【正文】 中頻濾波器在低中頻接收機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中要求較低。在 以 前的接收機(jī)中，大多都采用 高頻放大級，而 性能優(yōu)良的超外差接收機(jī)系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。超外差接收機(jī) 的性能優(yōu)于一般放大式的接收 機(jī) ，所以直到現(xiàn)在 仍 然廣泛應(yīng)用 在 遠(yuǎn)程信號的接收 中 ，并且廣泛應(yīng)用到技術(shù)測量、工業(yè)控制、儀器儀表、計(jì)算機(jī)通信等領(lǐng)域，同樣也可以應(yīng)用到復(fù)雜環(huán)境下要求較高的系統(tǒng)中去。中頻放大器 則 放大頻率 信號的幅度 ，直到滿足 檢波器 中 所要求的 頻率 大小 為止 。 第四章為中頻放大電路的 仿真設(shè)計(jì) ， 根據(jù)課題 的參數(shù)要求 ，設(shè)計(jì)出符合課題的中頻放大器電路。近年來，各種 不同類型的 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的射頻接收電路相繼被研究出來，其中包括超外差式接收機(jī)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、低中頻接收機(jī) 的 電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)字中頻接計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 收機(jī)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等等。 在課題設(shè)計(jì)初期，通過查閱書籍文獻(xiàn)，在研究無線通信技術(shù)領(lǐng)域中，由于頻譜資源有限，各類接收機(jī)設(shè)備的頻譜接收都有其固定的頻段。 在 1919 年，科學(xué)家們利用 這種 超外差原理制作 出 超外差 式 接收機(jī)， 超外差接收機(jī) 的性能 比 一般放大式的接收 機(jī) 要好的多 ，所以直到現(xiàn)在 仍 然廣泛應(yīng)用 在 遠(yuǎn)程信號的接收 中 ，并且廣泛應(yīng)用到技術(shù)測量、工業(yè)控制、儀器儀表、計(jì)算機(jī)通信等領(lǐng)域，同樣也可以應(yīng)用到復(fù)雜環(huán)境下要求較高的系統(tǒng)中去。第五章為本課題的結(jié)論。 之后介紹了本課題設(shè)計(jì)中所運(yùn)用到的 Multisim 軟件。 摘要 超外差接收機(jī)中頻放大器電路設(shè)計(jì) 摘 要 本課 題研究超外差接收機(jī)中頻放大器電路。 最后綜合分析其性能指標(biāo)并結(jié)合本課題的需求，確定使用超外差式接收結(jié)構(gòu)。 本文主要通過對中頻放大器電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，來 確保 接收機(jī) 系統(tǒng) 良好的靈敏度、選擇性以及頻率響應(yīng)特性。 如今，通信技術(shù)正在飛速發(fā)展， 21世紀(jì) 更 是 電子通信技術(shù)的 世紀(jì)， 因此對于通信技術(shù)方面的研究也變得更加重要。在實(shí)際通信技術(shù)的應(yīng)用中，無形中幫助了我們更好的研究。 這些不同類型的 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都有 著自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 。同時(shí)利用 Multisim 軟件對其進(jìn)行仿真 操作 。 接著 檢波器 將中頻調(diào)幅信號 中 的音頻信號 提 取 出 來， 再傳 送 到 低頻放大器 里面 。 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 ，輸入信號是一中心頻率為 fc 的射頻信號。 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。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)可以解決信號失調(diào)等問題。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 。而選擇性 往往都是 用矩形系數(shù)來表示，比如 或 。 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 。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、信號發(fā)生器、示波器和直流、交流電源等。 圖 28 是電容反饋式正弦波振蕩電路。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。圖 211 為檢波電路的 設(shè)計(jì)及其仿真。比如在信號發(fā)射機(jī)中，混頻器的作用就是改變信號的頻 率，中頻信號變成了高頻，有利于信號的傳輸。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。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 。 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。 低通濾波器 由于經(jīng)過混頻器的輸出信號中含有一些不需要的信號，因此需要加上一個(gè)濾波器對輸出信號進(jìn)行濾波，從而得到所需要 的中頻頻率信號。 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。 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。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，并且抑制干擾信號的能力也就越強(qiáng)。 