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1、 3 指导老师：学生姓名：班级：学号：完成日期：2010 年 12 月 26 日 3 高频电子课程设计报告 一、课程设计目的 本课程设计是作为高频电子线路课程的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课程内容，基本掌握高频电子线路设计和调试的方法，增加模拟电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。按照本学科教学培养计划要求，在学完专业基础课电路与电子技术后，应安排课程设计教学实践项目，其目的是使学生更好地巩固和加深对专业基础知识的理解，学会设计中、小型电子线路的方法，独立完成调试过程，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路分析和设计能力。通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新
2、，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。此次课程设计，我选择的课题为：超外差式收音机原理分析与调试。通过本课题设计与装配、调试，提高学生的实际动手能力，巩固已学的理论知识，能够使学生建立无线电接收机的整机概念，了解接收机整机各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算接收机的各个单元电路：输入网络、变频级、中放级、检波级及音频放大器。初步掌握小型调幅波接收机的调整及测试方法。二、设计要求和设计指标 超外差式 AM 接收机设计参数：1)接收 AM 信号频率范围 535kHz1605kHz;2)调制信号频率范围 100Hz15kHz;3)最大不失真功率100mW;3 4)镜像抑制比优于 2
3、0dB;5)接收机灵敏度1mV;6）电源：3V 单电源供电 此外,还要适当考虑接收机的效率,输出波形失真等。三、超外差式收音机原理分析（一）七管超外差收音机原理框图 （二）七管超外差收音机电原理图 3（三）七管超外差收音机电原理图分析 1、功放级、前置低放级原理（1）如原理图示，功放级是由 BG6、BG7 和输入变压器 B3 组成的乙类推挽功放电路（即有输入变压器和但无输出变压器功率放大电路也称 OTL 电路）。在原理图中，对直流通路而言，BG6、BG7 是相互串联的，如图 2 示；对交流通路而言，BG6、BG7 是相互并联的，如图 3 示。R17、R18 为分别为 BG7、BG6 的上偏置电
4、阻，C21、R16、C17 为电源退耦电路，C19 为消振电容，C20 输出耦合电容，同时它与 R15构成 BG4 的交流负反馈。前置放大器是 BG4、BG5 两级直耦式放大器组成的，R12 为 BG4的直流负反馈电阻，同时也是它的上偏电阻,R13 为 BG4 的集电极负载和 BG5 的上偏电阻，C16 为输入耦合电容。（2）由原理图知，BG6、BG7 对交流而言是并联的且都为射极输出器，BG7 级为实际上的射极输出器，BG6 为等效的射极输出器。因为，当信号为负半周时，BG7 导通、BG6 截止，电源通过 BG7、扬声器给 C18 充电，充电路径为：扬声器 3；当信号为正半周时，BG7 截止
5、、BG6 导通，BG6 导通时的电源是靠 C18 在信号为负半周时充的电压而提供的，此时电路可等效为如图 4 示。因此，BG6 为等效的射级输出器，所以，BG6、BG7组成的功放级都可看成是射级输出器。又因对交流而言，两管是并联的，而射级输出器的优点之一是输出阻抗低，所以，功放级可直接与扬声器相连，不需要输出变压器进行阻抗变换。2、电源退耦电路原理 在一些放大器中，常使用电池作为电源，比如收音机，当电池失效时，其电源内阻 R0将会变大，由此可能引起放大器的自激振荡，为消除这种自激，常采用电源退耦电路。退耦是指去掉两部分之间的有害联系，与耦合作用相反。图 5 是两级阻容耦合放大器，R0是电源 V
