品体中频射频滤波器G-5 dB7dB+10dB10dBNF -+5dB3dB3 dB-7 dBL002.161.00或Ng=12.68dBFi-5.01-0.20*2.00*0.635没有预放电路的前端电路装置，也可以保持好的信号处理能力图2.15 4.0 结型场效应管3.0双极型Nie神化镓专效应管1.0生产的砷化镓*场效应管01010050010003000Jos (MHz)图2.16BJT、JFET和GaAsFET的N与工作频率fu的关系曲线2.6.2接收灵敏度灵敏度是表示无线电接收机检测某一电平信号能力的指标。定义如何计算灵敏度的方法很多，其中有：正切灵敏度、信号一噪声、输出信噪比、虚一警率、误一比特率、检测概率等等。这些方法的选择都依赖于具体因素，如调制度及调制类型、所使用的中频带宽、检波输出类型以及接收机的噪声数等等。我们将对两个接收机灵敏度的简单表示方法加以说明。式（2.8）给出了确定灵敏度的一种方法。S=-174dBm+N+10logBWi+Ks+Km(2.8)式中：S是灵敏度，单位dBm；-174dBm室温下每赫带宽的热噪声功率；N是噪声系数，单位dB；BW，是预选器中频带宽，单位Hz；Ksa是检波信号所需求的（S+N)/N，单位dB；Km是变量，单位为dB，它是所采用调制方式的函数，从这个公式可以看出，当减小N，和中频带宽时灵敏度可以得到改善（即可接收更微弱的信号）。另一种测量接收机灵敏度的方法是用输人信号电压幅值E（μV）来表示，这个输人信号为产生比接收机噪声因数大10dB的音频输出所必须的输入信号电压幅值EA。例如，若说明书标出：10dB的S/N是1μV，也就是说天线上的1μV信号（0.3调幅度），在扬声器上人们将听到高出内部噪声10dB的输出信号。.21
由于接收机噪声系数N和灵敏度E都是表示接收机所能接收微弱信号的能力，因此它们之间必然具有一定的关系。当天线和接收机输入端阻抗匹配时，设R^为天线等效阻抗（单位2），则接收机输人端的信号功率和噪声功率分别为Pst=EA/4RA(2. 9)PnikTBN式中k波尔兹曼常数，其数值为1.38×10-23J/K：T一天线有效温度，通常可用室温290K代替；BN一接收机噪声频带宽度，一般可用接收机总通带表示（Hz）。因此接收机的输入信噪比为EPsi=-PN-4kTRB若设输出端信噪比为D，即D=Pso/Pno，则噪声系数为EF=4KTRADBN因而其接收机的灵敏度E为EA=4KTRADBF(2.10)以T290K代人式（2.10）得：EA=410-2RADBF(2. 11)若单位BN以kHz表示，EA用μV表示，则得：EA=4X10-3×RADBF(μV)(2.12)由上式可知，当接收机天线阻抗、整机通带和输出信噪比已定时，灵敏度可直接由N，求出。从EA与√F成比例的关系中可知：如果接收机的F较大，则接收机的灵敏度就差；如果接收机的F较小，则该机的灵敏度就有可能提高。在实际使用中并不是灵敏度越高就越好，因为要提高接收机的灵敏度，必须要采取降低噪声系数的有效措施。例如大量选用低噪声器件，采用低噪声电路等，这样就增加了设备的成本与复杂性。同时，在上面分析中，只考虑了接收机的内部噪声，但在实际情况下，还存在有天电、银河、工业等外界干扰噪声。接收机灵敏度越高，这些外界干扰噪声的影响就势必随之增大。结果接收机输出端的音频信噪比就会降低，从而影响有用信号的接收，甚至会使通信无法进行。这说明了接收机灵敏度指标是受外界噪声所限制的。上述这种用噪声系数N来定义的接收机灵敏度，只能说明接收机内部于扰大小的程度，显然是不够充分和不够全面的。尤其在短波波段，外部干扰一般都大于内部干扰，只有在其高端（即15～30MHz）才有可能出现外部干扰等于或者小于内部干扰的情况。因此在短波波段用过于降低接收机的N来提高接收机的灵敏度是不必要的。为此现代SSB接收机N的典型值为7～10dB。若假设接收机的通带为3kHz，天线阻抗为502，输出信噪比为20dB，则由式（2.10）得到接收机的灵敏度为1.6～1. 1μV。要想得到高的接收灵敏度，接收机还必须具有足够高的增益。但并不是无限提高接收机的增益就可提高接收机灵敏度的。这是因为接收机存在内部噪声，以及天线上还引人一些噪声的: 22:
