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1、摘要随着广播技术的发展，无论是发射机还是接收机都在更新换代，尤其是以接收机的发 展更为明显。而调频接收机是一种通用形式，本文主要讲述以双失谐回路斜率鉴频器为核 心构成接收机和工作原理。此种调频接收机由六部分构成，分别是：高频放大器、混频器、 中频放大器、鉴频器、低频功率放大器和本地振荡器。接收机的接收天线将接收到的高频 调幅波通过变频变换成一个高频和低频之间的固定频率（中频），然后进行中频放大，在 解调出低频信号。关键词：混频、放大、鉴频、本振一、前言接收机的功能与发射机的相反，它是将调制信号进行处理，使其恢复处于发送端相应 的基带信号。接收机主要由接收天线，选频放大和解调器组成。而对信号的解
2、调在整个接 收系统中扮演着举足轻重的角色，本文主要对鉴频器的原理进行了详细的讲述，并 Multisim软件对整个系统的各个部分进行了设计仿真。设计目的:通过设计调幅接收机，使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; 通过典型电路的设计与仿真，加深对基本原理的了解，增强学生的实践能力。二、设计指标2.1单元电路设计及仿真1）设计三级管混频电路设计二极管单、双平衡混频电路设计单（双）差分对构成的乘法器混频电路2）设计高频、中频谐振放大器
3、电路3）设计叠加型（乘法型）相位鉴频器设计双失谐回路斜率鉴频器设计计数式鉴频器设计锁相环鉴频器4）设计低频功率放大器电路2.2调幅接收系统整机电路设计2.3高频实验平台整机联调三、系统总述调频接收的工作原理：图3-1调频接收机组成框图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fl,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fl、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
4、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。3.1高频谐振放大器的工作原理放大高频小信号使发射机末级获得足够大的发射功率。高频功放和其它放大器一样， 其输入和输出端的管外电路均由直流馈线电路和匹配网络两部分组成。3.2混频电路工作原理在调频接收系统中，对接收到的信号在解调之前要进行混频（也称变频）处理，即完 成信号频率的加减法运算，实现将信号的中心频率及个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，新的频率等于原信号频率与某一 参数频率之和或差，取其和者为上混
5、频，取其差者为下混频。新的中心频率常称为中间频 率，简称为中频，参考频率称为本机振荡频率，简称本振频率。3.3中频放大电路中频放大电路是调频接收机的重要组成部分，是决定接收机灵敏度及选择性的关键电 路。中频放大电路一般是由两级中频放大电路组成，每级放大器的前面和后面均设有中频 选频回路，以对中频信号进行放大和选频。第一级中频放大的信号来自混频电路的中频信 号，第二级中频放大器的输出信号经第三中频变压器耦合送入检波器进行解调。在该设计报告中，中频放大电路采用二极管混频电路实现下混频，即将其高频信号的 频率降低达到中频，为下一级中频放大做准备。3.4鉴频器电路鉴频过程实际就是一个调频波的解调过程，
6、它与调制过程相反。鉴频器的作用是是将 调频波频率变化转换为电压的相应变换。3.5低频功率放大电路在多级放大电路中，输出的信号往往是送去驱动一定的装置。在调幅接收系统中，低 频功率放大器就是要求有一定的输出功率的输出级。它主要用于向负载提供功率的放大电 路。而经过鉴频器输出的信号为低频功率信号，是我们所需要的信号。可信号功率太小， 不能达到我们的要求，将它通过一个低频功率放大器后，其幅值和功率均得到提高，可以 达到要求，以方便那观察和研究。3.6本地振荡电路振荡器是一个不需要外加入信号控制就能自动将直流能量转换为特定的频率和振幅 的交流信号。而在调频接收系统中的本地振荡电路是产生混频电路中所需频
7、率载波的电 路，该振荡器采用差分对管实现本地振荡的产生。四、单元电路设计及仿真4.1高频谐振放大器高频谐振放大器是放大我们从信道中取出的高频小信号，要求它除具有放大功能外还 应具有低噪声性能的特性。其电路图如图4-1所示，仿真波形如图4-2所示。L1C25 V WMHz 10DkHzC127nFR2112N1711T1SSDpFC6C512pF2?DV图41高频谐振放大器仿真电路111III111!i1111iiiiii1iiii1iiiiiii1i11iiiiiii !iiiii 1111j1111111图42高频谐振放大器仿真波形4.2二极管单平衡混频电路使其得到更好混频电路是将放大后的高
