【正文】 高頻電子技術(shù) 第 4章 無線信號接收電路 第 4章教學(xué)要點(diǎn) ? 無線信號接收電路的功能、組成框圖及信噪比、接收靈敏度等主要指標(biāo) ? 接收電路的分類和超外差接收電路的組成框圖 ? 了解變頻電路、各種中頻放大電路的工作原理和主要特性，了解 AGC和 AFC電路的作用 ? 讀懂中波調(diào)幅收音機(jī)、調(diào)頻收音機(jī)高頻頭和點(diǎn)頻超外差接收機(jī) ? 無線收發(fā)芯片的主要技術(shù)指標(biāo)和分類 無線信號接收電路的功能及分類 無線信號接收電路的功能 接收電路應(yīng)該具有以下四方面的功能： （ 1）選頻作用 空中隨時(shí)都有各種無線電波在傳播，其中只有某些特定的信號是我們所需要的。接收電路必須具有從眾多的無線電波中選擇所需要的無線電波的能力。這種選擇特定頻率信號的功能稱為接收電路的選頻作用。 （ 2）抑制干擾信號的作用 來自發(fā)射電路的無線電波在傳輸過程中會(huì)混入各種干擾，接收電路要具備抑制各種干擾的能力。 例如，無線遙控系統(tǒng)中發(fā)射電路的無線電波除了直接傳播之外，還會(huì)經(jīng)附近大樓等建筑物的反射傳播，會(huì)形成了干擾，稱為多徑干擾。 除了多徑干擾以外，還存在同頻干擾、鄰頻道干擾、帶外干擾等等，接收電路應(yīng)具有抑制各種干擾的能力。 無線信號接收電路的功能 （ 3）放大作用 經(jīng)傳播過程的衰減，發(fā)射電路發(fā)出的無線電波到達(dá)接收電路時(shí)常常都比較微弱。用無線電波的功率來表示，被接收無線電波的功率電平可小到－ 120dBm左右（轉(zhuǎn)換為絕對功率，約 10－ 12mW）。要將這樣微弱的信號放大到解調(diào)電路所需要的電平，電路的放大能力要達(dá)到 100dB～ 200dB左右，這就是接收電路應(yīng)具有的放大作用。 （ 4）解調(diào)作用 無線電通信的目的是通過無線電的方式將基帶信號從發(fā)射方傳輸給接收方，因此接收電路還必須具有從接收到的無線電信號中還原出基帶信號的功能，這就是解調(diào)作用。 無線信號接收電路的主要技術(shù)指標(biāo) 接收電路的主要技術(shù)性能指標(biāo)如下 : （ 1）信噪比 不同類型的接收機(jī)對于輸出信號的信噪比有不同的要求 。 用于信號檢測 、 識別的通信機(jī) ， 接收摩爾斯碼的接收機(jī) ，S/N3dB即可 ， SSB通信機(jī) ， 要求 S/N10dB， 雷達(dá)的輸出信號信噪比如能達(dá)到 16dB,其檢測概率可達(dá)到 %。 對于語言音樂類接收機(jī) ， 要求則較高 ， 移動(dòng)電話為 S/N15dB， 電視為S/N40dB， 高保真音樂為 S/N60dB。 接收機(jī)輸出信號中的有用信號功率電平與噪聲信號功率電平的比值 ， 稱為接收機(jī)信噪比 ， 用符號 SNR(Signalnoise ratio)表示 ， 信噪比是衡量接收機(jī)輸出信號質(zhì)量的重要指標(biāo) 噪聲信號功率電平有用信號功率電平??NSSNRNSlg10?信噪比分貝用分貝表示 無線信號接收電路的主要技術(shù)指標(biāo) （ 2）接收靈敏度 例如一臺調(diào)頻收音機(jī)在輸出信號信噪比 15dB情況下的短波接收靈敏度為 50μV ， 表示為保證輸出信號信噪比 S/N出功率不小于音頻額定功率的 50%， 輸入端所需的最小信號是50μV 。 接收機(jī)輸出信號信噪比達(dá)到一定要求且輸出功率不小于音頻額定功率的 50%的情況下 ， 輸入端所需的最小信號電平稱為接收機(jī)的靈敏度 。 接收數(shù)字信號時(shí)，接收機(jī)靈敏度定義為接收誤碼率小于某一數(shù)值（一般為 103）時(shí)輸入端所需的最小信號電平。 