1、 本科毕业论文调频接收机的电路实验学生姓名： 指导教师：所在学院： 所学专业： 中国长春2016 年 5 月I摘 要调频接收器，即依靠天线接收空中的频率调制信号,并经过调谐放大及鉴频将此信号还原为与原始信号成比例的信号的装置。调频接收器采用谐振频率设为 6.3MHZ 的双调谐回路谐振放大器作为接收端的小信号调谐放大器，由相位鉴频器对调谐放大后的信号进行鉴频，鉴频后得到与发射端原始信号成比例的信号，将此信号送至低频功率放大器进行放大，最终声音信号通过扬声器发出。上面提到的各模块的性能和各项指标已被测试，各模块也已经倍调试成功，整合各模块组成调频接收机，最终实现了与已有的调频波发射器的联调。关键词
2、：调频接收电路；谐振放大器；鉴频；联调IIAbstractThe frequency-modulated receiver is a machine that receive frequency-modulated wave in the air through antenna and then restore the signal to original signal (be in proportion to original signal) through signal-tuned amplify and frequency demodulation . The Double resona
3、nce circuit resonance amplifier whose resonant frequency is set to 6.3 MHz as the Small signal tuned amplifier in the receiving terminal, and the phase-shift discriminator for frequency demodulation .After these processes the signal that be in proportion to original signal was provided. The signal w
4、as amplified through low frequency power amplifier .Finally ,the signal was send out by a loudspeaker .This article discussed the properties and indicators of all these modules .All these modules was integrated to a whole frequency-modulated receiver .A whole frequency modulation telecommunication s
5、ystem was got after the frequency-modulated receiver and the receivers and pre-existing emitters joint debugging.Keywords: Frequency-modulation receiving; Resonance amplifier; Frequency demodulation;Joint debuggingIII目 录摘 要 .IAbstract .II一、绪论 .11.1 引言 .11.2 本文研究内容 .1二、调频接收机概述 .2三、高频小信号谐振放大器 .33.1 单调
6、谐回路谐振放大器 .33.2 双调谐回路谐振放大器 .6四、鉴频器 .94.1 鉴频器 .94.2 相位鉴频器 .9五、低频功率放大器 .13六调频通讯系统的联调 .14七、总结 .17致谢 .18附录 .19参考文献 .21东北师范大学本科毕业论文1一、绪论1.1 引言信息的传输在人类生活中是不可缺少的，进入 19 世纪之后，人们发现电能够沿着导线以光速传播，这一发现为信息快速、远距离的传播提供了基础。利用电能传输信号的最初形式是有线电报，随后又出现了有线电话。对电磁波研究的发展导致了了无线电的发明 。无线传输中信号的发射和接收都需要使用天线，关于天线的理论中，为了起到有效地发射无线电波的作
7、用，天线的尺寸应和信号的波长成正比，即和信号的频率成反比（v=f） 。由于需要传送的信息即基带信号的频率大多比较低，信息频谱最高频率与最低频率的比值也即相对带宽比较大，比如音频信号的频率为 20 至 20kHz，其相对带宽高达 1000 倍 。由此，如果直接发射基带信号，就算不考虑架设大尺寸天线的高成本与可能性，定长的天线也无法覆盖巨大的相对带宽，无法发射出全部频谱。发射高频的正弦波方便建造天线，但它并不是我们要传输的信息，这也就是为什么完成无线电通信需要“调制” 的方法。调制的过程是把基带信息加载到高频正弦波上，这里把高频信号作为一种运载工具，所以称之为“载波”。在中心频率上移了几个数量级后
