f 46210

12101.1021

219

6

0=⨯⨯⨯=

=

--ππ

图4中频放大器

3、二极管包络检波的设计

二极管包络检波器适合于解调含有较大载波分量的大信号的检波过程，它具有电路简单，易于实现的优点。其主要功能是把差频的包络检出，电路图如图5。

参数设置：RC 时间常数的选择很重要，RC 时间常数过大，则会产生对角切割失真。RC 常数太小，高频分量会滤不干净。

为了避免由于电容放电惰性引起的惰性失真。R ，C 应满足下列关系。 为避免由于检波器的交直流负载不同而引起的底部切削失真，应满足下列关系: m 为调幅系数Ω 为调制信号角频率。 避免对角线失真的条件:

ΩC 11R 15< m

m 2

1 （1-1）

避免割底失真的条件:

m ≦1-

17

1511

R R R + （m =0.5） （1-2）

由（1-1）和（1-2）可得R15=50kohm,R17=200kohm,C 11=50nF 。

给二极管加一个小电压VEE 主要作用是使它的静态工作点处于D U u =处，

VEE L R 、、418组成电路就可以避免上述二极管电压不为零所造成的失真。

图5二极管包络检波

四、电路性能指标的测试

混频器输出端的波形如下图6所示：

图6 混频器仿真波形

a RC ≤

中频放大器仿真波形如下图7所示：

图7 中频放大器仿真波形

包络检波器的输出端的波形如下图8所示：

图8 包络检波器的输出端的仿真波形

实验数据分析与处理：

本次所设计的电路基本达到了任务书的要求，部分地方发生失真。可能是有些电器元件没有达到设计要求，所以失真经过分析，产生误差的原因主要有以下两点：

1．设计电路时选择元件不同会产生误差；

2．电路的参数设置会产生误差。

六、课设体会及合理化建议

此次课程设计我加深了对与Multisim 2001软件的操作。开始设计电路原理图时，看题目不知如何设计。后来查阅资料后有了思路，就是将任务模块化，这样也为测试仿真结果提供了方便，也方便进行后期检查错误。极大的提高了工作效率。与此同时，我在进行电路调试的时候也出现了问题，经过翻阅资料并在同学的帮助下找到了原因，最终完成了课设任务。接收机是我们日常生活中常见的电子器件，本次课设的题目让我们运用了我们的专业知识来解决实际问题，使得我们的专业知识得以加深和巩固。特别是混频、中放和检波的理解，提高了动手和运用课本知识的能力。更深入了解了超外差接收机的工作原理及实现此工作原理的电路。

希望以后能够多接触些与实际应用有关的设计，并且希望课程设计的时间能够再长些，以便我们能够更加详细的进行设计与修改。