接收機(jī)增益與靈敏度是兩個(gè)不同的概念，提高增益并不能增加靈敏度。 無線信號接收電路的主要技術(shù)指標(biāo) 舉例說明增益與靈敏度的差異。已知一接收機(jī)靈敏度為50μ V， 將接收機(jī)的增益增加 10倍，其靈敏度是否能夠提高到 5μV ？ 接收機(jī)增益提高 10倍后 ， 輸入信號等于 5μV 時(shí) ， 輸出信號中有用信號功率電平仍等于 S（ 增益提高前輸入信號 50μV 時(shí)的輸出信號電平 ） ， 但這時(shí)機(jī)內(nèi)噪聲信號在原來基礎(chǔ)上被放大 10倍 。 式 （ ） 中分母噪聲信號功率電平 N增為 10N， 而分子仍為 S， 因此輸出信號信噪比降為 S/10N。 接收機(jī)靈敏度是在一定的信噪比下定義的 ， 為使信噪比恢復(fù)到 S/N ， 輸入信號必須提高 10倍 ， 即提高到 50μV ， 因此收音機(jī)的靈敏度仍然是 50μV 。 可見提高增益并不能提高靈敏度，為了提高靈敏度，需要提高輸出信號的信噪比。 無線信號接收電路的主要技術(shù)指標(biāo) （ 3）選擇性 定性地說 ， 選擇性是接收電路選擇有用信號 ， 抑制其他信號和干擾信號的能力 。 選擇性用分貝（ dB）表示。以收音機(jī)為例，假如所接收電臺的頻率為 650kHz，其選擇性用該收音機(jī)接收頻率650177。 10kHz的信號的抑制能力來表示。一般要求選擇性最低不能小于 20dB，即比 650kHz高或低 10kHz的鄰頻信號至少被抑制到原值的 1/10以下，習(xí)慣上將選擇性表示為20dB/177。 10kHz。接收機(jī)選擇性的分貝值越高，說明其選擇性越好。 無線信號接收電路分類 根據(jù)電路結(jié)構(gòu)的不同，常用的接收電路可分為直接放大式接收電路、超外差式接收電路、二次變頻接收電路和放大器順序混合型接收電路等四類。 這類接收電路的特點(diǎn)是對天線接收到的無線電信號直接進(jìn)行高頻放大后即進(jìn)行解調(diào) ， 解調(diào)前不改變高頻信號的頻率 ，當(dāng)接收天線輸入的信號較強(qiáng)時(shí)也可以不經(jīng)放大而直接解調(diào) 。 直接放大式接收電路又可分為以下幾種 。 直接放大式接收電路 （ 1）直接檢波式接收電路 （ 2）高放式接收電路 （ 3）超再生式接收電路 直接放大式接收電路 （ 1）直接檢波式接收電路 輸入調(diào)諧電路用來選擇所要接收的信號 ， 將調(diào)諧回路的諧振頻率調(diào)整到與待接收的信號頻率相等 ， 則只有該頻率的信號才在輸入回路中形成較大的電壓 ， 然后進(jìn)行檢波和低放 。其特點(diǎn)是沒有高頻放大環(huán)節(jié) ， 是一種最簡單的無線電接收電路 。 這種電路適用于輸入信號較強(qiáng)的情況 ， 例如接收本市無線電調(diào)幅廣播時(shí) ， 就可以采用這種接收方案 。 直接檢波式電路由接收天線、輸入調(diào)諧電路、檢波電路和低放電路組成，如圖所示。 直接放大式接收電路 （ 1）直接檢波式接收電路 實(shí)例 元器件型號 、 數(shù)值如下： C1型號為 CBM223P， 這是一只雙聯(lián)可變電容 ， 圖 ， VD1為 2AP9，C2=100pF， C3=10μF ， C4= ， C5=10μF ， C6=100μF ，C7= ， C8=220μF ， C9= ， R1=470kΩ ， R2=10Ω ，RP1=470kΩ, 喇叭阻抗 8Ω 。 集成功率放大電路 LM386組成調(diào)幅廣播收音機(jī)的實(shí)際電路圖。 