【正文】 后 送 到 混頻 器 電路。 接著 檢波器 將中頻調(diào)幅信號(hào) 中 的音頻信號(hào) 提 取 出 來， 再傳 送 到 低頻放大器 里面 。 超外差接收機(jī) 超外差接收機(jī)是 使 用本地產(chǎn)生的 振 蕩波與輸入 的頻率 信號(hào) 進(jìn)行 混頻，再將輸入信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)換 成某一個(gè) 特 定的頻率的方 式 。 圖 22為超外差原理圖， 圖 22 超外差原理圖 圖中 fL為 本地振蕩器的 頻率信號(hào) ，輸入信號(hào)是一中心頻率為 fc 的射頻信號(hào)。 從而在很大程度上保留了輸入信號(hào)的有用的信息， 有利于檢波器的檢測。 零中頻接收機(jī) 目前，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，各種接收機(jī)的集成度也相應(yīng)提高。在混頻處理過程中，本振信號(hào)的頻率與輸入射頻信號(hào)的頻率相等，由此可見，混頻器輸出端輸出的則是基帶信號(hào)。其結(jié)構(gòu)原理如圖 26 所示，同超外差接收機(jī)相比較，其顯著優(yōu)點(diǎn)就是低功耗以及高集成度，而與之前分析的零中頻接收機(jī)相比，低中頻接收機(jī)可以解決信號(hào)失調(diào)等問題。 圖 26 低中頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 寬帶中頻數(shù)字接收機(jī) 在現(xiàn) 階段的 無線通信系統(tǒng)中，人們提出了 多種 全數(shù)字的調(diào)制解調(diào)方 式 ， 其中的寬帶中頻數(shù)字接收機(jī)更是成為了研究關(guān)鍵。與 一般 的接收機(jī)相比，寬帶中頻數(shù)字接收機(jī) 的 高精確度、高穩(wěn)定性 和 抗干擾能力強(qiáng)等更是突出了其優(yōu)越性 。這就需要我們根據(jù)實(shí)際電路進(jìn)行分析。而選擇性 往往都是 用矩形系數(shù)來表示，比如 或 。 接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍 在一般的接收機(jī) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 中，動(dòng)態(tài)范圍是衡量接收機(jī) 性能 好壞 的一個(gè)非常重要的指標(biāo)，它 表示的 是接收機(jī)處理最大信號(hào)以及檢測弱信號(hào)的能力，也被定義成 最大和最小的輸入信號(hào)的比值 ，即： 接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍 = 輸入端的最小信號(hào) 輸入端的最大信號(hào) （ ） 在接收機(jī)正常工作過程 當(dāng) 中，動(dòng)態(tài)范圍 D 指的是 接收機(jī) 容 許 射頻 輸入信號(hào) 強(qiáng)度的一個(gè)范圍 ， 一般定義為 ： D(dB)=PRF max — PRFmin （（ ） 式中， PRF max表示最大輸入信號(hào)的功率， PRFmin 則表示最小可辨別的信號(hào)的功率，單位為 dBm。 計(jì)算 公式為： F = 輸出端信噪比輸入端信噪比 = NoSoNiSi// （ ） 將上式轉(zhuǎn)變成分貝數(shù)，即 NF=10 1gF 在同一時(shí)間的最小信號(hào)強(qiáng)度，接收機(jī) 能夠 接收到 并且 維持接收機(jī)正常 的 工作被稱為接收器的靈敏度 。Multisim 是一個(gè) 非常方便電子電路的 設(shè)計(jì) 和調(diào)試 的 軟件 。當(dāng)然，Multisim 配置了多種 虛擬測試儀器， 比如像計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室中常用的 萬用表、信號(hào)發(fā)生器、示波器和直流、交流電源等。哪里有疑問，都可以標(biāo)注在文本框中， 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，和其他很多仿真軟件一樣， Multisim 也必定會(huì)幫助我們更好的去研究和分析各種復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)。 圖 28 是電容反饋式正弦波振蕩電路?；祛l器的作用是將接收機(jī)接收的高頻信號(hào)轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的中頻信號(hào)，同時(shí)進(jìn)行 中頻放大。第二章 接收機(jī) 14 調(diào)諧器由 三部分構(gòu)成，其中包括 高頻放大電路、振蕩 器 電路和混頻 器 電路。