8、，天线过长的相对带宽也相对下降了几个数量级，解决了天线带宽覆盖问题。由于无线信号在传递过程中发射的是经过调制的信号，在接收时为还原成原信号应对信号进行解调，又由于天线接收到的电磁波很微弱，所以接收端又需要对接收到的信号先进行放大再进行解调，解调后的信号还要再进行适当的低频放大。以上这些就是无线电信号的发射与接收过程中调制与解调的作用。一个载波有三个参数：频率、幅度、初相角可以用于改变，与之对应连续波调制方式也可以分为三种：即调幅（amplitude modulation，AM） 、调频（frequency modulation，FM ） 、调相（phase modulation ，PM ） 。
9、1.2 本文研究内容本文对调频接收器的各个单元电路进行了调试，并测量了它们的各项技术指标。a. 本论文完成了对高频小信号谐振放大器的调试，测试了单调谐放大电路和双调谐放大电路的幅频特性曲线，并计算了它们的各项指标。对它们进行了对比和选择，最终选择了双调谐放大电路作为高频小信号谐振放大电路。b. 完成了对斜率鉴频器的性能的测试，绘制出鉴频特性曲线。c. 完成了对低频放大器的调试。东北师范大学本科毕业论文2d. 将以上各部分级联在一起组成调频接收器，并实现了调频发射器和调频接收器的联调。二、调频接收机概述调频，即频率调制，已调频的瞬时频率与调制信号成比例的变化。而在调频波的接收中，从接收到的调频波
10、中取出原来的调制信号，我们称之为频率检波，也叫作鉴频，与之对应，用于频率检波的部分就被称为鉴频器。调频波中，高频振荡频率的变化量包含了调制信号，调频波的解调任务是经频率检波还原出与发射端的输入信号成比例的信号。频率检波相当于频率调制的逆过程，要求鉴频器输出端的波形要与鉴频器输入端的瞬时频移成线性关系。调频波的接收部分还需要先将接收到的信号进行选频放大，所以包括了高频小信号谐振放大器。在经过鉴频器的频率检波之后还需对得到的信号进行低频放大，所以调频波的接收部分也包括了低频功率放大部分。综上，本文中的调频接收器电路包括高频小信号谐振放大器、鉴频器、低频功率放大器这三个主要模块。调频接收机工作的过程
11、可用图 2.1 表示。天线接收调频波高频小信号谐振放大器相位鉴频器选频放大低频功率放大器鉴频放大扬声器发声图 2.1 调频接收机东北师范大学本科毕业论文3三、高频小信号谐振放大器在无线通讯的接收中往往会面对这样的问题：不仅接收到的信号较弱，而且信号高频中又往往掺杂着许多干扰信号。我们希望滤过干扰信号得到较为纯净的信号，所以将有用的信号放大，同时抑制干扰信号。这也是我们选用调谐放大器的原因。高频小信号谐振放大器是最常用的选频放大器之一，它对某一特定的频率的信号进行放大。高频小信号谐振放大器，小信号指输入信号的电压很小，一般都在 V 至 mV 级别，放大时放大器工作在线性范围内。而谐振放大器的集电
12、极是如 LC 谐振回路的谐振回路，正是这一特点决定了电路对频率的选择。小信号调谐放大器放大了信道中的高频小信号，对谐振频率的信号具有最强的放大作用，而对其它远离谐振频率的信号的放大的效果并不明显，它在无线电通信设备中的应用非常广泛，是其中的主要电路。高频小信号放大器按调谐回路区分，可分为单调谐放大器、双调谐放大器和参差调谐放大器。我们主要讨论单调谐放大器和双调谐放大器，分别测量他们的幅频特性。测量幅频特性通常有两种方法：扫频法和点测法。扫频法是直接用扫频仪显示放大器的幅频特性曲线的方法，扫频法简单直观，方便直接观察放大特性曲线，但局限在于需要扫频仪。点测法用示波器进行测试，需要在保持输入信号幅
13、度不变的同时改变输入信号的频率，观察输出波形的变化，测出与频率相对应的输出电压幅度，然后以输入频率为横轴，输出电压为纵轴画出频率与幅度的关系曲线，这条曲线即为小信号调谐放大器的幅频特性曲线。由于我们没有扫频仪，本文中的调试方法均选用点测法。主要测量的技术指标为中心频率，通频带及带宽和矩形系数等其中矩形系数描述了滤波器在截止频率附近响应曲线变化的陡峭程度，它的值是 20dB带宽与 3dB 带宽的比值(2 f0.1)/ (2 f0.7)，矩形系数越小，幅频特性曲线越接近矩形，滤波的效果越好 。3.1 单调谐回路谐振放大器实验中用到的单调谐回路谐振放大电路的实际电路用 Multisim 软件绘制出如
