宽带调频接收机论文

1、内江师范学院本科毕业设计目录1引言12方案论证22.1方案一：利用锁相环技术22.2方案二：利用全增补高频头，通过二次变频22.3方案确定23整机电路设计33.1原理框图33.2高频头及波段切换电路33.2.1高频头VD1505-VLBN7介绍33.2.2波段切换电路53.3调频接收芯片NE605及其外围电路63.3.1NE605参数63.3.2RSSI电路73.3.3静噪控制电路83.4功率放大电路83.5 供电电路93.5.1整机工作电压93.5.2高频头调谐电压104调试134.1基本硬件调试134.1性能调试135总结14参考文献15附录16致谢20摘 要本设计以普通电视机的高频头和调

2、频接收芯片为主要元件，组成二次变频调频接收头，可接收47MHz863MHz范围内的调频信号。全机使用1只VD1505-VLBN7国标高频头和NE605调频接收芯片，构成典型的二次变频超外差接收头。采用74LS194移位寄存器进行波段选择，标准电视伴音中频为31.5MHz，所以第一中频选为31.5MHz，第二中频为的6.5MHz。音频放大采用最常用的LM386，其输出功率输出约0.2W，静态电流100mA。电源由三端稳压集成电路7805及MC34063组成的DCDC变换器，分别向电路提供所需的5V工作电压和30V调谐电压。关键词：高频头；NE605；二次变频；灵敏度；信噪比AbstractThi

3、s design uses common TV tuner as the main component， the composition of the first double-conversion FM receiver， can be received within 47 863MHz FM signal. All machines use a standard LNB VD1505-VLBN7 and NE605 FM receiver chip to form a typical double-conversion superheterodyne receiver head. 74LS

4、194 shift register used for band selectistandard TV audio frequency is 31.5MHz， so the machine named the first IF 31.5MHz， 2nd IF in order to 6.5MHz. Audio amplification using the most common LM386， the output power output of about 0.2W， the static current of 100mA. Power from the three-terminal reg

5、ulator IC 7805 and MC34063 DC-DC converter composed of， respectively， provide 5V to the circuit voltage and the 30V tuning voltage.Key words：LNB;NE605;the second frequency;sensitivity;signal to noise ratio221引言近年来，随着无线通信的进步，无线调频接收机也在飞速地发展。作为一个适用性非常广泛的技术，无线调频接收机的用途覆盖了无线电通信、电视广播、无线电广播、雷达定位、遥测遥控、卫星通信以及

6、蜂窝移动通信系统等各个领域。市售收音机一般只能接收88108MHz调频广播，频带窄、灵敏度低，只能用于简单接收，不能满足使用需求。本文介绍的调频接收机可接收47863MHz范围内的调频信号，可用于收听广播、电视伴音、监听无绳电话、对讲机等，用途较广，有一定的实用性。其电路按通信接收机和收音机电路综合设计，具有高灵敏度、高稳定性等优点，特别适合远程接收。本设计具体指标要求如下：接收频率范围：48MHz220MHz，FM广播信号；灵敏度：1mV；最大不失真输出功率：100mW（负载阻抗8）；频率响应：100Hz12000Hz（最大频偏75KHz）；镜像抑制比：20dB；广播音质良好。2方案论证2.

7、1方案一：利用锁相环技术由频率接收和单片机控制两部分组成，接收部分可采用调频接收芯片MC3362，利用锁相环频率合成技术，将载波频率锁定为指定的频率，音频信号放大器采用集成芯片LM386，电压放大倍数为200，单片机控制部分采用AT89C51芯片对MC145151的N0N9口置数以达到频率可调的目的。2.2方案二：利用全增补高频头，通过二次变频高频头全称低噪声降频器（LBN），其内部电路包括低噪声变频器和下变频器，完成低噪声放大及变频功能。由高频头将天线接收到的微弱调频信号进行放大和混频，输出第一中频，交由调频接收芯片作二次变频处理，最后经鉴频输出音频信号。2.3方案确定比较两个方案，方案一利