6、CC的内阻。设在某瞬间输入信号 ui的瞬时极性为上下，则电路上各点的瞬时电压极性和T1、T2 的集电极交流电流分量 ic1、ic2 的瞬时流向如图 5 所示。当 ic1和 ic2 流过内阻 R0时，就会在 R0上产生交流电压降，由于 ic1ic2，可认为这时在 R0上产生的交流压降主要是 ic2产生的，其瞬时极性为上下。uf 对于第二级放大器来说相当于负反馈电压，如图 6 示。3 uf 对于第一级放大器来说相当于正反馈电压，如图 7 示。它通过Rb1 加在 T1的 be 结上，uf 和 ui的假定极性同相位，因而构成正反馈。当两级阻容耦合放大器的增益较高时，这种正反馈就足以引起自激振荡，此振荡
7、是有害的，应当避免。3、变频器原理 变频是一种频率变换过程，即把载波频率为高频的调幅信号变为载波频率为中频的调幅信号的过程称为变频，完成频率变换的电路称为变频器。收音机图纸中实际电路：R1、R2为 BG1变频级的偏置电阻，确定 BG1的静态工作点，使其稳定地工作在非线性区。C5为基极高频旁路电容，BG1为共基极电路，C2为输入回路的高频补偿电容，C1a、L1组成输入调谐回路，由它选择某一电台的调幅信号，再经 L1、与、L2的互感耦合到晶体管 BG1 的基极；L4、C1b组成本机振荡回路，C3 为高频补偿电容，C4为垫整电容。本机振荡信号由 L4的抽头位置通过 C6注入变频管的发射极。L3为产生
8、振荡所必需的反馈线圈，L3圈数很少，对振荡的影响不大。而 L5、C7是接在变频管的集电极，谐振于 465KHZ，根据并联谐振曲线知，它对最低的振荡频率535+465=1000Hz，也几乎是短路的，所以只要将 L3和 L5C7分别看成短路,那么该振荡电路就是一个变压器反馈共基调射型自激 LC 振荡器。4、中和电路原理 在晶体管内部，集电极与基极之间存在着几个微法甚至十几个微 3 法的结电容 CbC，当晶体管工作频率较高情况下，极间电容 Cbc 相当于短路线，此时集电极电压与基极电压之间的相位关系就会由工作在低频时反相关系转变为同相关系，从而构成寄生正反馈，产生自激振荡。所谓中和就是中和由于晶体管
9、结电容 Cbc的存在而产生的 icb。从而达到自激振荡的目的，如 8 图示。中周变压器的初级中间抽头 4 是接电源负极，这样做的目的有两点：一是可以提高晶体管的输出阻抗，使之与下一级的输入阻抗相匹配，更重要的是可以减小晶体管的输出阻抗对谐振回路品质因数的影响；二是由于 4 端接E 就使 3、5 两端的相位对 4 而言极性恰好相反，中和电容N 接在管子的基极与中周的 3 端之间，此时 icb 与 iN 的方向相反，若N 的大小选择的合适就能使 iNicb 从而达到最佳中和，消除自激振荡。5、检波原理 本收音机原理电路中，2AP9 为检波二极管，C13 为 465KHZ 滤波电容，C8 为音频滤波
10、电容，R8、R9 为检波电阻。C13 的充电回路：BZ33 次级的上端 _13iivCDv BZ33 次级的下端。C13 放电回路：分二路，一路是 C13 右 R5R4EC13 左，另一路是 C13 右 R8R9C13 左。6、自动增益控制电路也称 AGC 电路原理 AGC 的作用：使收音机接收不同的电台信号强度变化较大时，使其输出的音量变化较小，使同一电台的音量不致于明显地忽大忽 3 小地变化。是因为当接收强电台时，AGC 电路负反馈作用很强，使得收音机的增益自动减低不致于使后级过截而失真；当接收弱电台时，AGC 电路不起作用或作用甚微，对放大器的增益基本上无影响。这样当调谐电台时各电台的音
11、量相差的幅度就可以减少，同一电台特别是远地电台发出的无线电波，尤其是短波时刻在忽大忽小地变化而影响收音机的质量，AGC 电路则能自动地减小这种影响，如图 9 示。R5、C8 为 RC 滤波器，另外 R5 还起负反馈作用。没有信号时，M 点正、N 点负、点负；有信号时，检波后的音频脉动直流通过二极管DR8R9地BZ3 次级的下端，此时，点正、点负、点正，点的电压极性与原来的相反，导致Q点电位下降，故 VBG2B随之下降。由于在一定范围内三极管的实际放大量随发射结正向偏压VBE大小而变化，VBE大放大量也大，因此自动增益控制就是利用检波输出的音频脉动直流成份在电位器上产生的反馈压降的大小来控制 B
