调频调幅接收机 - 图文(5)

2019-08-30 19:13

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3. 设计要求:

变频回路对于整个电路有着至关重要的作用,所以对它的设计也有着许多要求: (1)为了使最后得到信号能够恢复出原始声音信号,在整个变频过程中,得到的中频信号在整个变化中幅度不能有变化要保持与原始信号一致,而且它的的包络不能有任何失真,即中频信号与输入的高频信号的信号出了频率不一样在其他方面基本一致。

(2) 为了保持良好的信号追踪性,始终要使输出信号得到的是预定的中频频率,即调幅信号的本机振荡频率要比输入信号高465kHz,调频信号的本机振荡频率要比输入信号的频率高10.7MHz。

(3) 为了使整个接收机的性能很高,需要变频电路的工作稳定性要好不会影响到整体电路,噪声系数要小使最后恢复的声音信号清晰,增益也要适当。

在设计电路中需要注意的是,不同的高频载波信号输入时,本机振荡电路所产生的自激信号也需要改变,就需要在改变接收回路电容式也同时协调的改变本振回路的电容,这样才能使混频器产生的频率一致保持在要求的中频频率上。在改变调谐回路的谐振频率时,必须同时调整本振回路的振荡频率,这在技术上面叫做“统调”。如果采用分开的两个电容来分别改变调谐回路和本振回路的频率这样工作就会显得相当麻烦,而且不容实现无法保证两个电容变化的大小正好合适,所以想出采用一个器件可以同时改变Ca和Cb的大小,也就是所使用的双连可变电容。常用的双连可变电容是等容式的,有许多规格,常用的例如有270pF×2、365pF×2等规格。使用等容双连可变电容时虽然达到了可以同时进行对两个谐振回路的调整,但是不能保证得到的谐振频率有要求的那么精确。所以必须在本机振荡回路中的可变电容Cb上并联一个小电容Cbt用来进行对整体电容大小进行调整,适当地选取Cbt,以便使两个回路得到较好的统调,就可以得到所要求的中频频率。在统调之后,有时会出现一些偏差,为了更好的保证参数要求,这里加入了C3这个电容,是垫振电容用以补偿波段高低端的统调偏差。

混频电路中有许多非线性器件,非线性器件会产生输入信号的各种组合频率分量,所以对于实现频谱搬移这一功能是必不可少的。但是另一方面,其非线性器件的非线性特性不但会产生许多无用的组合频率分量,给接收机带来干扰,而且会使有用的中频分量的振幅受到干扰,与输入的高频信号振幅不成正比。这两类干扰统称为混频干扰。混频干扰产生了信号的非线性失真。由于上述两个明显特点,混频干扰的来源比其他非线性电路的干扰来源要多一些。在设计中为了防止本机振荡产生的干扰信号对收音机造成影响,这里就接入了一条屏蔽线进行屏蔽。

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3.2 中频放大器

1. 中频放大器的电路组成:

调频调幅接收机的中频放大器的电路组成并不是很复杂,如图3-5:

变频 A B C 第一级中频中频变压器中频变压器第二级中频放 放大器 二 一 大器

图3-5 中频放大器电路组成

信号的流程是:在经过调频头电路后,从混频器中输入的中频信号,通过中频调谐回路的选择后,才能送到第一级中频放大器放大;放大之后提升了信号的灵敏性但是还是不能满足60dB增益的要求,所以需要输入到中频变压器2中再对其进行放大。放大的后的中频信号在放大过程中可能会受到干扰,所以这里再次进一步的加以筛选,再送到第二级中频放大器放大。得到的信号就满足了系统的整增益要求,经过调谐回路选择出该信号,将选出的信号送往检波器。应当指出,虽然采用了三个中频变压器,但是三个中频变压器工作原理是相同的,但是对它们的要求不同,参数也有所不同。要求变压器1调谐回路有良好的选择性,变压器2的调谐回路有一定的通频带和选择性,变压器3调谐回路有较宽的通频带和较好的选择性。虽然三个电路作用不同,但是在实际电路中不能改变位置来改变处理信号的过程。 2. 参数计算:

由于不管是调频还是调幅,中频放大器是一样的,所以这里就用所设计的调幅接收机的中频电路来分析它的电路组成,如图3-6:

图3-6 中频放大电路

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在通过变频电路之后得到的中频信号通过中频变压器L3输入到Q2基极和发射极之间,在三极管通过非线性特性对这个信号进行放大,防止之后的信号输入到谐振回路之中进行选择,选择之后的信号输入到Q3中的基极和发射极之间进行第二中放,在调幅收音机中这个三极管既是放大器又是检波级,经三极管放大后的中频信号利用三极管的b极的PN结的单向导电特性进行检波。在调频接收机中检波电路是分离的,接下路会再次介绍。

