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超外差式调幅发射与接收机电路设计样本
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超外差式调幅发射与接收机电路设计样本
摘要:超外差式调幅发射与接收机电路设计在无线通信领域中扮演着重要角色。本文针对超外差式调幅发射与接收机电路的设计进行了深入研究,首先对超外差式调幅发射与接收机的基本原理进行了阐述,然后详细介绍了电路设计的各个模块,包括本振、混频、中频放大、检波、本振稳频以及电源电路等。最后,通过实验验证了所设计的电路的性能,证明了本文提出的设计方法的有效性。本文的研究成果对于超外差式调幅发射与接收机电路的设计具有实际的应用价值。
随着无线通信技术的飞速发展,调幅发射与接收机在通信领域中的应用越来越广泛。传统的调幅发射与接收机电路设计存在诸多问题,如信号质量差、抗干扰能力弱、电路复杂度高等。为了解决这些问题,本文提出了基于超外差式原理的调幅发射与接收机电路设计方法。通过对超外差式调幅发射与接收机电路的基本原理、设计流程以及关键技术的分析,为超外差式调幅发射与接收机电路的设计提供了理论依据和参考。
一、超外差式调幅发射与接收机电路概述
1.超外差式调幅发射与接收机的基本原理
(1)超外差式调幅发射与接收机的基本原理是基于混频器的非线性特性。在发射端,信号首先经过本振电路产生一个本振频率信号,该信号与调制信号在混频器中混合,产生差频信号。这个差频信号就是中频信号,其频率通常设定为固定的中频频率,例如455kHz。通过放大器放大中频信号,并利用调谐电路将其调谐到发射频率,然后通过功率放大器输出。在接收端,接收到的信号经过天线接收,经过低噪声放大器放大后,与本地振荡器产生的本振信号在混频器中混合,产生一个差频信号。这个差频信号再经过中频放大、检波、滤波等处理,恢复出原始的调制信号。
(2)以一个实际案例来说明,假设一个调幅广播发射频率为1000kHz,本振频率设定为1455kHz。当调制信号频率为5kHz时,经过混频器后的差频信号频率为455kHz,即中频信号。在发射端,调制信号与1455kHz的本振信号在混频器中混合,得到455kHz的中频信号。该信号经过放大后,通过调谐电路调谐到1000kHz的发射频率,并通过功率放大器输出。在接收端,接收到的1000kHz信号经过天线接收,低噪声放大后与本振信号在混频器中混合,产生455kHz的中频信号。这个中频信号经过中频放大、检波、滤波等处理后,恢复出原始的5kHz调制信号。
(3)超外差式调幅发射与接收机的另一个关键原理是频率稳定性和选择性。频率稳定性是指本振信号的频率保持恒定,不受外界环境因素的影响。这对于接收端恢复原始信号至关重要。选择性是指接收机能够从众多信号中选出所需的信号,而抑制其他干扰信号。在超外差式接收机中,通过中频放大器的高增益和滤波器的选择性,可以有效抑制干扰信号,提高接收质量。例如,在电视接收机中,通过中频放大器和滤波器,可以抑制相邻频道信号和干扰信号,保证电视图像和声音的清晰度。
2.超外差式调幅发射与接收机的发展历程
(1)超外差式调幅发射与接收机的发展历程可以追溯到20世纪初。1918年,英国工程师约翰·贝尔德(JohnLogieBaird)在实验中首次使用了超外差技术。这一技术在当时被用于电视信号的接收,大大提高了电视信号的稳定性和传输质量。到了20世纪30年代,随着无线电广播的普及,超外差式调幅接收机逐渐成为标准配置,取代了早期的直接调幅接收机。例如,美国无线电公司(RCA)在1936年推出了第一台大规模生产的超外差式收音机,型号为RC-71,标志着超外差式技术的商业化应用。
(2)在20世纪50年代,随着晶体管技术的兴起,超外差式调幅发射与接收机的电路设计得到了进一步的简化。晶体管的引入使得接收机可以更加小型化、轻量化,同时提高了接收机的灵敏度和选择性。1953年,美国无线电公司推出了基于晶体管的超外差式收音机,型号为CR-100,这款收音机的成功上市标志着晶体管在超外差式接收机中的应用取得了突破。随着技术的进步,到了70年代,集成电路的出现使得超外差式调幅接收机的性能得到了进一步的提升,成本也大幅降低。
(3)进入21世纪,随着数字技术的快速发展,超外差式调幅发射与接收机逐渐被数字调幅(AM)接收机所取代。数字调幅接收机具有更好的抗干扰能力、更高的音频质量以及更方便的电子节目指南(EPG)等功能。尽管如此,超外差式调幅接收机由于其稳定性高、成本相对较低等优点,在某些专业领域和老旧设备中仍然得到应用。例如,在长波通信和短波通信领域,超外差式调幅接收机由于其良好的信号捕捉能力和抗干扰性,仍然是首选的接收设备之一。