12、G2 发射结正向电压的大小，从而改变 BG2 的增益的，因此，AGC电路实质上是一种负反馈电路。四、超外差式收音机的安装与调整（一）安装与焊接的注意事项 1、安装注意事项：一般情况下，电路中的带“”的电阻用一个小于它的阻值的固定电阻和一个电位器串联起来代替它，接入电路，等调试符合要求后，3 再用一个固定电阻换上。注意电解电容的有正负极性之分、三极管的管脚排列（有时不遵循它的排列一般规则）及三个中周的型号（它们的技术参数比如通频带、选择性不同，若装错会影响收音机的性能）。安装顺序：功放前置放大变频级二级中频放大检波。在元器件较为密集的地方，应将不怕烫的元器件先安装，怕烫的元件（如晶体管）后安装，
13、同一个单元电路中应先安装大型或持征元件，以它作为参考点，后安装小元件。2、调试注意事项：(1)测试各级静态电位时，红表笔接电源的正极，黑表笔依次测试各级的电位。(2)原理图中 BG7 的集电极与电源的负极之间有“”，意思是在线路板上它是断开的它是用来调试 BG7、BG6 的集电极电流用的，待调试完毕，再将两者连接起来。（二）安装与调试 1、安装步骤：先装功放级即以后的部分，再装前置级即至之间的元器件。2、调试步骤（1）调静态工作点 目的：使各级三极管都处在工作状态（BG2BG7 处于放大状态，BG1 处于放大、振荡状态）。方法：调收音机电路图中带“*”号的电阻（用一个小于电路图 3 中标示值的
14、电阻和一个同数量级的电位器串联接入带“*”号的位置），使各级电位或电流达到图中标示的值后，将此电阻和电位器焊下，用万用表的欧姆档测其总阻值，并用一个固定的电阻代替之，安装于带“*”号的位置。具体：R17、R18 用 390+1K(电位器)串联代替；R1、R4、R15 都用 10K+47K(电位器)串联代替（2）调中频 目的：使三个中频变压器都准确谐振于 465KHZ 上。方法：将 465KHZ 的中频调幅波信号输出线的非接地端接入 BG1的基极，地线接至电池的负极，将双连电容全旋进去，用无感起子依次调整 BZ3、BZ2、BZ1 的磁芯位置，以改变其电感量，使 BG2 的射极电位最小（或使声音达
15、最大而且不刺耳）。由于前、后级之间相互影响，反复调整几次。（3）对刻度（调整振荡回路的电感、电容）目的：使双连电容全部旋入至全部旋出时，收音机所接收的信号频率范围正好是整个中波段 535KHZ 1605KHZ。方法：接收 535KHZ 的调幅波信号（将信号输出线的非接地端靠近磁性天线，地线接至电池的负极），将刻度盘旋至 535KHZ 处，用无感起子调整振荡回路的线圈 B2 的磁芯位置，以改变其电感量，使 BG2 的射极电位最小（或使声音达最大而且不刺耳）。接收 1605KHZ 调幅波信号（将信号输出线的非接地端靠近磁性天线，地线接至电池的负极），将刻度盘旋至 1605KHZ 处，调振荡回路的补
16、偿电容 C3（拉线电容），使 BG2 的射极电位最小（或使声音 3 达最大而且不刺耳）。由于高、低端之间相互影响，反复调整几次。（4）调统调（调整输入回路的电感、电容）目的：使本机振荡频率与输入回路频率的差值恒为中频 465KHZ。方法：接收 600KHZ的调幅波信号（将信号输出线的非接地端靠近磁性天线，地线接至电池的负极），将刻度盘旋至 600KHZ的刻度处，调输入回路的线圈 B1 在磁棒上的位置，以改变其电感量，使BG2 的射极电位最小（或使声音达最大而且不刺耳）。用蜡烛将线圈B1 固定。接收 1500KHZ的调幅波信号（将信号输出线的非接地端靠近磁性天线，地线接至电池的负极），将刻度盘旋
17、至 1500KHZ的刻度处，调输入回路的补偿电容 C2（磁可调电容），使 BG2 的射极电位最小（或使声音达最大而且不刺耳）。由于高、低端之间相互影响，反复调整几次。五、性能测试 1、静态工作点的测试 将收音机的调整的无电台信号的位置，用万用表毫安档分别测量变频管、一中放、二中放、及低放部分静态工作点电流。并与标准值比较。测量标准：（偏差小于 20%）A：四个点都合格且偏差小于 10%。B：四个点都合格且偏差小于 20%。3 C：三个点合格且偏差小于 15%。D：三个点合格且偏差小于 20%。E：合格点数小于 3 个（20%）。2、整机功率及输出功率的测定 将万用表的电流档串入收音机电源回路。
