调频接收系统设计

1、目录1 引 言12、设计概述13.调频接收机的主要技术指标23.1工作频率范围23.2灵敏度23.3选择性23.4频率特性23.5输出功率24.调频接收机设计24.1 调频接收机的工作原理24.2混频级电路34.3 集成电路调频接收机44.4确定电路形式54.5设置静态工作点计算元件参数64.6确定交流信号通路的元件参数65.原理图66.详细的元件清单87.实验仪器设备98.心得体会99.参考文献91 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

2、信的快速发展给人们工作和生活注入了新的色彩；人们可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

3、乐趣，利用一个小型的无线广播台和一个微型的收音机就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、设计概述通过本课程设计与调试，提高动手能力，巩固已学的理论知识，能建立无线电调频接收机的整机概念，了解调频接收机整机各单元电路之间的关系及相互影响，从而能正确设计、计算调频接收机的单各元电路：输入回路、高频放大、混频、中频放大、鉴频及低频功放级。初步掌握调频接收机的调整及测试方法并学会如何将高频单元电路组合起来实现满足工程实际需要的整机电路。3.调频接收机的主要技术指标3.1工作频率范围接收机可以

4、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88108MH，是因为调频广播收音机的工作范围也为88108MHz3.2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。3.3选择性接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（抑制不需要的信号）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。3.4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2

5、00KHz。3.5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。4.调频接收机设计4.1 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f1,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，驱动扬声器或控制器（遥控开关用）。由于天线接受到的高频信号

6、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。输入回路高频放大混频中频放大鉴频低频功放本机 振荡 图4.1调频接收机组成框图4.2混频级电路 一种简单使用的混频电路如图4.1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的基极输入

7、，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VT1的静态工作点由R1 、R2及R3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ICQ不能太大，否则非线性作用消失，混频增益将大大下降。但ICQ也不能太小，过小会造成本机振荡停振。实验表明+Ucc=+6V时，ICQ取0.30.5mA较合适。混频管VT1的静态工作点及调谐回路参数的计算与课题高频小信号调谐放大器的计算方法

8、相同。极三管VT2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f0的表达式为 f0=12Lq C 图4.2（a）本振等效电路 图4.2(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C0、Cq与C4、C5及C7共同决定。若选C4C5，C4C7，则 C=Cq(C0+C4)Cq+C0+C4式中，Cq为0.0050.1pF，所以C4的取值比较小才能对晶振的

9、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，故称点频接收机或遥控机，不适合作广播收音机。4.3 集成电路调频接收机 F

10、S2204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

11、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

12、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4.4确定电路形式 根据要求和给定的主要元器件，选定如图2.3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

13、极管VT2 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4.4 集成电路调频接收机原理图4.5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+ UEIQ)/6ICIQ=22K R1=,(UCE1Q +UEIQ-UBIQ) R2/ UBIQ=81k 为使本机震荡器易于起振且输出电压较大，晶体

14、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）/6IC2Q=15K R4=( UCE1Q+ UEIQ)- UB2Q)R5/UB2Q=56K R7=( UCE1Q +UEIQ)-(UCE2Q+UE2Q)/IC2Q=820 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 4.6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

15、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C4C7，C4C5，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.5.原理图 6.详细的元件清单序号名称规格型号数量1开关22天线13电感14可调电感15晶体管（放大器）16晶体管（双极性）27变压器18晶体振荡器 10.7KHz29发光二极管210变阻器 10K50K211电阻器1K712电阻器5.1K113电阻器18K114电阻器10K315电阻器1.5K116电阻器220K117电阻器0.47K118电阻器4.7K119电阻器20

16、K120可调电容121瓷片电容0.1uF422瓷片电容0.01uF523瓷片电容103124瓷片电容33pF125瓷片电容120pF126瓷片电容0.22uF127瓷片电容104128瓷片电容0.47uF329瓷片电容20pF130瓷片电容220pF131瓷片电容30pF132瓷片电容1uF433瓷片电容4.7uF17.实验仪器设备高频信号发生器 XFC-6型 1台 双踪示波器 COS5020 1台扫频仪 BT-3 1台 数字万用表 DT860 1块数字频率计 1台 直流稳压电源 双路输出 1台8.心得体会 本次设计的核心部分是芯片FS2004，混频、中频放大、鉴频、低频功放都是通过其完成的，调频信号由TX接收，再通过输入回路进入回路，再由三极管VT1进行高频放大，放大后进入混频和本机振荡，最后由芯片FS2004完成中频放大、鉴频和低频功放，最终由扬声器发出信号 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