8、用锁相环技术，有很强的灵活性，可以将频带做到足够宽，对软硬件都有一定要求。方案二使用了高频头，外围电路简单，其二次变频电路与普通调频接收无异。通过比较，方案二设计内容更为简单，可行性更强，所以本设计采用方案二。3整机电路设计3.1原理框图VD1505-VLBN7NE605LM38674LS194扬声器31.5MHz音频信号图1 原理框图47MHz863MHz整机由高频头VD1505-VLBN7、调频接收芯片NE605（混频、中放、限幅和鉴频、音频输出、静噪、RSSI）电路、音频功放电路、波段切换电路、供电电路、调谐电压DC-DC转换电路等组成。第一中频可在31.538MHz之间选择，本机选为标

9、准电视伴音信号频率即31.5MHz，第二中频选取为6.5MHz，可以提高镜像抑制比。3.2高频头及波段切换电路3.2.1高频头VD1505-VLBN7介绍高频头的作用就是将微弱的视频信号进行放大，并且对传输不稳定引起的干扰进行处理。高频头本身非常容易受电磁干扰，因此一般会在高频头外面包裹一层金属层，以屏蔽电磁干扰.一般模拟高频信号的接收、放大、解调等电路都需要严格调整才能符合整机的要求，因此很难把高频信号的接收、放大、解调等功能全部由高频头来完成，因此模拟高频头的主要功能是接收和选择频道，另外一个功能就是降频，把接收到的高频信号降低到一个固定频率之上，这个固定频率信号就是中频信号，其视频载波信

10、号为38MHz，伴音信号为31.5MHz。VD1505-VLBN7是国际标准外形不带内置开关的电子调谐器，具有性能良好、体积小、工作电压低（5V）等优点。此高频头L频段范围为47MHz183MHz，H频段范围为155MHz463MHz，U频段范围为455MHz863MHz，VD1505-VLBN7引脚功能如下。RF射频信号接收端；GND高频头外壳接地端；AGC自动增益控制端；B1-B3波段选择控制端；BM高频头工作电源端；IF中频信号输出端；VT调谐电压输入端；表1 VD1505-VLBN7相关参数引脚功能管脚12345678910111213功能AGCVtB3B2B1BM-IF-主要技术参数

11、频率范围VHF47MHz463MHzUHF455MHz863MHz输入/输出阻抗75不平衡式BM电压+5V调谐方式电压合成试频段项目VHFUHF备注LH功率增益30dB30dB28dB-噪声系数7dB7dB9dB-相频干扰抑制60dB70dB50dB-中频干扰抑制60dB70dB80dB-AGC控制范围40dB40dB33dB-工作原理，三极管工作在开关状态，低电平驱动，当基极为低电平时，CE极导通，选通对应的波段端口，同时对应发光二极管点亮，作频段指示。三只发光二极管分别选取红、黄、蓝三色，对应U、H、L三个频段。根据LED工作电流选取限流电阻R3。设LED工作电流8mA，压降2V，三极管C

12、E极压降0.3V，则，所以R3取为330。退偶电容根据频率的不同一般取值在0.1uF0.01uF之间，这里取为0.1uF。R20是100K粗调谐电阻，采用十圈电位器，R20是1K微调谐电阻，采用一般音频电位器。3.2.2波段切换电路图3 波段切换电路波段切换电路采用74LS194双向移位寄存器，构成环形计数器，来驱动三极管A1015，达到循环选择频段的目的。移位寄存器除了具有寄存数码的功能外，还具有移位功能，即在移位脉冲作用下，能够把寄存器中的数依次向右或向左移。它是一个同步时序逻辑电路，根据移位方向，常把它分成左移寄存器、右移寄存器和双向移位寄存器三种。集成移位寄存器74LS194由4个RS

