湖南工程学院课程设计课程名称高频电子线路课题名称混频与鉴频器设计 专 业电子信息工程班 级 电信 学 号姓 名指导教师熊卓列20 年 6 月 20 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称高频电子电路题目混频与鉴频器设计专业班级电子信息学生姓名学 号指导老师熊卓列审 批任务书下达日期年6 月 6 日设 计 完成日期年 6 月 20 日设计内容与设计要求、设计内容1、混频与鉴频器设计2、以混频、鉴频器模块核心，完成高频调频信号放大、混频、 鉴频和混频本振信号产生电路的设计3、相关元件参数及元件选择要求。二、总体要求1、给出具体设计思路和系统实现的框图，系统总体框图打印出 图纸。2、给出高频调频信号放大、混频、鉴频和混频本振信号产生电 路的具体实现电路，说明其工作原理；对选择回路或滤波器给出元 件参数要求。3、编写设计说明书，所有图纸和说明书均用16K纸打印。三、电路指标要求1、高频调频信号频率30MHZ2、中频载波频率为10.6MHZ5、回路空载品质因素Q=1000四、给定条件1、+V =812V、CC2、主要器件：三极管、电阻、电容、电感若干。主要设计条件1、提供直流电源一台；2、其它必要的仪器和连接导线等；3、计算机。说明书格式1、课程设计封面；2、任务书；3、说明书目录；4、设计总体思路及系统框图；5、电路设计；6、总结与体会；7、附录；10、参考文献；8、电路器件连接总图。进度安排十五周星期一上午：下达设计任务书，介绍课题内容与要求；十五周星期一下午至星期三上午:查找资料，确定总体设计方案,画出整机原理图草图；十五周星期三下午至星期五：具体电路设计；十六周星期一上午至星期星期五上午书写设计报告打印出图纸。十六周星期五下午：答辩。参考文献1-张肃文主编，高频电子线路，高等教育出版社。2. 谢自美主编，电子线路设计、实验、测试华中理工大学 出版社。3. 沈伟慈主编，通信电路西安电子科技大学出版社。1 .总体设计框图与思路52. 各个单元电路设计52.1 高频小信号放大器62.2 混频器电路设计72.3 本机振荡器电路92.4 鉴频器电路 113. 心得与体会134. 附录及元件145. 参考文献146. 总电路图157. 成绩评定表16一设计框图与总体思路混频与鉴频器设计是指以混频、鉴频器模块为核心，完成高频调频信号放大、混频、鉴频和混频本振信号产生，其组成框图如下所示：鉴频器本机振荡器其工作原理是：将接受的信号fl经高频功率放大器放大，进入混频器； 本机振荡器输出的另一高频信号 f2 亦进入混频器，则混频器的输出为含 有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等频率分量的信号。混频级的输出接调频回 路选出中频信号（f2-f1）,再经中频放大器放大，获得足够高增益，然后 鉴频器解调出低频调制信号。由于天线接收到的高频信号经过混频成为固 定的中频，再加以放大。优点：接收机的灵敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。二 各个单元电路设计2.1 高频小信号放大器高频放大器是用来放大高频信号的器件。根据高放的对象是载频信号 这一情况，一般采用三极管做放大器件，而且并联谐振回路作为负载，让 信号谐振在信号载频。这样做的好处是：回路谐振能抑制干扰；并联 回路谐振时，其阻抗很大，从而可输出很大的信号。电路如图 2.1.1 所示, 他不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选 频作用，因此晶体管的负载为LC并联谐振回路。图 2.1.1 高频小信号放大器电路工作原理：从输入接收到的高频信号经过L1、C1、CT1组成的选频 回路，选取有用信号，经晶体管Q1进行放大，由C4、T1初级组成的调 谐回路， 进一步滤除无用信号， 再经过变压器进行放大输出信号 f =30MHZ1高频等效电路图如图：单级放大器的电压放大倍数定义为输出电压 u 与输出电压 u 的比值oiUU UA = o = o c-u UU Uic i根据并联回路中电压变换关系，集电极电压 U 和输出电压 U 之比 Co等于他们在线圈L上的接入系数p和p之比 12由此可得-p p Y12 fe当电路处于谐振频率时jc += 0工jl因此 电路的电压增益为Au0二 g + p 2 g + p 2 g1 oe 2 ie-p p Y12 feg z2.2混频器电路设计混频是将不同载频的高频已调波信号变换为较低的同一个固定载频一般称为中频）的高频已调波信号，但保持其调制规律不变，然后送入 中频放大器。