U因为放大后的电压增益为: (3-7) A?0Ui

y?YUi??oeLUc输入电压: y fe ( 3-8 ) n输出电压: U 0 ? 2 U c ( 3-9 )

n1A??所以可得电压增益为: n 1 n1 y oe ? Y L (3-10)

n1n2yfe

在设计中调幅收音机所采用的三极管是9018,在静态工作点时,??60,所以工作时

I0?60Ii,又因为因为输入和输出的负载是一样的,所以U0?60Ui,则根据上面给出

的公式可以得出放大倍数为A?60。

中频放大器每一级的末尾都是要构成谐振回路根据公式: f ?进行选频。

12?lc 调频收音机设计的中频放大电路输出电流为1mA,根据输入电压要求可以算出分压电阻R12为18kΩ。根据交流模型可以计算出三极管射级接入的电阻R15的大小是470Ω。调幅收音机中并没有接入三极管射级偏置电阻。

各极中频放大器之间并不是直接把输入信号过去,而是采用中频变压器线圈进行耦合。由于三极管的输出特性,输出阻抗较低,为了使信号在传出过程中不产生新的干扰,所以考虑阻抗匹配。电源供给从中频变压器初级中心头接入,这样就能保证两级输入和输出的阻抗匹配。同时次级因为是接收端,所以线圈是比较少的而且不调谐,这样的设计就可以和下一级所接的三极管输入阻抗小的特点相适应。

3. 中频放大器的电路要求:

中频放大器是调频调幅接收机在接收到信号之后,并将信号转换为所需要的

中频信号后,是还原信号的第一个电路。作用是将变频级输出的调频中频10.7MHz和调幅中频465kHz信号加以放大,提高灵敏度是后续电路更容易识别出这个信号;

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还可以对中频信号进一步筛选通过放大器中的调谐回路选择出更精确的信号频率,提高选择性;并且送到鉴频器进行鉴频[21]。是调频调幅接收机的重要组成部分,对最后声音的还原有着至关重要的作用。

鉴频器的好坏对收音机的灵敏度、选择性和保真度等主要指标有决定性的影响。所以性能要求比较严格,具体如下:

(1)增益高:因为输入信号功率并不会很大而要使输出的声音信号音质比较满意的话,就要要保证有60dB左右功率增益,一级的中放电路不能满足调频的需要,所以一般中放级采用两级放大。

(2)选择性好:中频放大器在通过三极管放大之后负载是采用了谐振回路调幅接收机中使用的是465kHz,调频使用的是10.7MHz调谐回路,这样就确保了选择性的准确,由此大大提高整机的选择性。

(3)稳定性好:调幅接收机这点的要求没有调频接收的要求高,因为调频接收机处理对象信号的频率比较高,中放级工作在10.7MHz信号下,如果不考虑其工作时的稳定性要求,这么高的频率将容易出现失真等等。

(4)通频带要有一定的宽度:因为广播电台发射信号的频谱宽度规定为9kHz。而使用调频调幅接收机所能接收到的信号频率使用频率范围的,调频方式的接收范围是88到108MHz,调幅方式是535kHz到1605kHz,所以接收机要能对整个频谱内的信号均匀放大,就要求中放级的通频带要有一定的宽度,这个宽度需要满足收音广播的范围。

3.3 检波电路

1. 检波电路的电路组成:

调幅检波的电路比较简单,利用非线性器件的特性可以直接得到原始信号。调频检波的过程比较复杂,有振幅鉴频和相位鉴频两种。相位鉴频是对输入的信号进行频相变换,变为频率和相位都随时间变化的调频调相波,然后根据相位受调制的特征,通过相位检波器还原出声音信号。振幅鉴频器是对输入信号进行频幅变换,变为振幅和频率都随时间变化的调频调幅波,通过包络检波出声音信号。本次课题使用的是振幅鉴频,振幅鉴频电路由两部分组成。一部分为频幅变换电路,利用频幅变换电路对调频波进行波形变换,将等幅的调频波变换为幅度按调制信号规律变化的调频调幅波。另一部分为是包络检波电路,对调频调幅波信号进行幅度检波,以检出调制信号。调频波检波器电路组成如图3-7:

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调频波 调频波 原调制 调幅检波器 线性变化电路 调幅波 信号

图3-7 调频检波电路组成

2.包络检波:

包络检波电路是很简易的检波电路,只能对普通调幅信号进行检波。电路图如图3-8:

在上图中,输入电压为

ui

图3-8 包络检波电路

uuu,加载在电阻上的电压为输出电压0。i和0大小是变u化的,通过二极管的作用,当i大时充电,反之则放电,这样不停的交替充电和放电,

最终就还原出了原始信号。这种方法还原的信号时锯齿波形,而且高频振荡信号的频率与调制信号频率相差越大,二者的周期也相差越大,则锯齿状波形与调幅信号包络形状就越接近,失真就越小。

本次课题中,调幅接收机的检波电路是包含在中频放大器中的,利用了中频放大器最后一级中的非线性元件对信号进行检波处理。调频收音机的检波电路如图3-9:

图3-9 调频收音机的检波电路


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