调幅接收机

调幅接收机的设计班级：电信08-1学号200801030135姓名：万世伦第1页，共17页2020/10/914:26:001.方案的选取此方案是借鉴与超外差调幅接收机的原理，由两节1.5V电池供电，。调幅接收机的整体电路由高频调谐回路（选频）、变频电路、中频放大器、检波器（解调）、低频放大器和低频功率放大器组成，各部分电路仅有晶体管、电阻、电容、电感或中周及二极管等分立元件构成，完全可以满足频率范围535—1605KHZ，中频频率465KHZ等的设计指标。此电路容易组装和调节，性能相对比较稳定。综上所述，此方案具有电路图简单易懂，性能稳定，元件价格便宜，操作简单等优点。但同时也有受周围电磁环境影响较大的缺点。2.调幅接收机的组成和基本原理2.1.系统的组成框图调幅接收机的总体组成框图如图1所示。它是由电源、高频调谐回路（选频）、混频电路、本机振荡器、中频放大器、检波器（解调）、低频放大器、低频功率放大器及负载共9部分组成。在此电路中每个部分都相互联系，上一级的输出是下一级的输入，并且在输入高频谐振回路和变频电路中，两者共用了一个晶体管。调幅接收机的设计班级：电信08-1学号200801030135姓名：万世伦第2页，共17页2020/10/914:26:00图1调幅接收机的总体框图从天线感应到的高频调幅信号，经输入高频调谐回路的选择送到混频器。本地振荡器与接收到的高频调幅信号在混频器内经过混频作用，得到一个与接收信号调制规律相同的固定中频调幅信号。该中频调幅信号经中频放大后，送到检波器，把原音频信号解调出来，并滤除残余中频分量，再由低频功率放大后推动扬声器发出声音，即可得到发射放的调制信号。2.2.各单元电路的工作原理该电路是通过调节高频调谐回路已得到所需的高频信号，在其它电路正常工作状态下，由负载得到原有的低频信号。2.2.1.输入调谐回路输入调谐回路的作用：从天线接收下来的多个信号中选择出所要接收的信号，并抑制掉其它不需要的信号及各种干扰和噪声信号。其中磁性天线的作用是把磁性天线附近的电磁波汇聚到磁性天线上，并感应给谐振线圈1L。输入调谐电容的作用是实现输入调谐回路与本机振荡器电路的频率跟踪的需要，以保证本机振荡电路的振荡频率始终比输入谐振回路的频率高465KHZ，实际中应使用双连可变电容器。对输入调谐回路的要求有：要有良好的选择性，频率覆盖要足够宽，电压传输系数高频调谐回路混频器中频放大器检波器低频放大器低频功放负载本机振荡器电源调幅接收机的设计班级：电信08-1学号200801030135姓名：万世伦第3页，共17页2020/10/914:26:00要大而且要稳定。本部分电路的组成元件有调谐电容AC1、调谐线圈1L、补偿电容17C、中波磁性天线及输入线圈2L。输入调谐回路是从接收机天线到变频器级（或高频放大级）输入端之间的电路，称为输入调谐回路，如图2所示。图2中波磁性天线输入调谐回路输入调谐回路的工作原理：天线收集来的电磁波使线圈1L中产生感应电动势。1L与AC1组成LC并联谐振回路，其谐振频率计算公式为ACLf11021（2.1）式中：1L为1L的电感；AC1为AC1的电容值。通过调节AC1，使ACL11并联谐振回路的调谐频率0f与欲接收信号频率1f相同，这时，该信号将在ACL11并联谐振回路中发生谐振，使1L两端产生的感应电动势最强，经1L与2L的耦合，从而将选择的信号送到下一级。由于其它信号的频率不等于ACL11并联谐振回路的谐振频率，从而在1L两端产生的感应电动势极弱，被抑制掉。调幅接收机的设计班级：电信08-1学号200801030135姓名：万世伦第4页，共17页2020/10/914:26:002.2.2.变频电路变频电路是输入谐振回路后面的一级。它是超外差接收机重要的组成部分，它的的作用是将输入调谐回路选出的电台信号的载波频率变为固定的中频频率即465KHZ，同时保持中频信号的包络与高频载波信号的包络完全一致（即保持其调制规律不变），使传送的低频信号不致产生失真。