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)。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。 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。最后對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)。所以在這里我非常的感謝幫助我的同學(xué)。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。比如對模電知識缺少更深入的了解，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 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。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。 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。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。 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。 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)輸入信號經(jīng)過中頻放大器時(shí)，高頻信號將會(huì)被減弱，從而導(dǎo)致信號的干擾問題。 圖 42 雙調(diào)諧中頻放大器電容耦合方式 多級中頻放大器 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，我們都才用多級中頻放大器來實(shí)現(xiàn)。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。 本章小結(jié) 本章在最開始就介紹了混頻器的構(gòu)成以及工作原理。其中 V4 為交流信號源，產(chǎn)生本地振蕩信號，同樣也可以由正弦振蕩電路產(chǎn)生。而無源混頻器不存在對增益的轉(zhuǎn)換，工作中受到噪聲的影響較大。 一般情況下，由于非線性器件能夠進(jìn)行頻率的變換，當(dāng)兩個(gè)不同頻率的正弦電壓都作用在非線性器件上的時(shí)候，輸出信號中就會(huì)產(chǎn)生比較多的頻率組合分量，通常 被稱為組合頻率分量。而混頻 器 電路是超外差接式接收機(jī)中的重要組成部分，它可以將高頻信號轉(zhuǎn) 換為 中頻頻率 信號，直接關(guān)系著接收機(jī)的性能。圖 212 為低頻功率放大電路 的 設(shè)計(jì) 與 仿真。圖 29 為調(diào)諧器中混頻電路的設(shè)計(jì)以及其仿真圖。射頻信號經(jīng)過遠(yuǎn)距離的傳輸之后，接收設(shè)備所接收到的信號已經(jīng)非常微弱，接收機(jī)前端的接收天線可以感生出毫伏或者微伏的高頻信號，通過高頻放大器之后進(jìn)入混頻器。此外， Multisim 有 一個(gè) 非常完整 的 電路 分析功能， 方便我們能夠更加深入的理解電路的特性。 電路仿真軟件 Multisim 的應(yīng)用 Multisim Multisim 軟 件 是 由 美國國家儀器公司（ NI）的 Electronics Workbench 在 2020 年 3月 份 發(fā)布的。 為了確保接收機(jī)盡可能的接收失真信號，這就必須保證足夠的線性度。比如接收機(jī)的選擇性和靈敏度，很大程度上影響了接收機(jī)接收弱信號的能力，容易丟失部分弱信號。同樣的，低中頻接收機(jī)也存在著一些缺點(diǎn)。其原理圖如圖 25 所示。圖 23 給出了混頻過程中的前后波形圖。 最后就是 由功率放大器 把 音頻信號放大， 通過 揚(yáng)聲器或 者 耳機(jī)將音頻電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曇?的過程 。 第二章 接收機(jī) 4 第 二 章 接收機(jī) 接收機(jī)的主要任務(wù)就是 從已調(diào)制 AM波中解調(diào)出之前有用的信號，主要由輸入電路、高頻電路、混頻 器 電路、中 頻 放 大器 電路、檢波 器 電路、低頻放大器 電路 、低頻功率放大 器 電路和揚(yáng)聲器或者耳機(jī) 構(gòu) 成。 圖 11 藍(lán)牙接收機(jī)直接 轉(zhuǎn)換 的基本 結(jié)構(gòu) 圖 圖 12 一般 的 GPS 接收機(jī)結(jié)構(gòu)框圖第一章 緒論 3 本課題的主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu) 本課題比較詳細(xì)的介紹了現(xiàn)階段的各類接收機(jī)，主要研究超外差接收機(jī)中頻放大器的電路設(shè)計(jì)，同時(shí)比較全面的介紹了其中的混頻器模塊，并進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真操作，分析各部分電路功能實(shí)現(xiàn)的主要步驟和仿真結(jié)果。接收機(jī)的發(fā)展應(yīng)用是為了在各種外界因素的影響下仍然可以調(diào)制解調(diào)出有用的信號。這就更需要我們對無線 電 通信技術(shù)進(jìn)行研究 ，使它們得 到更多的運(yùn)用。 關(guān)鍵詞： 接收機(jī)；超外差接收機(jī)；混頻器；中頻放大器 Abstract HE SUPERHETERODYNE RECEIVER INTERMEDIATE FREQUENCY AMPLIFIER CIRCUIT DESIGN Abstract This topic research the superheterodyne receiver intermediate frequency amplifier circuit. Superheterodyne receiver is the use of local produce shock wave mixing with the input sign