13、触发器及它们的输入控制电路组成。D0、D1、D2、D3为并行输入端；Q0、Q1、Q2、Q3为并行输出端；DSR为右移串行输入端；DSL为左移串行输入端；S0、S1为操作模式控制端；CR为直接无条件清零端；CP为时钟脉冲输入端。从其功能表可以看出，只要CR=0，寄存器无条件清0。只有当CR=1，CP上升沿到达时，电路才能按S1S0设置的方式执行移位或置数操作：S1S0=11为并行置数，S1S0=01为右移，S1S0=10为左移，时钟无效或虽然时钟有效，但S1S0=00 则电路保持原态。本设计要求在开机时，对74LS194输出端Q0、Q2、Q3分别赋初值011，操作方法如下，将开关S1接高电平，此

14、时发光二极管点亮，按一下开关S2后，赋值成功，再将S1接地，这样就可以通过S2循环选择波段了。R1、R4为限流电阻，防止由于电流过大，烧坏74LS194端口，其端口功能表如下。表2 74LS194功能功能输入输出CPCRS1S0DsrDslD0D1D2D3Q0Q1Q2Q3清除×0××××××××0000送数111××abcdabcd右移101Dsr×××××DsrQ0Q1Q2左移110×Dsl×××

15、;×Q1Q2Q3Dsl保持100××××××Q0Q1Q2Q3保持1××××××××Q0Q1Q2Q33.3调频接收芯片NE605及其外围电路3.3.1NE605参数NE605是飞利浦公司推出的高性能FM接收器芯片。该芯片通过对接收到的FM射频信号混频、中频放大、限幅和鉴频，从而获得音频并完成接收信号强度指示功能。由NE605构成FM接收机具有电路简单、调试方便、性能稳定和价格低廉等优点，因而可广泛应用于移动通信接收机中。其特点如下：功耗低，电源为6

16、V时典型工作电流是5.7mA；混频器输入频率大于500MHz；在45MHz时，混频器的变频功率增益为13dB，噪声系数为4.6dB；XTAL振荡器频率可达150MHz，LC振荡器频率可达1GHz；中频放大器/限幅器增益为102dB；限幅器小信号带宽为25MHz；接收信号强度指示（RSSI）电路为带温度补偿的对数电压放大器，动态范围超过90dB；具有两种声频输出：即静噪声频输出和非静噪声频输出；灵敏度高：在1kHz音频信号（射频为45MHz、中频为455kHz）时，信号与噪声的失零点比（SINAD）为12dB，对于50匹配网络，其灵敏度为0.22V。NE605内部混频器有两个RF输入端（引脚1和

17、引脚2），可以选择平衡的RF匹配网络。很明显，匹配网络越好，接收机灵敏度越高。本设计采用了单端匹配方式。天线接收的微弱信号在高频头内经高频放大、变频，由IF端输出31.5MHz第一中频信号，经选频匹配网络C23、C24、L2送入NE605内部与38MHz第二本振混频，产生6.5MHz第二中频信号，第二中频信号经由三端滤波器LFT1滤波，交由NE605的中频放大器进行放大，再经过三端滤波器LFT2滤波后送入限幅器。限幅器用来对中频放大器输出的信号限幅，其输出中的一路接内部鉴频器，以得到音频输出信号，另一路则送入RSSI电路。解调后的音频信号经LM386放大后驱动扬声器或耳机。图3 NE605及其

18、外围电路3.3.2RSSI电路RSSI即Received Signal Strength Indication的缩写，是接收信号强度指示器，通过它输出的电压电平来判断接收信号的好坏，电压越高，信号越强。RSSI输出是一个电流电压变换器，需要一个91K的电阻，将限幅器的限幅量进行对数放大，该信号由NE605的7脚输出，实现输入幅值20dB变化都能获得0.5V的输出特征，从而获得与输入射频电平成正比的电压信号。因为限幅器上未经滤波的信号、寄生信号或再生信号都将影响RSSI，所以对于确定布线稳定性来说，RSSI也是一个良好的指示器。当没有信号施加到NE605前端时，RSSI电压应当小于或等于250m

