兰州理工大学高频课设调频接收机

*******************实践教学*******************兰州理工大学计算机与通信学院2014年秋季学期《通信电子系统》课程设计报告题目：设计班级：通信工程12级（）班姓名：设计质量（30分）：学号：说明书质量（10分）：同组成员：指导教师：I摘要在这次设计中，我主要负责二极管双平衡混频器，单失谐回路斜率鉴频器和低频功率放大器的设计。要求完成各单元电路设计及仿真，利用Multisim开发软件完成整机电路设计；通过实际电路方案的分析比较，参数计算，元件选取，仿真测试等意见反馈环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法；了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图；掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法。通过这次课程设计，是学生加强对通信电子线路的理解，掌握文献资料检索，设计方案论证比较，以及设计参数计算等能力环节。进一步提高分析解决实际问题的能力，提高解决通信电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化。关键词：通信调频仿真Multisim兰州理工大学课程设计报告II目录一、前言.......................................................................1二、整机系统总机设计..........................................................22.1工作原理...............................................................2三、整机系统设计指标...........................................................43.1工作频率范围...........................................................43.2灵敏度.................................................................43.3选择性.................................................................43.4频率特性...............................................................43.5输出功率...............................................................4四、单元电路设计与仿真.........................................................44.1互感耦合双调谐放大电路.................................................41)互感耦合双调谐放大电路设计技术指标..................................52)互感耦合双调谐放大电路设计方案论证..................................53)互感耦合双调谐放大电路设计方案框图及性能分析........................64.2平衡斜率鉴频器电路.....................................................61)双失谐回路鉴频器的工作原理..........................................72)双失谐回路鉴频器实用电路的工作原理与模块分析........................83)电路中相关参数的计算................................................84.3单失谐回路斜率鉴频器...................................................91)单失谐回路鉴频原理..................................................94.4差分峰值鉴频器.........................................................91)差分峰值鉴频器电路分析..............................................92)差分峰值鉴频器性能分析及相关计算...................................113)电路设计...........................................................124)电路仿真与实现.....................................................12五、整机电路设计图及说明......................................................131)分级安装与调试.....................................................142)整机联调时常见的故障分析...........................................143)调频接收机实验步骤.................................................14六、设计总结..................................................................15七、参考文献..................................................................16附件一:元器件清单.............................................................17兰州理工大学课程设计报告1一、前言随着科技日新月异的发展，知识的不断更新，信息传输是人类社会生活不可缺少的一部分。