除以上外，变频电路的工作稳定性要好，噪声系数要小，增益要适当。变频电路包括本机振荡器、混频器及中频选频回路。变频电路如图3所示。图3变频电路变频电路的原理：输入回路的高频信号1u（其频率为1f）和本机振荡器产生的高频等幅信号2u（其频率为2f）同时送到混频器。本振信号的频率始终比输入的高频信号频率高465KHZ。混频后主要有高频调幅信号1f、本振信号2f和它们的和频信号21ff、调幅接收机的设计班级：电信08-1学号200801030135姓名：万世伦第5页，共17页2020/10/914:26:00差频信号12ff，此外还有1f与2f的各次谐波信号。通过LC谐振回路，从而从混频器中选出频率为465KHZ的中频信号。2.2.3.中频放大电路该中频放大电路由两级单调谐中频放大器组成。其中中频放大电路的中频变压器的作用有选频、耦合及阻抗匹配三种作用。中频放大器的基本电路如图4所示。图4中频放大电路中频放大器的基本工作原理：第一级中放管工作在放大态并兼容自动增益控制。由于第一级中放管受自动增益控制，所以电路增益及工作点均较低，一般集电极电流仅为0.5mA。第二级中放管虽然也工作在放大态；但是由于只有单纯的放大作用，所以它的增益及工作点均较高，集电极电流为0.5~0.9mA。对中放管的选择应考虑两个方面：一是增益要高，二是要稳定。对于中频放大电路的具体设计和计算将在第3章中详细介绍。调幅接收机的设计班级：电信08-1学号200801030135姓名：万世伦第6页，共17页2020/10/914:26:002.2.4.检波电路从中频放大电路送来的调幅信号中解调出音频信号，并将解调出的音频信号送到放大电路。对检波电路的要求：效率要高，失真要小，滤波性能良好。检波电路由检波器件、低通滤波器（型滤波电路）及负载电阻三大部分组成，分立元件的检波电路如图5所示。图5分立元件的检波电路检波电路的组成框图如图6所示。图6检波电路的组成框图检波电路的工作原理：中频放大器输出的中频信号经中频变压器的二次绕组送入检波管，利用二极管的单向导电性，把中频信号变成中频脉动信号。这个脉动信号中包含检波器件低通滤波器负载中放电路低放电路调幅接收机的设计班级：电信08-1学号200801030135姓名：万世伦第7页，共17页2020/10/914:26:00有直流成分、残余的中频信号及音频包络三部分。利用型滤波电路，滤除残余的中频信号。检波后的音频信号电压降落在电位器上，经电容耦合送到低频放大电路。同时放大后的中频信号作为自动增益控制的AGC电压，被送到受控的第一级中频放大管的基极。2.2.5.低频放大电路由于从检波器输出的音频信号幅度很小，一般为几十毫伏，不能用来直接推动扬声器放出声音。这就必须将音频信号的电压及功率加以放大。低频放大器（前置放大器）是音频信号的电压放大器，并且为阻容耦合输入、变压器耦合输出。由于低频放大器（前置放大器）只是单纯的音频电压放大任务，所以它的增益设置得较高。低频放大器（前置放大器）的组成结构如图7所示。放大管通常选用NPN型3DG晶体管。10R是音量电位器，也是检波器的负载。11C是输入耦合电容。12R、13R和14R是晶体管的基极偏置电阻器，偏置电压取自电源。通过调节12R、13R和14R的阻值可以调整晶体管的静态工作点，使其工作在放大状态。由于晶体管只有放大任务，所以应使它的集电极电流略大一些，一般取值为2.5mA~3.5mA。调幅接收机的设计班级：电信08-1学号200801030135姓名：万世伦第8页，共17页2020/10/914:26:00图7低频放大器低频放大器的工作原理：从电位器取出的音频电压信号，经11C耦合到晶体管的的发射结两端。由于晶体管已经设置在放大状态，音频信号被放大后从集电极输出。由于晶体管的集电极的负载是输入变压器的一次绕组，是一个电感器件，当音频信号流过时，将在一次绕组两端产生感生的音频信号电压。