14、图 3. 1，图中晶体管 T1 起放大信号的作用 R1、 R3、 R5 为三极管 T1 的直流偏置电阻，用以保证晶体管工作于放大区域，且放大器工作于甲类状态。L 1、 L2、 C4、 C5 与 L3、 L4、 C7、 C9 连在一起作为放大器的集电极负载起选频作用，调节可变电容 C5、 C7 则可以调节电路的中心频率。调节底板上的“ 调谐” 旋钮用来改变变容二极管 D1、D 2 上的电压，并联二极管以达到增大变容二极管的容量的目的，以此来达到对回路的调谐。三极管 T2 和 R6、 R7、 R8 一起组成放大电路，对信号进行进一步的放大，最终通过 output 口输出。东北师范大学本科毕业论文4
15、图 3.1 单调谐回路谐振放大器电路图实验中我们对该电路测试了其幅频特性曲线，得到其谐振频率、谐振放大倍数、矩形系数。测试单调谐放大电路的幅频特性方式如下：先将将高频信号源频率调整为 6.3MHz：调整调谐放大器的谐振回路的电容，用示波器监视输出，当放大器的输出为最大值时，回路谐振于 6.3MHz。然后用示波器的通道 1 检测，保持高频信号源输出幅度为 200mV，并将此输出接至单调谐放大器的输入口。在此基础上改变高频信号源的频率，用示波器的通道 2 监视单调谐放大器的输出，得到与频率相对应的单调谐放大器输出的电压幅值，谐振时示波器图像如图 3.2 所示，处于边界频率时的图像如图 3.2 所示
16、。随输入信号的频率 f 变化输出电压 U 及计算出的放大倍数 AV的结果如表 3.1。表 3. 1 单调谐放大电路的幅频特性f（MHz）5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 5.9 6.0 6.1 6.2U（mV） 510 780 800 1000 1000 1300 1600 2000 2600AV 2.55 3.90 4.00 5.00 5.00 6.50 8.00 10.00 13.00f（MHz）6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7.0 7.1U（mV） 3000 2600 2000 1600 1000 1000 800 600 570东北师范大学本科毕业论文5
17、AV 15.00 13.00 10.00 8.00 5.00 5.00 4.00 3.00 2.85图 3.2 谐振时单调谐放大器输出 图 3.3 边界单调谐放大器输出然后以输入频率为横轴，输出电压为纵轴画出频率与幅度的关系曲线,如图 3.4，此图是用 Matlab 软件画出的，绘图的程序在附录 1 中。图 3.4 单调谐回路谐振放大器的幅频特性由图和表可以分析出单调谐谐振放大器的技术指标如下：a 由图和表可以直观的看到我们运用的单调谐回路的谐振频率 f0 为 6.3MHzb 谐振点的电压增益 Av0 为 15。c 如图所示做一条平行于横轴，纵轴坐标为谐振放大倍数 1/ 的平行线，此线和幅频特
18、2性曲线交于两点，从图上可以得到这两点的横坐标分别为 6.12 和 6.48，由此可以得到单调谐回路的下限截止频率 fL 为 6.12Hz，上限截止频率 fH 为 6.48Hz，带宽 2 f0.7 为360kHz。e 矩形系数 Kr0.1=(2 f0.1)/ (2 f0.7)，2 f0.7 的值为 360kHz，2 f0.1 的值大于图上最宽处东北师范大学本科毕业论文6的 2800 kHz，所以矩形系数大于两者相除得到的 7.78。3.2 双调谐回路谐振放大器图 3.5 双调谐回路谐振放大器电路图双调谐回路是指有两个调谐回路其中靠近“信源”端（如晶体管输出端）的那个回路称为初级回路；另一个靠近
19、“负载”端（如下级输入端）的回路则称为次级回路。两个回路之间可以采用互感耦合也可以采用电容耦合。相较于单调谐回路，双调谐回路的谐振曲线更接近于矩形，我们称它的矩形系数比较小。除此之外双调谐回路放大器还拥有频带宽，选择性好的优点。本次实际应用的双调谐回路谐振放大器的电路图如图 3.5 图中接收天线用于构成收发系统时接收发方发出的信号（实验时也可以通过 input 口输入信号，最后联调时用天线） 。变压器 Tr 和电容 C1、C 2 组成输入选频回路。R 1、R 3、R 5 为三极管 T1 的直流偏置电阻，用以保证晶体管工作于放大区域，且放大器工作于甲类状态。L 1、L 2、C 4、C 5 组成初
20、级回路，L3、L 4、C 7、C 9 组成次级回路，两回路之间用电容 C6 耦合，起到选频的作用。调节底板上的“调谐”旋钮用来改变变容二极管 D1、D 2 上的电压，并联二极管以达到增大变容二极管的容量的目的，以此来达到对回路的调谐。三极管 T2 和 R6、R 7、R 8 一起组成放大电路，对信号进行进一步的放大，最终通过 output 口输出。实验中我们对该电路测试了其幅频特性曲线，得到其谐振频率、谐振放大倍数、矩形系数。测试双调谐放大电路频率特性的方式如下：先将将高频信号源频率调整为 6.3MHZ：调整调谐放大器的谐振回路的电容，用示波器监视输出，当放大器的输出为最大值时，回路谐振于 6.3MHZ。