缘故，所以输人信号不能太弱。例如，若要求接收机输出信号电压为1V，输出信噪比10dB，并已知接收机内部噪声折算到接收机输人端的等效噪声电压0.1μV（不计外部干扰），这样，当接收机增益为10°时，接收机所需最小信号为1μV，亦即灵敏度为1μV。若将增益提高到10°，为了保持输出信号仍为1V，输人信号只要0.1μV即可，但这时等效输入噪声仍为0.1μV，结果将使输出信噪比成为1，这就不能满足要求了。因此由于内部噪声的限制，增益过高是没有用的。当增益大到一定程度后，内部噪声上升为主要矛盾，故增益的提高不能无限地提高灵敏度。当然，若能进一步降低内部噪声，灵敏度还能有所提高。2. 7 AGC 和 AFC2.7.1自动增益控制AGC由于种种原因天线上感应的信号强度是有明显的变化的，当信号强度增大时，送人接收通道中放电路的信号也增大。信号过强时，还有可能使放大器饱和，接收机不能正常工作。为保证接收通道输出信号保持基本不变，在接收通道中必须附加AGC电路。AGC电路使接收通道中的高放和中放电路在接收信号较弱时，保持高增益；而接收信号较强时，迫使高放和中放（在二次混频接收通道中，主要是控制二中放增益）的增益自动降低，以保持输出信号强度基本不变，AGC电路控制原理框图如2.17中所示。Zo可控增益放大器TimcosoTimcos(oA2(25)4tC?-45直流放大器00m比较器检波器Arfd41图2.17AGC原理框图图中可控增益放大器包括高放和中放电路等，它的增益受控于比较器的输出电压U。，即增益为A（u）。U就是AGC控制电压VAGC。接收信号u进人通道以后，输出信号为Uo。U振幅经检波器检波以后，输出为naVom；naVom经直流放大后，输出为V+=A,nVom。比较器有两个输人电压，V，为参考电压，作为AGC起控的门限值，另一个输人电压为代表输人信号强弱的直流放大器输出电压V+；比较器的输出电压为两输入信号的误差电压，控制可控增益放大器的增益，当信号较弱时，V=0。这时输出电压V。通过检波器和直流放大器后加到比较器上的电压V+=AnaVom应等于V.，即AVm.V同时.可控增益放大器在U=0时的增益A（O）与输人电压振幅Vi的乘积应等于Vom，即A,(0)V...-Vom。若因某种原因，Vm或Az（0）偏离上述要求的数值，而使输出电压振幅值由Vm增加到"om，比较器对V+=AnaV"o,与V.进行比较，产生相应的误差电压ueV.=A(AnV'om- V.)。这一误差电压U。就是AGC控制电压，控制可控增益放大器的增益A2（u），使Vom向Vm靠近，·23
使输出变为V"om。而V"om又通过上述调节过程进一步向Vm靠近，如此反复循环使AGC控制过程稳定下来。稳定状态下的控制电压为V。，即Ve. = A.(A,naVom--V.)式中Vom为稳定状态下的通道输出电压值，该值只能接近Vom，而不能等于Vom。也就是说，AGC控制电路是有误差的控制电路。图2.18所示为一次混频普通调幅接收机带有AGC控制电路的框图，图中的中放输出已调信号振幅Vom为AGC稳定状态下的通道输出幅度，它始终略大于且接近AGC为零时的Vm值。A2(zt)高放解调低放中放民租t.直流放大器检波4,nalom图2.18带有AGC电路的调幅接收机框图2.7.2自动频率控制AFC自动频率控制电路AFC广泛应用在通信机收信和发信通道中作为自动频率微调电路，用来稳定电路工作频率，减小中放有效带宽，提高通信机的灵敏度和选择性。图2.19所示为带有AFC电路的调幅接收机组成框图。