【正文】 ............................................................ 28 多級(jí)中頻放大器 ................................................................................................ 29 中頻放大器主要技術(shù)要求 ......................................................................................... 29 增益 .................................................................................................................... 29 選擇性 ................................................................................................................ 29 通頻帶 ................................................................................................................ 30 穩(wěn)定性 ................................................................................................................ 30 中頻放大器電路的設(shè)計(jì) ............................................................................................. 30 參數(shù)要求 ............................................................................................................ 30 設(shè)計(jì)步驟 ............................................................................................................ 31 設(shè)計(jì) .................................................................................................................... 31 本章小結(jié) ...................................................................................................................... 37 第五章 總結(jié) ......................................................... 38 致謝 ................................................................ 39 參考文獻(xiàn) ............................................................ 40第一章 緒論 1 第 一 章 緒論 課題背景及其意義 超外差接收機(jī)是 使 用本地產(chǎn)生 一個(gè) 振 蕩波與輸入 的頻率 信號(hào) 進(jìn)行 混頻， 然后 將 這個(gè) 輸入信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)換成某一個(gè) 確 定的頻率的方 式 。 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(hào)的接收 中 ，并且廣泛應(yīng)用到技術(shù)測(cè)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。隨著無線電子產(chǎn)品的增多，無線 電 通信技術(shù)的運(yùn)用也 越來越廣泛 。在研究接收機(jī)過程中，我們對(duì)接收機(jī)的要求也越來越高，比如接收機(jī)的價(jià)格，電路集成度以及工作頻率等等。在超外差式接收 機(jī) 系統(tǒng) 結(jié)構(gòu) 中，從天線 端口 接收信號(hào)后， 通 過高頻放大器進(jìn)行放大，同時(shí)與本地振蕩器 發(fā)出 的信號(hào)一 塊兒 在混頻器中進(jìn)行混頻，混頻后則產(chǎn)生 了 所需的中頻信號(hào)，最后通過檢波器 檢波以及低頻放大， 提取所需要的信號(hào)。 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。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前，單片射頻收發(fā)機(jī) 正在迅速的發(fā)展中 ，為 了 解決無線通信技術(shù)應(yīng)用的問題提供了 比較 有效的 幫助 。 然而這樣也提高了對(duì)接收機(jī)性能較高的 要求，同樣也加大了設(shè)計(jì)難度。 接收機(jī)的設(shè)計(jì)要求是以最低的 成 本以及低功率來接收和處理信號(hào)， 同時(shí)確保接收機(jī)正常 穩(wěn)定的工作。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。如今，超外差接收機(jī)原理被運(yùn)用到很多電子產(chǎn)品中，比如藍(lán)牙技術(shù)、 GPS 導(dǎo)航技術(shù)等，如圖 11 和圖 12 就是藍(lán)牙接收機(jī)和 GPS 接 收機(jī)的基本原理框圖。 論文結(jié)構(gòu)為： 第一章為緒論部分， 著重 介紹的是課題的背景意義 以及課題目 前的研究現(xiàn)狀。 同時(shí)介紹了本課題設(shè)計(jì)中所運(yùn)用到的Multisim 仿真軟件 .綜合分析后，確定本課題所采用的超外差式接收機(jī)系統(tǒng)，符合課題要求，同時(shí)對(duì)超外差接收機(jī)部分電路進(jìn)行設(shè)計(jì)并仿真。 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。 第五章為本課題的結(jié)論。原理框圖如圖 21 所示?；祛l 器 電路 把 輸入信號(hào)的頻率 轉(zhuǎn) 換成 中頻 頻率 ， 此時(shí)頻率 幅值 的 變化 是恒定的 。中頻放大器 則 放大頻率 信號(hào)的幅度 ，直到滿足 檢波器 中 所要求的 頻率 大小 為止 。低頻放大器 通過 電壓放大 并 檢測(cè) 之前提取出來的 音頻信號(hào) 。 因?yàn)?