调频接收系统设计

1、目 录1、引言.12、调频接收机设计.12.1调频接收机的工作原理.12.2混频级电路.22.3集成电路调频接收机.33、调频接收机设计.43.1确定电路形式.43. 2设置静态工作点计算元件参数. 53. 3确定交流信号通路的元件参数. 63. 4电路安装与调试. 64、心得体会. 75、实验仪器设备. 76、小结. .7 参考文献. . . .81 引 言随着人们生活水平的不断提高和电子科技的飞速发展，特别是近年来物质生活水平的提高，人们相互之间交往所利用的通信手段也越来越多，人们不断追求生活方式的多样化和个性化；电子科学的发展尤其是无线通信的快速发展给人们工作和生活注入了新的色彩；人们可

2、以随心所欲地享受着无线通信工具所带来的乐趣。调频模拟通信最早的语音通信方式，广播电台就是它的一种形式，这种传统的通信方式在今天依然有着广泛的应用，并且也向着多样化和个性化和微型化的方向发展；随着时代的发展它的作用也在发生着变化，广播电台虽然现在已经不是人们获取信息的一种主要手段，但是它在很多方面依然发挥着主要的作用，它已经走进了我们的生活，在我们小集体范围内如：学生宿舍、宾馆等场所，由于其使用方便、价格低廉、技术成熟、可进行一对多的无线广播等诸多优点，所以将依然会发挥重要作用。不仅如此，随着人们追求生活的个性化它在家庭领域也将会给人们带来很大的乐趣，利用一个小型的无线广播台和一个微型的收音机就

3、可实现在家庭的任何角落播放自己喜欢的音乐，会给人们带来无限的乐趣。本设计就是一个小型的调幅接收系统，实现了语音输入、线路输入、以及二者的同时输入。2、调频接收机设计2.1 调频接收机的工作原理一般调频接收机的组成框图如图2. 1所示. 其工作原理是:天线(拉杆天线 接受到的高频信号, 经输入调谐路选频为f 1, 再经高频放大级放大(如果调谐回路输车信号不是很微弱, 可省区这一级 经入混频级. 本级振荡器输出为含有f1,f2,(f2-f1等频率分量的信号。混频级的输出接调谐回路选出中频信号（f1-f1）, 再经中频放大器放大，获得足够高的增益，然后经鉴频器解调出低频调制信号，由低频功放级大，驱动

4、扬声器或控制器（遥控开关用）。由于天线接受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，选择性能也比较稳定。图2. 1调频接收机组成框图2.2混频级电路一种简单使用的混频电路如图2. 1所示。其中三极管VT1实现频率变换，将天线接收到的高频调制信号（f1）与三极管VT2和晶振组成的本机振荡器的输出信号（f2）进行混频，由LC 选频网络选出中频信号（f2-f1）。频率变换的原理是，利用三极管集电极电流ic 与输入电压ube 之间的非线性关系，实现频率变换的。变换后的调制参数（调制频率和频率偏移）保持不变，仅载波频率变换成中频频率。对于图2所示电路，由于高频调制信号从变频

5、的基极输入，本机振荡信号从变频管的发射极注入，故称这种电路为基极输入，发射极注入式混频电路，这种电路的特点是：信号的相互影响较小。不易产生牵引现象，但要求本振的输出电压较大（u0>u1）, 使三极管VT1工作于非线性区才能实现频率变换。混频管VT 1的静态工作点由R 1 、R 2及R 3决定（电源电压+Ucc确定时），为使混频管在大信号输入下进入非线性工作区，静态工作电流I CQ 不能太大，否则非线性作用消失，混频增益将大大下降。但I CQ 也不能太小，过小会造成本机振荡停振。实验表明+Ucc=+6V时，I CQ 取0.30.5mA较合适。混频管VT 1的静态工作点及调谐回路参数的计算与