由图中可知，它比普通调幅接收机增加了限幅鉴频器、放大和低通滤器等部分，本振电路则改用压控振荡器VCO。图中，中频放大器的输出中频信号除送到包络检波器去解调以外，还送到限幅鉴频器进行鉴频，将偏离于额定中频的频差变换为电压，而后将该电压通过窄带低通滤波器和放大器后作用到压控振荡器VCO控制VCO的振荡频率，使偏离额定中频的频差减小。这样，在AFC电路作用下，接收机的输入信号载频和VCO振荡频率（即本振频率）之差接近额定中频。因此，采用AFC电路后，中频放大器的带宽可以减小，也就是说因本振频率不稳定而需附加的中频带宽可以减小，这就有利于提高接收机的灵敏度和选择性。包络中频io放大器检波器至低放压控放大和限福振劳器低通滤波鉴频器图2.19带有AFC的调幅接收机框图习题2.1现设计--·接收机，采用中心频率为10MHz的中频滤波器，覆盖20～40MHz的频率范围。试对每个24:
输入频率确定两个不同的本机振荡器频率并对每个输人频率求出相应的镜像频率。2.2有-1.变频接收机，频率覆盖范围为2～30MHz.试选择本机振荡器频率，并规定预选器的频率响应。中频滤波器的中心频率为50MHz。2.3图P2.3为把输人信号直接变换为音频信号的直接变频接收机。试对覆盖2～30MHz频率范围的直接变频接收机确定本机振荡器频率及其对应的镜像频率。放大器射赖》音频信号（3kHz)与滤波器本机振荡器图P2.3直接变频接收机2.4二次变频接收机（图P2.4)的频率覆盖范围为2～30MHz。它有两个中频滤波器，第一中频滤波器的中心频率为50MHz.第二中频滤波器的中心频率为10MHz。试确定本机振荡器的频率（f，和f.）。放大器中颜滤波器射频我成艾装检波器基带与滤波器与放人器本机振荡器厂，本机振荡器厂图P2.4二次变频接收机2.5已知接收机的输入阻抗为502.噪声系数为5dB。用一个等效增益为一3dB，Np为2dB的50Q同轴电缆把接收机接到天线。求总的噪声系数2.6设计一个接收机要求总的噪声系数为4dB.输入混频器的噪声系数为8dB.前置放大器（位置放在混频器前)的噪声系数为3dB。求前置放大器的增益为多少？2.7两级放大器的第一级放大器的噪声系数为10dB.功率增益为4dB；第二级放大器的噪声系数10dB，功率增益为10dB.求总的噪声系数和功率增益。2.8某接收机的总噪声系数为8dB.天线等效阻抗为50Q2.接收机带宽为3kHz，当要求输出信噪比为12dB.求接收机的灵敏度。2.9某SSB通信机的输入阻抗为50Q.总噪声系数为7dB，若用50Q同轴电缆与50阻抗天线相接，已知同轴电缆的等效增益为-5dB.噪声系数为2dB.接收机通带为2.1kHz.求接收机灵敏度。2.10某混频三极管的i=I，十awb+b%十c，中频输出fi=200kHz.本振频率fi.=500kHz.若作用在混频器上的输人信号为f。=300kHz.于扰信号频率为fm=350kHz，且两信号幅相等.间f能否通过混频进人中频通道？并求信号中频和干扰中频的幅度比，说明这是什么干扰？2.11若混频三极管的i=uta+u2%+a十u2，本振频率fi.=23MHz.中频f-fi-fe=3MHz.若混频器输人端作用着两个干扰信号fMl=19.6MHz.fM2-19.2MHz，试问混频输出的中频是如何形成的？这是种什么干扰？2.12某接收机的AGC电路框图如图P2.12所示.已知%=1.放大器增益控制特性为A（）100/（1+3）.放大器输人，输出电压振幅最小值：（V.）m-100V.（V..）m=1V。若AGC控制范围为66dB，（V.）.≤3V.求直流放大器的增益A和基准电压V.值。2.13如[图P2.13所示AFC控制电路框图，该电路是用来稳定调频振荡器载频的电路，载频f60MHz、最大频漂J/=200kHz.晶体振荡器的中心频率为.=5.9MHz.最大频漂f.=90Hz、签频器中心频·25