19、V。如果输出电压较高，则说明PCB布线不合理，存在寄生震荡或再生问题。3.3.3静噪控制电路静噪电路是为了消除噪音，提高声音质量。静噪功能就是严格地滤除过度的背景噪音，使接受机在没有收到信号时扬声器保持寂静，此时静噪电路处于关闭状态，当打开静噪时就会听到喇叭声音。静噪的目的固然是为了严格抑制噪声，但如果抑制过度就会使微弱的有用信号也会被限制从而接收不到信号。特别是在接收信号微弱时，信号会连同噪音一起抑制掉了，这是不可取的。调节静噪就是为了降低、抑制或消除无用的噪声，让它不会通过扬声器传出来，但又要保留所需信号，即使是在噪声大的情况微弱信号也能保留下来。在此设计中S3为静噪非静噪选择开关RP2为

20、静噪门限调整电位器。S3未按下时，其一路开关将音频功放电路接入NE605的非静噪音频输出端，另一路开关将NE605的5脚接地；按下S3时，则为静噪输出状态，R12用于控制静噪门限。3.4功率放大电路图4 功放电路LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大器，主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少，电压增益内置为20。在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容，便可将电压增益调为任意值，直至200。输入端以地位参考，同时输出端被自动偏置到电源电压的一半，在6V电源电压下，它的静态功耗仅为24mW，广泛用于调幅-调频无线放大器、便携式磁带重放设备、内部通信电路、电视音频系统、线性驱动器，超

21、声波驱动器和功率变换电路等。LM386内部电路原理图如图5所示。与通用型集成运放相类似，它是一个三级放大电路。第一级为差分放大电路，T1和T3、T2和T4分别构成复合管，作为差分放大电路的放大管；T5和T6组成镜像电流源作为T1和T2的有源负载；信号从T3和T4管的基图5 LM386内部原理图极输入，从T2管的集电极输出，为双端输入单端输出差分电路。使用镜像电流源作为差分放大电路有源负载，可使单端输出电路的增益近似等于双端输出电路的增益。3.5 供电电路3.5.1整机工作电压图6 电源电路7805为3端正稳压电源，TO-220封装，内含过流，过热和过载保护电路。带散热片时，输出电流可达1A。使

22、用外接元件，可获得不同的电压和电流。主要特点：输出电流可达1A；输出电压有5V；过热保护；短路保护；输出晶体管SOA保护；极限值输入电压(=518V) 35热阻（结到壳） 5/W热阻（结到空气） 65/W工作结温范围 0125贮存温度范围 -65150工作原理，J2为6V交流电源接口，6V交流电经过桥堆整流后，输出9V左右直流电，C29和C30分别滤除低频和高频纹波，9V直流经三端稳压集成块7805稳压后，输出十分稳定的5V电压，提供给电路各个部分。二极管IN4001起保护作用，防止特殊情况下7805输出电流倒灌。通过参考资料和相应估算，各模块功耗分别为：高频头50mW，NE605为40mW，

23、74LS194为20mW，LM386为200mW，MC34063为50mW，7805为50mW，再留出一些余量，所以整机功耗估值为1W。则7805输出电流为200mA，通过计算选取C33=C29=100uF，C30=C32=0.1uF。3.5.2高频头调谐电压MC34063及其外围元件组成DC-DC升压变换器，向高频头提供30V调谐电压。MC34063是摩托罗拉开发的DC-DC转换控制电路专用芯片。它由具有温度自动补偿功能的基准电压发生器、比较器、占空比可控的振荡器，RS触发器和大电流输出开关电路等组成。可用于制作各种升压、降压或反向直流电源变换器。其特点如下：输入电压范围：3.040V；输出

24、电压可调范围：1.2540V；输出电流可达：1.5A；工作频率：100Hz100kHz；低静态电流；短路电流限制；可实现升压、降压或反向电源变换器。图7 DC-DC变换电路MC34063芯片内部比较器比较输出取样反馈电压及阈值电压，输出通过与门控制S-R触发器置位端S，进而驱动开关管T2（T1）。7脚是电流感应检测端，通过电流取样电阻Rsc监控电路工作电流。若工作电流过大，则内部振荡器停振，并输出低电平至S-R触发器复位端R，同时通过与门封住S-R触发器置位端S，使S-R触发器停止驱动T2（T1）。内部振荡器仅需一个外接定时电容，就可方便的进行振荡频率的设置。内部基准电压源精度很高，波动范围仅