6、课题高频小信号调谐放大器的计算方法相同。极三管VT 2和晶振ZWB 组成的本机振荡电路称为电容反馈三点式振荡电路，又称“考毕兹”电路，其等效电路如图2. 2(a所示。电路的反馈系数F=C7/C5。这里的晶振起电感作用。振荡频率主要由晶振的频率决定，因此频率稳定度较高。振荡频率f 0的表达式为f 0=12Lq C （21） 图2. 2（a ）本振等效电路图2. 2(b输入回路式中，Lq 晶振的等效电感，与频率有关为十几兆赫的晶振，Lq 约为几毫亨； C 振荡回路的总电容，由晶振的等效电容C 0、Cq 与C4、C5及C7共同决定。若选C4C5，C4C7，则C=Cq(C0+C4 Cq+C0+C4式中

7、，Cq 为0.0050.1pF ，所以C4的取值比较小才能对晶振的频率实现微调，一般C4为几Pf 几十Pf 的小微调电容。本机振荡电路的静态工作点主要由R4，R5，R6及R7决定。为使本机振荡输出的波形发生畸变，产生高次谐波，影响混频级电路的性能。实验表明+Ucc=+6V时，Icq 取0.40.8mA 较好。电容C3为本机振荡能够的输出耦合电容。由于混频管工作在非线性状态，易引起各种信号的干扰，如中频干扰，镜像干扰等，采用晶振构成的本机振荡电路可以减小干扰，必要时，在混频级前加一级高频调谐波放大器，可大大抑制象频干扰。对于图2.2(a所示的电路，因本振信号的频率福鼎，只能接收一个频率的信号，故

8、称点频接收机或遥控机，不适合作广播收音机。 2.3 集成电路调频接收机FS2204的内部包含中频放大器，调幅检波器，调幅混频器，调频鉴频器，AGC （自动增益控制），AFC 及音频功率放大器等电路。如图2.3所示的电路，对于调频信号，电路的工作过程是：10.7MHz 的调频中频信号从脚输入，经内部中频放大器放大由（15）脚输出。由（15）脚与（14）脚间外接的10.7MHz 的调频中周FT2，电感L3及电容C15（C15=2pF）组成的相移网络，使（14），（13）脚间的电压比（15），（13）脚间的电压超前90度。移相后的信号从（14）脚输入，经内部鉴频器解调出音频信号，由（8）脚输出。从而

9、完成了调频中频信号的放大与解调。FS2204还可以构成单片机式调幅收音机，如图4所示：当开关S 置于A 时，高频调幅信号从天线Aa 经耦合回路输入IC2的（6）脚进行高频放大，并于（5）脚外接的本振回路租入信号进行混频，从（4）脚输出465kHz 的中频信号，调幅中频信号再从（2）脚输入，经内部中频放大器放大后又（15）脚输出，通过中放选频回路AT3输入（14）脚，经内部检波器解调出音频信号，由（8）脚输出。从而完成了高频调幅信号的放大，混频，中放及检波。FS2204内部的低频功率放大器电路包含射极输出器，电压反大器，互补推挽功率放大器等电路，可接双电源构成OCL 电路，也可接单电源构成OLC

10、 电路。IC2的（8）脚输出的音频信号，经耦合电容C12（C12=0。022uF ）、音量电位器RP 及电阻R17（R17=22K）后，从（9）脚输入进行低频功率放大，由（12）脚输出至外接扬声器。C19（C19=470uF）为OTL 功放电路的输出端（12）脚的外接电容，理论上讲，其容量越大越好。因C19越大，其低频截止频率越低。但扬声器一旦选定，其低频响应便一定了，但太大元件成本高。如果容量不够，音频滤波效果会不佳。一般C16取220uF 。C17（C17=0.047uF）为电源去耦合滤波电容，可减小噪声及干扰的影响3、调频接收机设计3.1确定电路形式根据要求和给定的主要元器件，选定如图2