所以超外差式接收機(jī)的增益和選擇能力較高。圖 211 為檢波電路的 設(shè)計(jì)及其仿真。之后介紹了本課題設(shè)計(jì)中所運(yùn)用到的 Multisim 仿真軟件。比如在信號(hào)發(fā)射機(jī)中，混頻器的作用就是改變信號(hào)的頻 率，中頻信號(hào)變成了高頻，有利于信號(hào)的傳輸。本章介紹 了模擬乘法器 混頻器，并對(duì)其進(jìn)行仿真。相反的，在發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中，載頻頻率則通過混頻器來改變大小。主要用于過濾掉 沒有 用的頻率分量， 以便 輸出有用的中頻頻率。在實(shí)際應(yīng)用中，混頻器還可以根據(jù)電路中的電源 來 分為有源或無源混頻器 兩種類型 。而 fs 為射頻信號(hào)的輸入端，主要接受即將進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換的信號(hào)。 在理論的乘法運(yùn)算條件下，相乘之后，得到只含有輸入信號(hào)的差頻或和頻的部分，由于實(shí)際中的乘法一般都不是理想的，因此在使用的時(shí)候，必須根據(jù)電路的整體結(jié)構(gòu)，外界影響，同時(shí)結(jié)合接收機(jī)的 整體性能來選擇對(duì)應(yīng)的乘法器，從而使整個(gè)電路的性能得到最大的提升 . 圖 33 模擬乘法器混頻器框圖 創(chuàng)建混頻器仿真電路 通過利用模擬乘法器，在 Multisim 軟件 上 創(chuàng)建一個(gè)混頻器的仿真電路，如圖 34所示。如圖 35 所示，其中上面的是乘法器 A2 的輸出波形，下面 的 是 一個(gè)帶通濾波器的輸出信號(hào)波形 圖 3 5 混頻器輸出波形 第三章 混頻器 23 將圖 34 的混頻電路中的示波器 XSC1 換成頻譜分析儀 XSA1，首先得到乘法器 A1的輸出 信號(hào)頻譜，如圖 36 所示 。 低通濾波器 由于經(jīng)過混頻器的輸出信號(hào)中含有一些不需要的信號(hào)，因此需要加上一個(gè)濾波器對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行濾波，從而得到所需要 的中頻頻率信號(hào)。通過 Multisim 軟件搭建模擬乘法混頻器電路，并對(duì)混頻電路的輸出波形和頻譜進(jìn)行了分析比較。 在我國，中頻放大器的頻率都 進(jìn)行了 明確 的界 定， 如調(diào)制中頻式 接收機(jī)的中頻頻率為 465 千赫茲， 而 調(diào)頻式接收機(jī)則為 兆赫茲。 通常情況下，在單調(diào)諧中頻放大器中，它的級(jí)間耦合方式一般有三種，包括自耦變壓器式、變壓器式、電容分壓式。 在接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，一般多采用雙調(diào)諧中頻放大器中的兩種方式，包括電感耦合方式以及電容耦合方式。 中頻放大器主要技術(shù)要求 增益 在接收機(jī)系統(tǒng)中，中頻放大器的輸出功率和輸入功率的比值我們稱之為中頻放大器的增益，可定義為： Gp= 中頻輸入功率 中頻輸出功率 () 一 樣也 能夠 表示 為 中頻放大器的輸出電壓和輸入電壓之比，即： Kp= 中頻輸入電壓 中頻輸出電壓 () 通常情況下，當(dāng)輸出信號(hào)的信噪比不變時(shí)，中放增益越高，接收機(jī)系統(tǒng)的靈敏度也就越好。當(dāng)諧振回路的特性曲線接近理想的特性曲線， 此 時(shí)中頻放大器的選擇性也就越好，并且抑制干擾信號(hào)的能力也就越強(qiáng)。 在一般的調(diào)幅式接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，中頻放大器的通頻帶帶寬大約是 千赫茲到6 千赫茲左右。 設(shè)計(jì) 本次課題主要設(shè)計(jì)中頻放大器電路， 并采用 2N2222A 通用 NPN 晶體管，和其他很多晶體管相比， 2N2222A 晶體管具有較多明顯的優(yōu)點(diǎn)。如圖 44 所示。仿真波形圖如下： 圖 47 仿真波形 電壓放大倍數(shù)為 K= =100， 電壓增益即為： G=10 lg100=20dB。 改變電阻 R4= 千歐，仿真波形如圖 410 所示。 圖 49 仿真結(jié)果第四章 中頻放大器 37 通過觀察圖 49 的仿真結(jié)果可以知道，在本次設(shè)計(jì)的中頻放大器電路中，接近理想的中放諧振曲線，基本上符合了課題的要求。最后通過 Multisim 軟件實(shí)現(xiàn)仿真操作。最后對(duì)本次課題選擇超外差式接收機(jī)的原因作了相關(guān)的分析與介紹。 在第 三章混頻器電路的設(shè)計(jì)中，首先介紹了混頻器的構(gòu)成及工作原理，并詳細(xì)介紹了其性能 。