天線接收的高頻信號(hào) 全部 都是通過 混頻電路轉(zhuǎn)變 成恒定不變的 中頻頻率，然后再 進(jìn)行 放大， 所以接收機(jī)系統(tǒng)的靈敏度以及選擇性都比 較好，性能 也更 加 穩(wěn)定。 該 方 式可以很大程度上提高 遠(yuǎn)程通信 的接收 高頻率信號(hào) 和 弱信號(hào)的 能力 。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(hào)的接收 中 ，并且廣泛應(yīng)用到技術(shù)測(cè)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。這兩個(gè)信號(hào) 是由一個(gè) 混頻器混 合 ，輸出 不同的頻率 的成分被稱為中頻信號(hào) ， 即 fI=fLfc 為中頻頻率。 中頻信號(hào)除中心頻率由 FC網(wǎng)絡(luò)變換，頻譜結(jié)構(gòu)和輸入信號(hào)基本上是相同的， 中頻信號(hào) 實(shí)現(xiàn)了線性 搬移 過程 。而超外差原理主要 是 運(yùn)用在超外差接收機(jī)中（如圖 24） 第二章 接收機(jī) 6 圖 23(a) 混頻前后波形 圖 23(b) 中頻放大前后波形 圖 24 超外差接收機(jī)原理 結(jié)構(gòu) 框圖在整個(gè)接收機(jī)工作過程中，經(jīng)過遠(yuǎn)距離傳輸后的信號(hào)，進(jìn)入到接收機(jī)中的信號(hào)就變得非 常虛弱，為了滿足檢波器的正常工作，必須要有足夠大的信號(hào)。在 以 前的接收機(jī)中，大多都采用 高頻放大級(jí)，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。在這種技術(shù)下，我們研究了零中頻接收機(jī)，它通過使用直接變頻技術(shù)，較大程度上抑制了鏡像頻率的產(chǎn)生，因此被稱為近零中頻接收機(jī)。 圖 25 零中頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 如圖所示，接收機(jī)在接收到信號(hào)后，首先經(jīng)過 放大器進(jìn)行放大處理，之后分別進(jìn)入兩條支路和本振信號(hào)進(jìn)行混 合 ，以便產(chǎn)生所需要的基帶信號(hào)，相互交叉的本振信號(hào)便于信號(hào)的有效傳輸。 通過對(duì)零中頻接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分析，可見其有很多優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也存在一 定的 缺點(diǎn)，比如直流偏差、本振泄露和噪聲等問題。 低中頻（近零中頻）接收機(jī) 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。由此低中頻接收機(jī)得到越來越多的生產(chǎn)和應(yīng)用。在低中頻接收機(jī)中， 因?yàn)?鏡頻信號(hào)比第二章 接收機(jī) 8 較大，因此必須 像超外差接收機(jī) 那樣 ， 考慮 其 鏡像頻率的抑制的問題 。以其特有的正交解調(diào)技術(shù)而得到更 多更廣的用 途 。 圖 27 中頻寬帶數(shù)字接收機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 這類接收機(jī)采用寬帶中頻數(shù)字化的工作方式，很大程度上簡(jiǎn)化了電路模塊的設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 降低了成本。與此同時(shí)，在接收機(jī)工作過程中，也存在一些不可避免的問題。 接收機(jī)的技術(shù)指標(biāo) 增益 一般情況下，射頻系統(tǒng)中的增益指的是功率增益 ，很容易和電壓增益混淆。在射頻通信系統(tǒng)中，定義了多種功率，主要有以下幾種： PL：通過負(fù)載獲得的功率； Pin：電路輸入功率； Pavs：信號(hào)源的最大功率； Pavn：電路所能提供的最大功率。 接收機(jī)的選擇性和線性度 通常情況下，在接收機(jī)工作中都存在一定的外界干擾，在這種情況下，接收機(jī)仍能夠選擇所需要的信號(hào)，我們稱之為接收機(jī)的選擇性。在接收機(jī)系統(tǒng)中，中頻信道的調(diào)諧濾波器影響著接收第二章 接收機(jī) 10 機(jī)的 選擇性。良好的選擇性和 接收機(jī)的 線性度 可以提高 接收信號(hào)的質(zhì)量，保證接收機(jī)持續(xù)穩(wěn)定的工作。在實(shí)際的接收機(jī)應(yīng)用中，我們常把接收機(jī)的靈敏度 表示 為 PRFmin，即最小可辨別信號(hào)功率。而在端口網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，則使用噪聲系數(shù)作為這一特性的參數(shù)。作為衡量接收機(jī)接收弱信號(hào)能力的參數(shù)，靈敏度高 低決定了接收機(jī)接計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 收到信號(hào)的強(qiáng)弱。 主要包括了 PCB 設(shè)計(jì)和自動(dòng)布線功能 ， 用于 電路板設(shè)計(jì)和 仿真 測(cè)試。 通過改變電路結(jié)構(gòu)中的元器件的參數(shù)，從而使整個(gè)電路性能達(dá)到最佳的狀態(tài)，方便我們更準(zhǔn)確的研究與測(cè)試。從 Multisim 7 到現(xiàn)在的 Multisim 10，軟件基本上都保留了最初版本的操作界面，相 比 以前的老版本 ， Multisim 10 新增 了 1200 多個(gè)元器件、 500 多個(gè) SPICE模塊 以及 100 多個(gè)開關(guān)電源模塊，因此增加了仿真電路的規(guī)模以及仿真速度。仿真后的結(jié)果也和使用實(shí)際儀器時(shí)差不多。 Multisim 還可以允許在仿真電路圖中添加文本框，這樣就方便了我們對(duì)電路各個(gè)部 分的詳細(xì)研究。 Multisim 振蕩電路在模擬電子技術(shù)的研究中變得日益重要起來。所以這就要求我們根據(jù)實(shí)際的電路結(jié)構(gòu)，使電路產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦波輸出信號(hào)，方便分 析。 第二章 接收機(jī) 12 圖 28 電容反饋式正弦波振蕩仿真電路 圖 29 輸出波形計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 13 假設(shè)需要提高電路結(jié)構(gòu)中的振蕩頻率，則必須減小 L1 值，其中 C1 和 C2 具有分壓作用 . 本課題所用的接收機(jī)結(jié)構(gòu) 超外差接收機(jī) 本次課題研究的是超外差接收機(jī)中頻放大器電路， 采用 超外差式結(jié)構(gòu)，如圖 28所示。而混頻器的另 一端輸入時(shí)接收機(jī)本身產(chǎn)生的一個(gè)正弦電壓，我們稱之為本地振蕩信號(hào) f