18、将低频信号发生器接入音量电位器的上端，音量开到最大，输入 1KHz 正弦波信号，在扬声器 BL 的两端用示波器测量 1KHz 正弦波信号的峰-峰值，调整输入信号的峰值，使输出正弦波信号的波形在失真小于 5%的情况下达到最大，测量此时电源电路的输出电流，就得到整机最大功率。测量标准：(2.6V 时，整机电流为 14mA)A：数值差低于 5%。B：数值差低于 10%。C：数值差低于 15%。D：数值差低于 20%。E：数值差高于 20%。将低频信号发生器接入音量电位器的上端，音量开到最大，输入1KHz 正弦波信号，在扬声器 BL 的两端用示波器测量 1KHz 正弦波信号的峰-峰值，调整输入信号的峰
19、值，使输出正弦波信号的波形在失真小于 5%的情况下达到最大，测量此输出正弦波的峰峰值，并与标准值比对。测量标准：(2.6V 时，扬声器 BL 的两端电压峰峰值约 1.6V)A：数值差低于 5%。3 B：数值差低于 10%。C：数值差低于 15%。D：数值差低于 20%。E：数值差低于 20%以下。3、灵敏度测试 将高频信号发生器接入选频回路的 a 端，输入 1000KHz、调制频率=1KHz、Ma=0.3 的 AM 波信号，在 VT3 的发射极用示波器测量1KHz 正弦波信号的峰-峰值，调整输入信号的峰值，当示波器上 1KHz信号峰-峰值为 1mV，测此时输入信号峰峰值，以此作为接收机的灵敏度
20、指标。测量标准：(1.5mV)A：数值差高于 5%以内。B：数值差高于 10%以内。C：数值差高于 15%以内。D：数值差高于 20%以内。E：数值差高于 20%以上。4、接收频率范围的测试 将可变电容 CA 全部旋出，用示波器测试 C2 的右端，读出本机振荡的高端频率；然后将可变电容 CA 全部旋入，用示波器测试 C2的右端，读出本机振荡的低端频率；两个频率各减去 465KHZ，得到该机的频率覆盖范围。中频段标准值为 535KHz1605KHz。测量标准：3 A：535KHz1605KHz。B：带宽超出 535KHz1605KHz 范围，但包含整个接收频段。C：上偏或下偏 20%以内，带宽达
21、到 1070KHz。D：上偏或下偏 20%以内，带宽达到 1000KHz。E：上偏或下偏 20%以上，或带宽低于 1000KHz。注：此 处 测 试 以 本 振 频 率 为 准；合 格 本 振 频 率 范 围 为：1000kHz2070kHz。六、课程设计总结 这次课程设计前后持续一周，我们设计的是七管超外差式收音机。在课程设计之前，我们通过各个渠道查找资料后分析验证，经过多次的修改与整理，做出了如上的设计思路。这次的课程设计本应是由我们自己全部设计，但由于我们基础有限，而且我们的课程设计时间有限，所以我们选用了 NT7B(七管)收音机实验套件。由于未能参加刻电路板这一程序，也导致我们队真题的
22、电路图和元件缺乏认识。尽管如此，但我们严格按照设计实验的要求操作，对于实验原理的掌握起到了同样的作用，而对调试过程中出现问题的处理也极大地加强了我们的动手能力。通过这次课程设计，我们更好的巩固和加深了对调频收音机工作原理的理解。通过本课题设计与装配、调试，提高了我的实际动手能力，巩固已学的理论知识，使我建立无线电接收机的整机概念，了解接收机整机各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算接收机的各个单元电路：输入网络、变频级、中放级、检波级及音 3 频放大器。初步掌握小型调幅波接收机的调整及测试方法。同时也学会了更多的基本的实验技能，极大地提高了运用理论知识解决实际问题的能力。七、参考文献 沈伟慈 通信电路（第二版）西安电子科技大学出版社 戴峻浩 高频电子线路指导 国防工业出版社 曾兴文 陈健 高频电子线路辅导 高等教育出版社