高频调频接收机.pdf

中南林业科技大学涉外学院课程设计报告设计课题：高 频 调 频 接 收 机专业班级：12 级电子信息工程 1 班学生姓名：陈星成 指导教师：徐丽莎 设计时间：2014 年 6 月 8 日 中南林业科技大学涉外学院理工系 高频电子线路 课程设计任务书姓 名：陈星成专 业：电子信息工程班 级：一班指导教师：徐丽莎职 称：课程设计题目：高频调频接收机已知技术参数和设计要求：1)基本要求 (1)、学习高频电子线路仿真软件；(2)、对所需仿真的电子电路系统的各功能模块的工作原理进行分析；(3)、提出系统的设计方案，选用合适的模块；(4)、对所设计的系统进行仿真；(5)、并对仿真结果进行分析；2)课题要求已知直流电源+Vcc=+9V、电流 1A，选用大规模集成电路如 CXA1019,扬声器(1W，8 欧姆)。(1)基本功能：a、设计一个高频调频接收机；b、输出功率 P0 大于等于 0.5W，负载电阻 RL=8 欧，频率范围87MHz108MHz,灵敏度优于 10 微 V，选择性优于 40dB，信噪比大于等于50dB；c、频响：80Hz15000Hz，正负 1Db；失真度：80Hz15000Hz=2%.3)课程设计论文编写要求课程设计说明书包括内容：(1).设计任务及主要技术指标和要求。(2).选定方案的论证及整机电路的工作原理。(3).单元电路的设计计算，元器件选择，电路图。(4).实际电路性能指标测试结果，并与理论指标进行对比分析。(5).画出整机电路图，列出元件器件明细表。(6).对设计成果作出评价，说明本设计特点和存在的问题，提出改进 意见；(7)要按照学校规定的格式打印课程设计论文，论文包括目录、绪论、正文、小结、参考文献、谢辞、附录等，且按学校要求统一装订 所需仪器设备：示波器，万用表，高频实验箱成果验收形式：以实验和报告的形式参考文献：1.胡宴如 高频电子线路第三版 高等教育出版社2.谢自美，罗杰电子线路设计实验测试第 4 版 电子工业出版社3.曾兴雯，陈健高频电子线路辅导，西安电子科技大学出版社时间安排构思及收集资料 2 天根据课题的技术指标，确定整体方案，并进行参数设计计算 4 天根据实验条件进行全部或部分电路安装与调试并完成基本功能 5 天总结编写课程设计报告 3 天指导教师：徐丽莎 教研室主任：2014 年 6 月 8 日 摘摘 要要随着现代社会的快速发展，人们对电子产品的要求越来越高，因而电子产品无论从制作上还是从销售上都要求很高。要制作一个应用性比较好的电子产品就离不开高频电路，大到超级计算机、小到袖珍计算器，很多电子设备都有高频电路。高频电路大部分应用于通信领域，信号的发射、传输、接收都离不开高频电路。通信技术在我们的生活中应用广泛，而我们学的是电子信息工程，有一部分涉及的是通信技术。在以前应用最广泛的是调频接收机，随着科学技术的发展，出现了高频调频接收机。在本次设计中，其目的是得到一个调频接收机。在高频调频接收机的设计过程中，应将其分为高频放大、混频、本机振荡、中频放大、限幅、鉴频、低频放大七个部分。整个电路的设计必须注意几个方面，选择性好的级，应尽可能靠近前面，因为在干扰都不大的地方把干扰抑制下去，效果最好。如干扰信号很大，则由于三极管的非线性，将产生严重的组合频率及其他非线性失真，这时滤除杂波比较困难。为此，在高级接收机中，输入电路常采用复杂的高路选择电路。为了使混频和本振分别调在最佳状态，采用单独的本振。总的来说，这几一部接收机时必须全面考虑，妥善处理一些相互牵扯的矛盾，特别要抓住主要矛盾（稳定性、选择性、失真性等），才能使得接收机有较好的指标。