射频电路接收器原理与设计NE602电路.pptx

第5章无线接收器的原理与设计在介绍无线接收器之前，我们先来了解一下信号是如何随无线电波发射出去的。在无线通信早期，首先将报文翻译成莫尔斯电码的点和线,再用点和线来控制无线信号发射时间的长短。在现代无线通信中，用音频和视频信号去控制无线载波信号的幅度或频率。即调幅(AM:AmplitudeModulation)和调频(FM:FrequencyModulation)。图5.2(c)是调幅信号波形，载波振幅随着音频信号变化。调频信号波形的载波频率随着音频信号变化。当载波发射出去时，音频信号就随着载波辐射到遥远的地方。5.1接收调谐器原理为了接收射频载波信号,接收机必须具有由电感和可变电容组成的调谐器。下图是一个LC谐振调谐电路。调节可变电容器的容量就可以使LC谐振频率与接收频率一致，实现对射频信号的接收。因为可变电容器更容易制作和调节,所以在大多数射频接收设备中都采用可变电容器来调整LC调谐器的谐振频率。接收调谐器的工作原理是这样的：各种波长的电磁波在天线中都将感应产生微小电流I1i。天线的长度与接收电磁波的1/2波长越接近，I1i越大。电流I1i通过变压器次级的并联谐振电路后输出电流I2i。调节可变电容器C1,改变L2和C1组成的并联谐振电路的谐振频率使其等于无线信号频率fi，那么，并联谐振电路在谐振频率fi上的阻抗Zi最大，即，V2i=I2iZi=V2,max，频率fi的感应电压成为次级输出的最高电压。并联谐振电路的阻抗对其它偏离谐振频率的无线电信号来说很低，其输出的感应电压也就很低。调谐器起到了选择接收一定频率信号的作用，避免了无用信号的干扰。5.2多级射频调谐(TRF)接收器如图5.9所示,比较高级的无线电接收器具有双调谐、三调谐或更多级的射频调谐放大器。更多的调谐放大级使得信号强度比单级调谐放大器更高，而且频率选择性也更精准一些。在图5.9中，虚线表示多级射频调谐放大器中的所有可变电容器必须实行同步调节，只用一个调谐旋钮来操作所有的可变电容。图5.6是单调谐电路(a)、双调谐电路(b)和三调谐电路(c)的频谱特性。接收器的选择性与调谐电路的带宽有关。三调谐电路在-3dB功率衰减点(或半功率衰减点)的带宽最窄，而单调谐电路在-3dB功率衰减点的带宽最宽，它有很大可能把不需要的信号也接收下来，说明它的频率选择性低。5.3超外差式接收器超外差式接收器发明于20世纪20年代早期。直到今天还为调幅(AM)和调频(FM)收音机广泛采用。图5.10为一个超外差式接收器的结构图。超外差式的基本原理就是把接收的射频载波信号变成一个固定频率信号(中频)进行放大和处理。基本的超外差式接收器由射频调谐器(RFTuner)、混频器(Mixer)、本地振荡器(LO)、中频放大器(IFAmplifier)、检波器（Detector）和音频放大器(AudioAmplifier)组成。更好性能的超外差式无线电接收器还包含多级射频调谐放大器。射频调谐放大器选择性地增强来自天线的微弱信号，并阻止本地振荡器的信号耦合到天线而发射出去。射频调谐放大器的输出端连接到混频器的输入端，混频器的另一端连接本地振荡器。这两者在非线性混频电路中进行混合,至少产生四种输出频率：LO、Rf、(LO-Rf)和(LO+Rf)。和频或差频将被选出作为中频,不过，绝大多数接收机都选用差频作为中频。中频放大器在固定的中频频带上提供最大的信号增益和最尖锐的频率选择能力。检波器接收中频信号,检测出的音频信号传输到音频电压和功率放大器进行放大，推动扬声器发出音频信号。5.3.1NE-602/NE-612芯片NE-602A和NE-612是一个双稳态混频振荡器单片集成电路，它们包含双稳态(DBM)混频器、本地振荡器(LOSC)和调压器(VREG),封装在一个八管脚的芯片壳里(图5.11)。它能够用作无线接收器的前端电路，具有良好的防噪特性和有效的三阶交调性能。不加外部射频放大器时NE-602的灵敏度高达O.2mV，若牺牲一些动态范围还可以得到更高的灵敏度。NE-602主要应用在高频(HF)、甚高频(VHF)接收器和频率转换器中。该器件也在许多主流的LC变频振荡器(VFO)、外接晶体振荡器(XTAL)或频率扫描设备中用作信号发生器。这里主要介绍它的直流电源、射频输人端、本地振荡器和输出电路。NE-602的工作温度范围是0～70°C,SA-602温度范围扩展到-40～85°C。该器件最普通的型号是八管脚双列直插式迷你(mini-DIP)组装NE-602N。这里主要以NE-602N为例进行介绍。1.超外差混频器NE-602的混频器是双稳态混频器(DBM:Doublebalancedmixer)。电路如图5.12所示。它有一对交叉连接的差分放大器(Ql/Q2和Q3作为一个电流源。同样,Q4/Q5和Q6作为另