8、频信号的频谱从高频段搬移到固定的中频段,的放大效果。其电路图和仿真波形图如图4-3和图4-4所示。XGCl宼器AUDIO 1U rcDI DOE_ VIRTUALClO.OIpFDIODE VIRTUALR2VAIO/20OkHz 1DkHiTS“EFWTte.KR32kQ2.83 Vrm-t260kHz 护图43二极管单平衡混频仿真电路Oscilloscope-XSCl图4-4二极管单平衡混频仿真波形图图4-4中上面的波形为输入的高频AM信号，下面的波形未经过混频器的信号，其频 率明显降低了，实现了信号频谱从高频到中品地搬移。4.3中频放大电路中频放大电路的任务是把变频得到的中频信号加以放大
9、，然后送到检波器检波。中频放大电路对超外差收音机的灵敏度、选择性和通频带等性能指标起着极其重要的作用其图4-5中频谐振放大电路原理图时间通道丿通道丄26.010 ms2.205 V斗托182 mV26.010 ms2.205 V476.182 mV0.000 s0.000V0.000V时基通道A通道B触岌标度：20 us/t)iv劉度?山V/Div刻滾：10 V/tiiv边沿:国国回画轴位移格）：oY轴位移格）：Y轴位移格址1水平：0VCy7F|11 B/A |觀立凉If n 1（百凉H -1八单坎ir于幫飞白动1【无1反向 保石图4-6中频放大电路仿真波形图中频放大电路是对经过混频器频率降低
10、到中频的AM信号进行放大处理，在图4-6中, 上面的波形为未经过放大的AM信号，下面的波形是经过放大后的信号。这只是一级放大, 在实际电路中一般为两级放大，故其放大后的波形图应比上面的幅值大。4.4鉴频器电路原理图和仿真图实现调频信号解调的鉴频电路可分为三类第一类是调频调幅调频变换型。第二类是 相移乘法鉴频型。第三类是脉冲均值型。图4-7是双失谐回路鉴频器的原理图。它是由 三个调谐回路组成的调频调幅调频变换电路和上下对称的两个振幅检波器组成。BA221图4-7双失谐回路斜率鉴频器仿真电路图4-8双失谐回路斜率鉴频器仿真波形4.5低频功率放大电路在调幅接收系统中，低频功率放大电路的特性直接决定了
11、负载的工作状态。它是为负 载提供功率的放大电路。其电路图和仿真波形图如图5-10和图5-11所示。4-9低频功率放大电路原理图TfTTimebaseScale: 2ms/DivX pos.fpiv): 0Channel_AChannel_B-3.825 V6.355 V-3.825 V6.355 V0.000V0.000VChannel AChannel BScale: 10 V/DivSale: 10 V/DivY pos.piv): -0.6Y pos.piv): -0.2ReverseSaveTriggerEdge:Level:Time71.888 ms71.888 ms0.000 sE
12、xt. trigger 0宅图4-10低频功率放大电路仿真波形图低频功率放大器是对解调出来的单音频信号进行功率放大，以驱动负载工作。如图4-10所示，上面的波形为景低频功率放大后的信号波形，明显比下面的波形幅值大。因为 其工作在丙类状态，工作效率高。4.6本地振汤电路本地振荡器在调幅接收系统中产生本地载波。其电路形式有多种，如LC振荡器，单 差分对和双差分对振荡器。在该调频接收系统中用的是单差分对振荡器，其电路原理图和 仿真波形图如图4-11和图4-12所示。-+R1 : ike2N305SA20mHJ 55 A：C30.5 A图4-11单差分对振荡器电路原理图srlTime41.056 ms
13、斗 1.056 ms0.000 sChannel_A Channel_B788.947 mV_788.947 mV0.000 VReverseSaveExt, triggerTimebaseScale: 100 us/DivChannel ASsle: 1 V/DivChannel BSole: 5 炯vTriggerEdge:图4-12单差分对振荡器仿真波形图五、整机电路设计图下图是整机电路图，从左到右，从上到下分别为高频功率放大电路、二极管单平衡混 频电路、中频放大器电路、双失谐回路斜率鉴频电路和低频功率放大电路。5图5-1调频接收整机电路图六、高频实验平台整机联调如下图6-1、6-2、6
14、-3所示分别为接收到的调幅小信号、经混频器后产生的中频信号 和解调出来的低频信号。图6-1接收到的调幅小信号图6-2 中频信号RIUUL oTUPf Q 16. WrfiU108.81400MHz哦B3 lSSmUTime 1UU 9ns &*0 SSOOs图6-3解调后的信号七、设计总结为期两周的课程设计结束了，真切感觉到自己知识能力的匮乏，很多东西都只是知道 一些浅显的知识，真正搞懂会应用的东西很少。或许一个人的进步需要一个缓慢的过程。 在过程中需要不断地借鉴，学习，汲取别人的东西。同别人的成果中攫取知识和营养, 然后它变成自己的东西。通过这次课程设计。我学到了很多东西，首先，通过这次课程 设计，我熟练地掌握了调频信号以及调频信号的解调方法，理解了鉴频器相关知识。其 次，我觉得学习理论和实践是两个层次，理论指导实践，而实践验证理论，理论往往是在 理想的条件下得出的，而实践是在现实生活中进行的，所以，实践得出的结论往往与理论的结论有一定的差别，这是很正常的。另外