关键词：高频放大、混频、本机振荡、中频放大、限幅、鉴频、低频放大关键词：高频放大、混频、本机振荡、中频放大、限幅、鉴频、低频放大目目 录录一 概 述 1二 方案设计与论证 1 2.1 高频接收机的基本要求 1 2.2 高频调频接收机的工作原理 2三 电路设计 2 3.1 芯片介绍 23.2 电路原理 3四 总原理图及元器件清单 4 4.1 总原理图 44.2 元器件清单 4五 仿真与调试 75.1 仿真 75.2 调试 7六 性能测试与分析 8七 结论9八 心得体会 9九 参考文献 9 一、概述 高频调频接收机就是一种信号质量比较好的收音机，可以进行立体声接收，因其电波是直线传播，所以，传播距离近是最大的缺点，不适宜接收远距离电台。高频调频接收机的主要技术指标有：1工作频率范围接收机可以接受到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率范围或波段覆盖。接收机的工作频率必须与发射机的工作频率相对应。如调频广播收音机的频率范围为 87108MH，是因为调频广播收音机的工作范围也为87108MHz2灵敏度接收机接收微弱信号的能力称为灵敏度，通常用输入信号电压的大小来表示，接收的输入信号越小，灵敏度越高。调频广播收音机的灵敏度一般为530uV。3选择性接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（或衰减不需要的信号）的能力称为选择性，单位用 dB（分贝）表示 dB 数越高，选择性越好。调频收音机的中频干扰应大于 50dB。4频率特性接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带。调频机的通频带一般为200KHz。5输出功率接收机的负载输出的最大不失真（或非线性失真系数为给定值时）功率称为输出功率。2、方案设计与论证 2.1 高频接收机的要求：输出功率 P0 大于等于 0.5W，负载电阻 RL=8 欧，频率范围 87MHz108MHz,灵敏度优于 10 微 V，选择性优于 40dB，信噪比大于等于 50dB；频响：80Hz15000Hz，正负 1Db；失真度：80Hz15000Hz=2%.2.2 高频调频接收机的工作原理:一般调频接收机的组成框图如图一所示。其工作原理是：天线接受到的高频信号，经输入调谐回路选频为 f1，再经高频放大级放大进入混频级。本机振荡器输出的另一高频 f2 亦进入混频级，则混频级的输出为含有 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，由低频功放级放大。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，因此接收机的灵敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。f1 f1 f2-f1 f2-f1 f 图一图一 高频调频接收机组成框图高频调频接收机组成框图结合以上叙要求与原理所以我们采用接收机专用芯片 cxa1191M，及外加一些外围器件组成，如图三所示。3、电路设计 3.1 芯片介绍 CXA1191M 是一个专门为 AM/FM 收音机设计的专业的集成电路芯片。它提供了从射频放大，混频，中频放，正交鉴频到音频功放输出的全部电路，图二为 CXA1191M 的引脚分布与内部框图 输 入 回 路高 频 放大混频鉴频本机振荡荡低 频 功放中 频 放大 图二图二 CXA1191MCXA1191M 的引脚分布与内部框图的引脚分布与内部框图 CXA1191M 的引脚功能如表一所示：表一表一管脚号12345678910功能静噪FM鉴频负反馈音量控制AM本振AFCFM本振稳压输出FM 高放谐振回路AM 高频输入管脚号11121314151617181920功能空脚FM 高放输入地FM/AM 调谐器输出频道选择AM-IF 输入FM-IF 输入地FM 调谐表地管脚号2122232425262728 功能AFC/AGCAFC/AGC检波输出功放输入纹波滤波功放输出地 3.2电路原理由调频天线（L5 与印制板外围印制线组成）接收到的调频波段的信号经耦合电容 C1 送到 87108MHZ 由的带通滤波器，然后送入 IC（12）脚，经IC（9）脚外接的由 L2、可变电容 C、电容 C5 组成的高频回路将高频放大，再送至混频电路，与 IC（7）脚外接的由 C6、L3 及可变电容 C 组成的 FM 本振回路产生的本振信号进行混频，混频信号经 IC（14）脚输出。