从古代的烽火到近代的旗语，都是人们寻求快速远距离通信的手段。电报、电话的发明，为迅速准确的传递信息提供了新手段，是通信技术的重大突破。但是电报电话都是沿着导线传送信号的。能否不用导线，就在空间中实现信号的传送呢？答案是肯定的，这也就是本次课程设计的要实现的这个目的的一部分。虽说科技淘汰产品很快，我们今天学的知识可能明天就落伍了，但是掌握基础知识会为我们学习新的知识打下坚实的基础。设计目的：1）掌握调频接收机整机电路的设计方法。2）学会如何将高频单元电路组合起来实现满足工程实际需要的整机电路。3）能够使用电路仿真软件进行电路调试。兰州理工大学课程设计报告2二、整机系统总机设计图2-1整体原理框图2.1工作原理一般调频接收机的组成框图如图一所示。其工作原理是：天线接受到的高频信号，经输入调谐回路选频为f1，再经高频放大级放大进入混频级。本机振荡器输出的另一高频f2亦进入混频级，则混频级的输出为含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等频率分量的信号。混频级的输出接调频回路选出中频信号（f2-f1），再经中频放大器放大，获得足够高增益，然后鉴频器解调出低频调制信号，由低频功放级放大。由于天线接收到的高频信号经过混频成为固定的中频，再加以放大，因此接收机的灵敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。调制信号（低频信号）去控制载波信号的幅度而实现的调制称为调幅；同样，若用调制信号去控制载波的频率或相位而实现的调制分别称为调频或调相。由于调频或调相两种调制都改变了载波的瞬时相位，通称角度调制。在模拟调制中，调频具有较为优越的性能，因此，调频技术广泛应用于立体声广播、电视伴音、无线麦克风、微波传输及卫星通信。同样，完整的调频通信系统也由发射机与接收机两部分组成，与调幅通信系统比较，除了调制与解调的原理方法不同外，其他部分如超外差变频接收技术、中频放大电路等基本相同。因为频率调制不是频谱线性搬移过程，它的电路就不能采用乘法器和线性滤波器来构成，而必须根据调频波的特点，提出具体实现的方法。对于调频电路的性能指标，一般有以下几方面的要求：1.线性的调制特性。即已调波的瞬时频率变化与调制信号成线性关系。2.具有较高的调制灵敏度。即单位调制电压所产生的振荡频率偏移要大。3.最大频率偏移与调制信号频率无关。兰州理工大学课程设计报告34.未调制的载波频率（即已调波的中心频率）应具有一定的频率稳定度。5.无寄生调幅或寄生调幅尽可能小。实现调频的方法分为直接调频和间接调频两大类直接调频的基本原理是利用调制信号直接控制振荡器的振荡频率，使其反映调制信号变化规律。要用调制信号去控制载波振荡器的振荡频率，就是用调制信号去控制决定载波振荡器振荡频率的元件或电路的参数，从而使载波振荡器的瞬时频率按调制信号变化规律线性地改变，就能够实现直接调频。①改变振荡回路的元件参数实现调频在LC振荡器中，决定振荡频率的主要元件是LC振荡回路的电感L和电容C。在RC振荡器中，决定振荡频率的主要元件是电阻和电容。因而，根据调频的特点，用调制信号去控制电感、电容或电阻的数值就能实现调频。调频电路中常用的可控电容元件有变容二极管和电抗管电路。常用的可控电感元件是具有铁氧体磁芯的电感线圈或电抗管电路，而可控电阻元件有二极管和场效应管。②控制振荡器的工作状态实现调频在微波发射机中，常用速调管振荡器作为载波振荡器，其振荡频率受控于加在管子发射极上的发射极电压。因此，只需将调制信号加至发射极即可实现调频。若载波是由多谐振荡器产生的方波，则可用调制信号控制积分电容的充放电电流，从而控制其振荡频率。间接调频原理调频波的数学表示式，在调制信号为)(tu时，为])(cos[)(0tfccmFMdttuktutu可见调频波的相位偏移为tdttukf0)(，与调制信号)(tu的积分成正比。若将调制信号先通过积分器得tdttu0)(，然后再通过调相器进行即可得到调制信号为)(tu的调相波，即])(cos[)(0tfccmFMdttuktutu因此，调频可以通过调相间接实现。通常将这样的调频方式称为间接调频，这样的调频方式采用频率稳定度很高的振荡器作为载波振荡器，然后在它的后级进行调相，得到的调频波的中心频率稳定度很高兰州理工大学课程设计报告4三、整机系统设计指标3.1工作频率范围接收机可以接受到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率范围或波段覆盖。接收机的工作频率必须与发射机的工作频率相对应。如调频广播收音机的频率范围为88～108MH，是因为调频广播收音机的工作范围也为88～108MHz。3.2灵敏度接收机接收微弱信号的能力称为灵敏度，通常用输入信号电压的大小来表示，接收的输入信号越小，灵敏度越高。调频广播收音机的灵敏度一般为（2～30）ovU3.3选择性接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（或衰减不需要的信号）的能力称为选择性，单位用dB（分贝）表示，dB10kHz的选择性应大于20dB，调频收音机的中频干扰比应大于50dB。3.4频率特性接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带。调频机的通频带一般为200kHz。3.5输出功率接收机的负载上获得的最大不失真（或非线性失真系数为给定值时）功率称为输出功率四、单元电路设计与仿真4.1互感耦合双调谐放大电路高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。高频小信号放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。其中高频小信号调谐放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在发射机的