在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)中，通過加 入穩(wěn)壓電源電路，提高了整體電路的穩(wěn)定性，最終達(dá)到本次課題的預(yù)期目標(biāo)。本次課題的電路設(shè)計(jì)中，一開始也不知道怎樣去設(shè)計(jì)，通過查閱文獻(xiàn)資料并虛心向老師同學(xué)們 請(qǐng)教，克服了課題中的一些困難，論文也因此最終成型。所以在這里我非常的感謝幫助我的同學(xué)。在此我向老師們表示最 真 摯的謝意，感謝大學(xué)四年來 對(duì) 我的幫助。同時(shí)我也非常感謝我的任課老師，大學(xué)四年來，在我的學(xué)業(yè)和論文的研究工作中，老師們更是付出了很多的汗水和心血。通過對(duì)本次課題的學(xué)習(xí)，我更是學(xué)到了堅(jiān)持不懈、不怕吃苦，在學(xué)習(xí)態(tài)度上更應(yīng)該是腳踏實(shí)地。比如對(duì)模電知識(shí)缺少更深入的了解，在電路設(shè)計(jì)中，也往往不是非常清楚各部件在電路中的作用； 因?yàn)槭?初次使用 Multisim 仿真軟件，我對(duì) Multisim 軟件不是很了解，也不知道 如何 利用Multisim 軟件設(shè)計(jì)電路并進(jìn)行仿真操作。 章節(jié) 結(jié)尾 主要設(shè)計(jì)研究了比較通用的平衡混頻器（模擬乘法器混頻器），并對(duì)模擬乘法器混頻器電路進(jìn)行了仿真操作。包括混頻器電路、中頻放大器放電路、檢波器電路以及低頻放大器電路等。接著對(duì)各類接收機(jī)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究與分析，并對(duì)它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)也一一作了描述。 本章小結(jié) 本章主要介紹的是超外差式接收機(jī)中頻放大器電路的設(shè)計(jì)，在文章一開始對(duì)中頻放大器的結(jié)構(gòu)以及工作原理進(jìn)行了分析，接著介紹了比較常見的幾種中頻放大器的類型，同時(shí)也介紹了它們的優(yōu)點(diǎn)所在，體現(xiàn)出中頻放大器在接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的重要性。 通過分析比較，體現(xiàn)出了中頻放大器電路先選擇頻率然后再進(jìn)行放大的工作特性。計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 34 圖 48 仿真波形 電壓放大倍數(shù)為 K= =200，增益為 G=10 lg200=23dB。如圖 45所示。 2N2222A 晶體管大多用作開關(guān)電路，本次課題中，利用 2N2222A晶體管進(jìn)行中頻頻率的放大。 中頻放大器的各項(xiàng)技術(shù)要求都是互相兼顧的，為了更方便和準(zhǔn)確的研究，我們應(yīng)該仔細(xì)選取合適的器件去搭建電路。 計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 30 圖 43 中頻放大器理想和實(shí)際的諧振曲線 通頻帶 中頻放大器的通頻帶寬度由電路中的調(diào)諧回路決定，假使中頻放大器中諧振回路的通頻帶沒有達(dá)到一定的寬度，這時(shí)候當(dāng)輸入信號(hào)經(jīng)過中頻放大器時(shí)，高頻信號(hào)將會(huì)被減弱，從而導(dǎo)致信號(hào)的干擾問題。 接收機(jī)的選擇性，由中頻放大器的 LC 諧振電路確定。 圖 42 雙調(diào)諧中頻放大器電容耦合方式 多級(jí)中頻放大器 通常情況下，調(diào)幅接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中多為一級(jí)中頻放大器，而在其他一些接收第四章 中頻放大器 27 機(jī)結(jié)構(gòu)中，為了使系統(tǒng)得到更穩(wěn)定的增益，從而提高接收機(jī)的靈敏度，我們都才用多級(jí)中頻放大器來實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 32 （ a） (b) 圖 41 單調(diào)諧中頻放大器級(jí)間耦合 雙調(diào)諧中頻放大器 同樣的，在中頻放大器中的晶體管集電極端口接入兩個(gè)回路，這樣的中頻放大器我們簡稱為雙調(diào)諧中頻放大器。在接收機(jī)結(jié)構(gòu)的總體增益中， 中頻放大器就占了相當(dāng)大的部分，所以中頻放大器從根本上決定著系統(tǒng)的選擇性。 第四章 中頻放大器 27 第四章 中頻放大器 中頻放大器在無線通信技術(shù)中的應(yīng)用 中頻放大器是超外差式接收機(jī) 結(jié)構(gòu) 中極為重要的部分。