本课程设计围绕高频电子线路中调频接收机的构建与优化展开,旨在通过实践加深学生对调频信号处理、放大器及混频器等核心概念的理解。
### 高频电子线路调频接收机课程设计
#### 一、调频接收机的主要技术指标
在设计调频接收机的过程中,需要考虑多个关键技术指标来确保其性能及用户体验。
1. **工作频率范围**:指接收机能接收到的无线电波频率区间。例如,在88至108MHz范围内工作的调频广播收音机,意味着该设备的工作频率也应在此区间内。
2. **灵敏度**:在标准条件下(如调制频率fΩ=kHz、频偏△fm=kHz),使接收机输出端达到额定音频功率和规定信噪比所需的最小输入信号电平被称为灵敏度。越低的输入信号电平意味着更高的灵敏度,例如,典型的调频广播收音机设定其灵敏度为50µV。
3. **中频选择性**:指接收机能从众多频率中准确挑选目标信号的能力。一般而言,调频收音机会有±100kHz的6dB带宽,并且在±200kHz处应具备至少40dB以上的抑制能力;而手机则通常为±5kHz和±10kHz时需达到同样标准。
4. **中频抑制比**:这是指接收机对输入信号是其本振频率(fI)的抑制效果,计算公式为IFR=20㏒(VIFVS),其中VS代表灵敏度电平而VIF是指在输出功率达标时需施加于输入端的中频信号水平。单位以dB表示,数值越高则表明更强的抑制能力。
5. **镜像频率抑制比**:这是指接收机对与目标信号同频道但相反方向上的干扰(即“镜像”)进行屏蔽的能力。计算公式为IRR=20㏒(VjVS),其中VS同样代表灵敏度电平,而Vj则是使输出功率达标时输入的镜频信号水平。
6. **音频响应**:在标准调制条件下和规定输入信号强度下,接收机低频段至高频段内音量变化规律称为其音频响应特性。
7. **额定输出功率**:指当负载连接到接收机上并达到指定失真度或非线性状态时所能提供的最大不失真(或给定值)的功率水平。
#### 二、调频接收机组成与工作原理
一个典型的调频收音装置主要由以下部分构成:
- **天线**:用于捕捉空中传播的高频信号。
- **输入选择器电路**:通过LC谐振回路来筛选特定频率范围内的信号。
- **第一混频器**:将接收到的无线电信号与来自第一个本地振荡源产生的固定频率进行混合,生成一个中频(IF)信号。
- **第一级IF放大器**:对上述生成的第一中级信号实施初步放大处理。
- **第二混频器**:再次利用另一个本机振荡源来进一步转换先前的中频信号至第二个固定的中频值。
- **第二级IF放大器**:继续提升信号强度以准备后续解调过程。
- **鉴频器**:负责从调整过的中间频率载波上提取原始音频信息。
- **低频功率放大器**:增强已恢复的声音信号,以便通过扬声器播放。
工作时,接收机会利用两次混频操作将不同频率的射频频段转换为固定中频值,并随后进行解调及放大处理以供用户收听广播节目或通信内容。
#### 三、单元电路设计
1. **选频谐振回路**:采用LC串联谐振结构来完成信号选择。根据所需中心频率(例如f=13.3MHz)的要求,计算得出适当的电感L和电容C值以实现目标共振特性。
2. **本机振荡器设计**:
- 第一本振选用石英晶体作为等效的高频电感元件来构成皮尔斯式振荡电路,并设定其工作频率为24MHz;
- 对于第二级混频,同样采用晶片震荡源并配以相应的电容形成回路结构,其输出频率则定位于10.245MHz。
3. **中频滤波器**:选择适合的滤波元件来保证信号纯净度的同时达到最佳过滤效果。
4. **鉴频电路设计**:用于从解调后的中频载波上获取音频信息并进行传输。