11、. 3所示的调频接收机实验电路，其中输入耦合回路直接采用6.5MHZ 中频变压器，本机振荡器为17. 8MHZ 的晶振与三极管VT 2 组成的考毕兹电路，微调电容C4可以使本振输出频率为17. 2MHZ 中频信号的放大，鉴频及音频功率放大。FS2004为单电源工作方式，输出端电容C15，组成OTL 电路。图 2.3 集成电路调频接收机原理图 3.2 设置静态工作点计算元件参数 为使混频管 VT1 易进入非线性区，VT1 的静态工作点 Q1 应较低，取 ICIQ=0。 4mA,UCE1Q=4V,UEIQ=0.2V,设 1=60， 则 R3= UEIQ/ICQ=500 R2=UBQ/I1=(0.7

12、+ UEIQ /6ICIQ=22K R1=,(UCE1Q +UEIQ-UBIQ R2/ UBIQ=81k （31） （32） （33） 为使本机震荡器易于起振且输出电压较大，晶体管 VT2 的静态工作点 Q2 比 Q1 要高。取 Ic2Q=0.6mA,UCe2Q=3.5V,UE2Q=0.2V 设 2=60 则 R6=UE2Q/ICIQ=330 R5=UB2Q/I2= （0.2V+0.7V） C2Q=15K /6I R4=( UCE1Q+ UEIQ- UB2QR5/UB2Q=56K R7=( UCE1Q +UEIQ-(UCE2Q+UE2Q/IC2Q=820 （34） （35） （36） （37）

13、 5 电阻 R8 的作用是降低混频级的静态工作点并滤除纹波。R8 可由下式计算 R8=(Ucc-( UCE1Q+Ic2Q /( ICIQ+Ic2Q=1.8k 3.3 确定交流信号通路的元件参数 输入并联回路的电容 C1 取为 100pF，调整磁芯位置使回路谐振频率为 6.5MHz。 本机振荡的 C4 取 20/5pF 的可变电容，为满足 C4 C7，C4 C5，取 C7 =100 pF ， C5=510pF。 C2，C6 为高频旁路电容，均取 0.02uF。本振电容输出耦合电容 C3 取为 几十皮法至几百皮法。 3.4 电路安装与调试 按照图 3.4 所示电路分级安装与调试。 混频级除了完成高

14、频调频信号与本机振荡信 号的差拍混频外，还要有一定的电压增益，以满足 FS2004 内部中放与鉴频器的要求。 由于接收机的各项技术指标测量必须按照统一规定的参数和方法进行， 如灵敏度的 测量可以按照下述方法估测。 将高频信号发生器 XFC-6 的输出接输入回路， 使载波信号 f0=6.5MHz，调制频率为 1kHz，偏频为 22.5 kHz。调节音量控制电位器 RP2 及 XFC-6 信号发生器的输出电压，使输出功率为标准输出功率 50mW，则此时接收机所需要的输 （38） 图 3.4 调频接收机系统电路 6 入电压称为输出功率为 50Mw 时的灵敏度。对于图 3.4 所示的实验电路，测量输出

15、功率 为 50 mW 时的灵敏度约为 1mV。 4、心得体会 通过这次对接收机的设计与制作，让我了解了设计电路的程序，也让我了解了关于 接收机的原理与设计理念，要设计一个电路总要先用仿真仿真成功之后才实际接线的。 但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样，因为，再实际接线中有着各种各样的条件 制约着。而且，在仿真中无法成功的电路接法，在实际中因为芯片本身的特性而能够成 功。所以，在设计时应考虑两者的差异，从中找出最适合的设计方法。 通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解，所以说，坐而言不如立而行， 对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。 5、实验仪器设备 高频信号发生器 扫频仪 数字频率计 XFC-6 型 BT-3 1台 1台 1台 双踪示波器 数字万用表 直流稳压电源 COS5020 DT860 双路输出 1台 1块 1台 6、小结 本次设计的核心部分是芯片 FS2004，混频、中频放大、鉴频、低