再经陶瓷滤波器CF2 选取 10.7MHZ 的调频中频信号送至 IC（17）脚，IC（2）脚外接电容 C10 和中周 VT2 组成鉴频回路的外围电路，鉴频后得到的音频信号从 IC（23）脚输出，经耦合电容 C20 送至 IC（24）脚进行音频放大和功率放大，使输出功率为0.5W。放大后的信号从 IC（27）脚输出，经耦合电容 C22 推动喇叭发声。音量的大小是由 IC（4）脚外接的电子式音量控制电路和 FW1 控制。(说明：电路也满足其他设计要求)4、总原理图及元器件清单 4.1 总原理图 图三图三 CXA1191MCXA1191M 集成高频调频接收机电原理图集成高频调频接收机电原理图 4.2 元件清单序号器件编号规格名称及作用1R24.7电位器串联电阻2R32.2调幅中频输入电阻3R4330调频中频输入电阻4R5100AFC 反馈回路电阻5RW1WH15-50电子音量控制电位器6C130带通滤波器电容7C230带通滤波器电容8C330带通滤波器电容9C40.01高频地滤波电容10C520FM 高放回路电容11C625FM 本振回路电容12C7150AM 本振回路电容13C81（或1.2）AFC 控制电路电容14C94.7电子音量外接电容15C1015FM 鉴频电容16C110.01静噪电容17C120.01波段控制电容18C13470调幅中频耦合电容19C144.7AGC/AFC 自举电容20C1510AGC/AFC 外接电容21C160.022去加重电容22C1710电源滤波电容23C18220电源滤波电容24C190.047音频电路中高频滤波电容25C200.1音频耦合电容26C210.047电源高频滤波电容27C22220音频输出耦合电容28C2310退耦电容29CAF-126四联可变电容30L1三端天线线圈AM 输入回路电感31L24圈FM 高放回路电感32L33圈FM 本振回路电感33L4红色中周式样AM 本振回路电感34L54圈FM 输入回路电感35VT1黄色AM 中频选择回路中周36VT2粉红色FM 鉴频选择回路中周37CF1SFU455BAM 中频选择回路陶瓷滤波器38CF2 10.7FM 中频选择回路陶瓷滤波器39ICCXA1191M收音机集成块40K1 波段开关（FM/AM）41 立体声耳机座42 5mm12mm58mm磁棒，套上 AM 天线线圈43 磁棒支架44 FM 外接拉杆天线45 46mm80.25W喇叭（扬声器）46 前盖47 后盖48 大盘调谐钮49 小盘音量钮50 正极电池片2个51 负极电池弹簧片2个52 M2.56螺钉、螺母、焊片1套用于固定 FM 拉杆天线53 M2.56 1只自攻螺丝，用于固定电路板54 M2.54 3只M1.64 1只螺钉，用于固定可变电容和上大、小拨盘55 印刷电路板1块5、仿真与调试5.1 仿真 将设计好的电路画到 protel 软件上，将需要测试的数据用网络标号表明（如 Po，Rl 等等）然后进行仿真。如测试参数不对，需进行分析，改变外围器件的数值或连接方式，使其达到设计要求。5.2 调试 调试可分为静态调试和动态调试。静态调试：收音机装焊完成后，先检测装焊有无问题，用万用表测量整机工作电流和 IC 各引脚电压来判断电路工作是否基本正常。或是否有虚焊。动态调试：当静态调试完毕后，就可试收调幅和调频广播了。若集成电路完好无损，各引脚电压正常，所有外围元件焊接无误，就应该收到至少1个电台，接下来就是进行动态调试，使收音机达到设计的最佳状态。具体做法如下：（1）FM 中频粗级调试：调试元件为 VT2。（2）拉复盖。