通过一次绕组和二次绕组的电感耦合，即可将音频信号电压送到功率放大器。2.2.6.低频功率放大电路低频功率放大电路的作用：作为条幅接收机的最后一级，它是把前置放大电路送来的音频信号进行功率放大，已得到足够的功率推动扬声器工作。低频功放电路采用了结构比较简单的变压器推挽功率放大电路。其结构如图8所示。调幅接收机的设计班级：电信08-1学号200801030135姓名：万世伦第9页，共17页2020/10/914:26:00图8低频功率放大电路低频功放的工作原理：在功放的输入端，利用二次绕组具有的中心抽头的输入变压器为，将输入信号分为两个幅度相等、相位相反的信号，分别控制两只功放管，使两只功放管轮流导通，分别放大输入信号的正、负半周。在功放电路的输出端，利用一次绕组具有中心抽头的输出变压器，将两个功放管输出的半周信号，在二次绕组中合成为一个完整的信号波形。2.2.7.电源退耦电路电源退耦电路的作用：在由多级放大器组成的电路中，电源退耦电路是必须设置的公共服务电路。电源退耦电路可以起到防止各级放大电路的交流信号通过电源内阻而产生正反馈（既自激）。电源退耦电路是由电阻器、电容器及电感器组成。图9所示为电源退耦电路的工作原理。调幅接收机的设计班级：电信08-1学号200801030135姓名：万世伦第10页，共17页2020/10/914:26:00图9电源退耦电路电源退耦电路的工作原理：任何电源均有一定的内阻，电源的内阻r与电源电压e是串联在一起的。在用干电池作为接收机电源时，随着干电池的逐渐衰老，它的内阻会变大。若不设置电源退耦电路，各级放大器的交流信号都将通过电源内阻二产生电压降。各级电路之间就会产生“交连”，既正反馈。高、低频信号的正反馈，将产生高、低频自激。使接收机不能正常工作。在图9中，8C是高频信号电流的退耦电容，可使高频信号电流通过8C入地而形成回路。14C是低频信号电流的退耦电容，可使高频信号电流通过14C入地而形成回路。11R是隔离电阻器（也叫退耦电阻），它安装在8C与14C之间，起隔离及阻尼作用，以使高频信号和低频信号各行其道，分别通过各自的退耦电容器形成回路，不会相互串扰。退耦电容器8C、14C一般采用容量较大的铝电解电容。由于铝电解电容器采用卷绕方式制成，因而有一定的电感存在，对高频信号有感抗作用，使其不易通过。所以，通常还在8C两端再并联一只0.1uF的磁片电容，以保证高频信号电流顺利通过。3.中频放大器设计计算图10为单调谐回路谐振放大器原理性电路，图中为突出所要讨论的中心问题，故略去了在实际电路中所必加的附属电路（如偏置电路）等。由图可知，由LC单回路构成集电极的负载，它调谐于放大器的中心频率。LC回路与本级集电极电路的连接采用自耦变压器形式（抽头电路），与下级负载的连接采用变压器耦合。采用这种自耦变压器—变压器耦合形式，可以减弱本级输出导纳与下级晶体管输入导纳对LC回路的影响，同时，适当选择初级线圈抽头位置与次级线圈的匝数比，可以使负载导纳与晶体管的输调幅接收机的设计班级：电信08-1学号200801030135姓名：万世伦第11页，共17页2020/10/914:26:00出导纳相匹配，以获得最大的功率增益。图10中频放大器原理性电路本章所讨论的是小信号放大器，因而都工作于甲类，晶体管的作用可用y参数等效电路来表示。如图11所示。图11中频放大器等效电路图中：11ifeoVyI代表晶体管放大作用的等效电流源；1og、1oC代表晶体管的输出电导与输出电容；ppRG1代表回路本身的损耗；22iiLjwCgY代表负载导纳，通常也是下一级晶体管的输入导纳。放大器的电压增益为LoefeiovYyyVVA11（3.1）调幅接收机的设计班级：电信08-1学号200801030135姓名：万世伦第12页，共17页2020/10/914:26:00此处111ooooejwCgyy为晶体管的输出导纳；LY为晶体管在输出端1、2两点之间看