25、为1.18V1.32V，典型值为1.25V。内部驱动管T2、开关管T1可接成达林顿管形式，进行大电流驱动变换。图8 MC34063内部原理图电路原理，振荡器通过恒流源对外接在CT管脚（3脚）上的电容不断地充电和放电，以产生振荡波形。充电和放电电流都是恒定的，所以振荡频率仅取决于外接定时电容的容量，与门的C输入端在振荡器对外充电时为高电平，当比较器的输入电平低于阈值电平时，与门D输入端为高电平。当C和D输入端都变成高电平时，触发器被置为高电平，输出开关管导通，反之，当振荡器在放电期间，C输入端为低电平，触发器被复位，使得输出开关处于关闭状态。电流限制SI检测端（5脚）通过连接在V+和5脚之间电阻

26、上的压降来完成功能。当检测到电阻上的电压降接近或超过300mV时，电流限制电路开始工作。这时电路通过CT管脚（3脚）对定时电容快速充电，以减少充电时间和输出开关管的导通时间，从而延长输出开关管的关闭时间。其极限参数如下表：表3 MC34063极限参数参数符号数值单位电源电压V+40V比较器输入电压范围VI-0.3+40V开关管集电极电压VC40V开关管发射极电压VE40V开关管集电极-发射极电压VCE40V驱动管集电极电压VC40V开关管电流ISW1.5A4调试4.1基本硬件调试在作品设计完成，做出成品后，需要作品进行一系列的调试，直到达到预期目的。总结的基本硬件调试分以下几个步骤。（1）在做

27、出电路板，整机元件焊接完成后，对照图纸，检查元件焊接是否正确，有无错焊、漏焊、虚焊，电解电容正负极连接是否正确，重要芯片有无短路情况。（2）用万用表蜂鸣档检测各部分地和电源是否正确，整机有无短路现象。（3）以上两个步骤完成无误后，方可通电调试。上电后先检测各部分供电是否正常，元件有无过热情况。各芯片对应引脚电压是否正常，工作是否正常。4.1性能调试硬件电路都正常工作后，接着进行性能调试。首先用示波器检测高频头第一中频输出端IF信号，频率和强度等是否正常。NE605接收匹配电路、滤波电路是否正确工作，信号通道是否形成，效果是否最佳，如果有干扰，或频率有偏差，通过改变对应元件参数达到最佳。再检测N

28、E605音频输出端8脚和9脚，看音频信号是否稳定，有无强烈干扰，有无明显失真。最后通过扬声器直观感受整机接收效果。当整机基本功能实现以后，对应设计要求，测试各个性能指标。5总结利用电视机全增补高频头，通过二次变频实现的宽带调频接收，为纯硬件电路，不需软件编写。电路结构简单易懂，各性能指标良好，非常具有实用性。整个设计过程查阅了大量资料，通过图书馆和网络收集到很多有用信息，为设计提供了很好的技术支持。电路简单是本机的一大优势，不足在于某些功能使用时比较繁琐，仔细推敲还可以将PCB电路布局、布线可以做得更规范美观，使整机接收效果更好。参考文献1 曾靖家庭电子J成都：家庭电子杂志社，2000：192

29、 邓有训空军雷达学院学报J武汉：空军雷达学院出版社，2000：523 陈其津调频接收机M广州：广东科技出版社，1991：266-2814 罗宗运电子报J成都：电子科技大学出版社，2002：25 杨延宁，刘根据西北大学学报J西安：西北大学出版社，2008：386 张厥盛锁相技术M西安：西安电子科技大学出版社，1994：52-567 沈平林电子工程师J南京：电子工程师编辑部，2000：68 袁成放，初本春泉州师范学院学报J泉州：泉州师范学院学报编辑部，2007：259 10 附录附录1 整机原理图附录2 元件清单名称参数数量封装电阻2720805电阻1K40805电阻2.4K10805电阻8.2K20805电阻10K20805电阻56K10805电阻100K2