在接收端，它起频率变换作用，最后采用混频方式可以大大 提高接收机性能。在较低而又固定的中频上，还可以用较复杂的回路系统或滤波器进行 选频。它们具有接近理想矩形的选择性曲线，因此有较高的邻道选择性。 如果器件仅实现变频，振荡信号由其它器件产生则称之为混频器。混频器 的实质是非线性电路，通过器件的非线性效应产生新的频率分量，最后通 过滤波器选择出所需要的频率分量，滤除其它的频率分量。晶体管混频器电路如图2.21所示：高频信号fl从基级输入，本振信 号从发射机注入，两种信号相互干扰不易产生牵引现象。对于本振电压来 说是共基电路，输入阻抗较小，不易过激励，因此振荡波形好，失真小。 混频器的实质是非线性电路，通过器件的非线性效应产生新的频率分量， 最后通过滤波器选择出所需要的频率分量，滤除其它的频率分量。图 2.2.1 晶体管混频器电路其中晶体管起信号混频作用，两个输入信号分别f1和f2，电容C6、C9、C10 为信号输入和输出的耦合电容，起隔直流的作用，使前后级的 直流电位不相互影响，保证各级工作的稳定性，电容C8对高频信号相当 于短路，消除偏置电阻R9对高频信号的负反馈作用，提高高频信号的增 益；电阻元件R7, R8, R9决定晶体管的工作点；电路中的电感L2和电 容 C7 组成的谐振电路起选频作用，在产生的组合频率中选择所需要的中 频输出信号。2.3本机振荡器电路本振电路与混频电路一起可以接收到不同载频的各发射台高频已调 波信号变换为同一载频（中频）的高频已调波信号，然后送入中频放大器 进行放大。它一般用 LC 谐振回路来产生一个稳定的本地振荡频率，将这 个稳定的谐振频率与高频放大输出信号混频，得到一个中频信号。电路如图2.3.1所示，本机振荡器的静态工作点主要由R10、R11、R12、 R13决定，为使本机振荡器输出较大的电压，静态电流Icq应较大，但也 不能太大，否则会使振荡输出的波形发生畸变，产生高次谐波，影响混频 级电路的性能。实验表明+Vcc=+6V时，Icq取（0.40.8） mA较好， 电容C13为本机振荡器的输出耦合电容.由于混频管工作在非线性状态，易引起各种信号的干扰，如中频干扰、 镜像干扰等。采用晶振构成的本机振荡电路，可以减小干扰，必要时，在 混频级前加一级高频调谐放大器，可大大抑制镜像干扰。三极管Q2与晶振Y1构成的本机振荡电路称为电容反馈三点式振荡 电路，又称“考毕兹电路”电路的反馈系数F=C13/C11,振荡频率主要 由晶振的频率决定，因此频率稳定度较高，分析表明，振荡频率f0的表 达式为：f - L叫讥式中 Lq 为晶振的等效电感，与频率无关。对于频率为几十兆赫的晶 振，Lq约为几毫亨；c为谐振回路的总电容，由晶振的等效电容CO、 乙Cq与电容C11、C13、C4,共同决定由等效电路图可知：c c cC / = 13 4 11C C + C C + C C11 1311 44 13C (C + C/)q-C + C + C /q0其等效电路图如图下所示o匸Q3R12：-:2.3.2本机振荡器等效电路2.4鉴频器电路在鉴频器部分，采用比例鉴频器，普通鉴频器的线性范围较宽，调整 较易，但在鉴频器前必须加上一级限幅器，而比例鉴频器则不需要但是为 了得到良好的限幅特性，必须仔细调整比例鉴频器的工作状态与电路参 数，也可以在前一级加一个限幅器。所以为简单起见本次设计采用比例鉴 频器，其电路如图 2.4.1所示。图2.4.1比例鉴频器电路原理图如图 2.4.2 所示：吟1DI、fdAUc1R13-+C14Bns yJL -I十asd?s Li+M1 eCl6HHL11sBCl5R141Uo2D2bIF1、J图 2.4.2 比例鉴频器原理图它与相位鉴频器在调频-调幅调频波变换部分相同，但检波器部分有较大变化，主要差别是：1在f - g两端并接一个大电容量C15，其电容量约为10肝，由于 C5和(R3+R4)组成电路的时间常数很大，约为(0.10.2)秒，这样在检 波过程中，对于15Hz以上的寄生调幅有惰性，电容C15 上的 电压来不 及跟着变化，而保持在某一恒定的电容上。2检波电阻中点和检波电容中点断开，输出电压取自d - e两端，而 不是取自f - g两端。在负载电阻R中，C14和C13放电电流的方向相 反，因而起到了差动