直接放大式接收電路 （ 2）高放式接收電路 用于近距離無線遙控時(shí) ， 發(fā)射電路離接收電路較近 ， 來自接收天線的信號經(jīng)調(diào)諧回路選擇 ， 選出特定頻率的已調(diào)信號 ， 經(jīng)高頻放大電路放大 ， 達(dá)到檢波電路所要求的幅度 ， 經(jīng)檢波電路檢出基帶信號 ， 最后經(jīng)低頻放大后輸出 。 高放式接收電路由天線、調(diào)諧電路、高頻放大電路、檢波電路和低頻放大電路組成。與直接檢波式電路相比，增加了高頻放大電路，因此適用于輸入信號相對較弱的場合。 直接放大式接收電路 （ 2）高放式接收電路 實(shí)例 電路的特點(diǎn)是低電壓 、 低功耗 ，可用電池供電 。 下面介紹集成電路 MK484 電感 L1為繞制在磁棒 B上的線圈， C1為可變電容，型號 CBM223P（使用其中的一聯(lián)）， RL為耳機(jī)， A1為收音機(jī)集成電路MK484。 L1和 C1組成頻率可調(diào)的諧振回路，頻率調(diào)節(jié)范圍即為中波廣播范圍。 接收到的高頻已調(diào)信號輸入 MK484，經(jīng)高頻放大并檢波，從3腳輸出的即為音頻基帶信號，經(jīng) VT1組成的共射極放大電路放大，驅(qū)動(dòng)耳機(jī)發(fā)聲。 直接放大式接收電路 （ 2）高放式接收電路 實(shí)例 MK484是采用 TO92封裝的收音機(jī)集成電路，其內(nèi)部包括高頻放大電路、包絡(luò)檢波電路和自動(dòng)增益控制（ AGC）電路，電路外形和引腳如圖所示。 1腳接地，待放大的高頻信號從 2腳輸入，放大后的信號從 3腳輸出。 電源電壓 ～ 頻率范圍 150～ 3000kHz 輸入電阻 4MΩ 功率增益 70dB 工作電流 直接放大式接收電路 （ 3）超再生式接收電路 何謂超再生接收？ 為了提高高頻放大的放大倍數(shù)，一個(gè)簡單的辦法便是引入正反饋，無線電電路中稱為“再生”。 這種做法的難處是“再生”既不能太強(qiáng)也不能太弱，太弱了，放大效果不好，太強(qiáng)了形成自激振蕩又失去放大作用。 超再生接收方式的思路是讓電路處于間隙振蕩的狀態(tài)，引入較強(qiáng)的正反饋，使電路產(chǎn)生振蕩，同時(shí)形成一個(gè)周期性的“熄滅”信號使電路的振蕩增加到一定程度后又被“熄滅”，然后振蕩又逐漸加強(qiáng)，接著又被熄滅 ?? ，這樣的電路就稱為超再生電路。 處于間隙振蕩狀態(tài)的電路有很高的放大能力，因此，超再生電路與前面講述的直接方式電路相比有更高的高頻信號放大能力。 首先討論電路的振蕩是如何形成的。 L C C2和晶體管 VT1構(gòu)成電容三點(diǎn)式振蕩電路，圖中 L是 L C1回路的等效電感， CT是晶體管的極間電容，電感接在 b， c極之間，兩個(gè)電容的中心點(diǎn)接發(fā)射極，可見確是電容三點(diǎn)式振蕩電路。 如果不接高頻扼流圈 L電阻 R3和電容 C4，這個(gè)電路將產(chǎn)生持續(xù)的正弦振蕩。 （ 3）超再生式接收電路 典型的超再生式接收電路如圖所示 （ 3）超再生式接收電路 間歇振蕩電路的特點(diǎn)是高頻振蕩的幅度對于從天線接收到的高頻信號的幅度十分敏感。 無信號輸入時(shí)，電路的噪聲產(chǎn)生間歇振蕩，振蕩波形如 (a)所示； 用 ASK調(diào)制時(shí)輸入信號如圖(b)所示； 在這一接收信號影響下，間歇振蕩所形成的波形如圖(c)所示。 輸出信號如圖 (d)所示 ， 可見即為解調(diào)后的基帶信號 。 無線信號接收電路分類 超外差式接收電路 直接放大式接收電路存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)： （ 1） 靈敏度低 高頻電路的放大倍數(shù)不能調(diào)得太高 ， 否則輸出信號串入輸入端調(diào)諧回路引起自激振蕩 ， 接收電路就無法正常工作 。 （ 2） 選擇性差