1）高端拉复盖：调试元件为四联可变电容附属的微调电容 C4；2）低端拉复盖：调试元件为 L3（用无感起子轻轻将 L3匝间距离缓缓拨开即可调节其电感量）。（3）跟踪。1）低端跟踪：调节元件为 L2和 L5（调整其匝间间距）；2）高端跟踪：调节元件为四联可变电容附属的微调电容 C3。（4）细调：再次微量调节 VT2（粉红色中周）。（5）进行一次全面检查，至此，一台音质优美的 FM 双波段接收机就在你手中诞生了！不过，在整个装调过程中千万注意保护好收音机的外壳，不要碰裂，更不要被烙铁烫坏。6、性能测试与分析 1).负载:测量时,因为要用剌叭发出声音,故必须用剌叭作负载,由于喇叭阻抗不同时,在同一功率的情况下,输出电压不同。所以,测试用的负载阻抗必须符合被测机的喇叭抗。在测试电参数时，最好用阻值等于喇叭阻抗，在测试电器参数时，最好用阻值等于喇叭阻抗的纯电阻代替喇叭作负载为 8。2).标准输出功率：当测量灵敏度、选择性、通频带等参数时，要求输出功率的大小应基本上能代表正常收听音量所需的功率，实验要求为 0.5w。3).标准调制频率:高频信号发生器有两个调制频率:400 Hz、1 KHz。一般台式或高档机用 400Hz，低档便携式用 1KHz。在测量时，用不同的调制频率喇叭就发出不同的信号声。4).接收复盖范围（Tuning Range）:是指收音机能收到的电台信号频率范围，中波一般在：515KHz1650KHz，FM 一般在 87108MHz。5).中频频率范围（Intermadiate Frequency）：有的国家为 455KHz，有的国家为 465KHz。6).最大灵敏度（Max Sensitivity）:不考虑信噪比，在测试时只要求在输出端达到标准功率，这时信号发生器的输出电平为被测收音机的最大灵敏度，信号发生器的输出电平越低，灵敏度就越高，反之则灵敏度就越低，要求为 10微 V。7).20dB 有限噪声灵敏度（20dB SN Sensitivity）：符合信噪灵敏比为20dB 的情况下，收音机输入端需要的微弱电平，也就是在测量中，SN 等于20dB 时，信号发生器的输出电平。8)选择性（SELECTIVITY）：分隔邻近电台的能力，因为电台一般是按10KHz 来分布的，所以选择性也用输入信号失谐10KHz 时灵敏度的低落程度来衡量并用 dB 表示，dB 越大，选择性就越好。我们要求的为 40DB 9)信噪比（S/N RATIO）：音调控制器在最大抬升位置时输入端输入一定的信号电平，音量控制在输出达到标准输出功率时，信号电压与噪声之比,设计要求为 50DB。10)整机通频带：对收音机实测有限噪声灵敏度，不改变信号发生器和被测机的所有调节装置，然后偏调信号发生器的频率，使输出电压减半，偏调的频率范围就是整机通频带。7、结论 通过以上各步骤，接收机即可达到预期效果。八、心得体会这次课程设计让我们更好地巩固和加深对调频接收机工作原理的理解。学会基本的实验技能，提高运用理论知识解决实际问题的能力。在实验过程中，通过选取元件、确定电路等提高了我们的动手能力，同时通过调试来发现自己的错误并分析及排除这些故障，使我对调频接收机的知识得到了加深。在本次设计中，印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚持的毅力。在电路的设计过程中，花费时间最多的是系统各部分原理，还有电路的细节设计。在设计过程中，我仔细比较分析其原理以及可行的原因，提高了我们排查问题的能力，特别是如何在有故障的情况下，很好的利用现有的仪器进行相关的排查，并重新安装与调试，直到能够达到技术指标通过本次设计，使我们了解了无线调频接收机的基本工作原理，设计流程。开拓了思路，锻炼了实践动手能力，提高了分工协作能力和分析问题,解决问题的能力,达到了本次设计的目的。9、参考文献1.胡宴如 高频电子线路第三版 高等教育出版社2.谢自美、罗杰电子线路设计实验测试第 4 版 电子工业出版社3.曾兴雯，陈健，高频电子线路辅导，西安电子科技大学出版社