调频收音机设计仿真报告

1、一、绪论调频收音机（FMRadio）不论过去仍是现在素来在人们的生活娱乐中占有特别重要的地位。从老式的晶体管收音机到今天的网络收音机，说明经过广播享受生活素来是人们喜欢的生活方式。听收音机和看电视同样，能够增添好多知识，而且像有声小说这样的读物在电视里是听不到的，而且现在广播的发展速度也很快，曲艺、歌曲、体育、文艺、讨论等等，能够说无奇不有。眼前调频式或调幅式收音机，一般都采用超外差式，由于它有以下优点：由于变频后为固定的中频，频次比较低，简单获取比较大的放大量，所以收音机的敏捷度可以做得很高。2.由于外来高频信号都变成了一种固定的中频，这样就简单解决不同样电台信号放大不平均的问题。由于采用差

2、频作用，外来信号必定和振荡信号相差为预定的中频才能进入电路，而且选频回路、中频放大谐振回路又是一个优秀的滤波器，其他扰乱信号就被控制了，进而提升了选择性。可是超外差式电路也有不足之处，会出现镜频扰乱和中频扰乱，这二个扰乱是超外差式收音机所特有的扰乱。这在设计电路和调试时应当想法减少这些影响。本次课程设计的任务是设计并制作一个调频收音机，使收音机的调频部分实现88MH公108MH调频广播接收；而且达成电路设计，有关参数计算；达成各模块仿真，并供给仿真报告；达成印刷电路板设计、制作及安装调试。本次设计采用的是“高频放大、本振电路、混频、中频放大、鉴频及低频放大电路”的电路单元，其整机拥有敏捷度高、

3、工作牢固、选择性好及失真度小、噪声小等优点；且外面电路元件较少，适合自己着手焊接装置，以达到学习和实践相联合的目的。二、设计方案主要技术指标（1）工作频次范围：收音机接收到的无线电波的频次范围成为收音机的工作频次，在整个接收的范围内知足主要的性能指标，工作频次必定和发射机的频次相对应。调频广播收音机的频次范围为88-108MHz由于调频广播发射机的频次一般为88-108MHz中屡次率为465kHz。（2）敏捷度：收音机接收稍微信号的能力称为敏捷度，一般用输入电压来表示。能够接受的信号越小，敏捷度就越高。一般生活中调频收音机的敏捷度为5-30uV。（3）选择性：收音机从各样扰乱信号中选出所需要的

4、信号或衰减不要的信号的能力称为选择性，单位用dB表示。dB数越高选择性越好。调频收音机的中频扰乱大于50dB。（4）通频带：收音机的频次响应范围称为通频带。调频收音机的通频带一般为200kHz。（5）输出功率：收音机的负载输出最大不失真功率称为不失真功率。输出功率应当不小于100mW。设计方案1）方案论证与设计调频收音机主要由天线、高频放大、本振、混频、中频放大、鉴频、低频放大和扬声器几个模块组成。本设计利用三极管的放大特点进行信号的放大，再经过并联谐振选频网络进行频次的选择。采用分级设计的方式进行各个模块的设计。为防备前后级电路的扰乱，影响，可在两级之间加射极跟从器或许采用电感耦合的方式将前

5、后级隔离，减少后级电路对前级电路的影响。（2）系统原理框图天线710.7MHz喇叭高频放大T混频卜鉴频中频放大低频放大?本振电路98.7118.7MHz（3）工作原理介绍调频（FM收音机由输入回路、高放回路、本振回路、混频回路、中放回路、鉴频回路和音频（低频）功率放大器组成。高频放大后信号与当地振荡电路产生的本振信号进行混频，混频后输出，再将混频信号由中频回路进行选择，提取以中频10.7MHz*载波的调频波。该中频选择回路由10.7MHz滤波器组成。中频调制波经中放电路进行中频放大，尔后进行鉴频获取音频信号，经功率放大输出，耦合到扬声器，复原为声音。整体电路图T$C1nr?OUF%17IKHS

6、LAI.ClIT1所需兀件清单以下表兀器件名称型号数量/个10k55k2电阻3k42k11k5电位器104(100k可调)1可调电感1220uH2电感0.1uH110mH31pF3电容18pF1150pF210uF12可调电容3/10pF1陶瓷鉴频器J10.7MC11纯铜收音机拉杆天线全长762mm四节1三极管S90146喇叭（扬声器）Realplay小喇叭扬声器直径14CM电池座可装两节五号电池1电池5号（1.5V）2三、各单元电路设计高频小信号放大电路晶体管高频小信号放大器不只要放大高频信号，而且还要有必然的选频、滤波作用，所以晶体管的负载应为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管自己的极

7、间电容及连结导线的散布参数等会影响的频次和相位。同时关于此高放，还应知足一下三点要求要求：1）工作牢固。2）选择性好，即有必然的通频带。3）失真小，增益高，且工作频次变化时增益改正不应过大。高频小信号谐振放大电路主要由晶体管、负载、输入信号和直流电源等部分电路组成。晶体管基极正偏，工作在甲类，负载为LC并联谐振回路。该放大电路能够对输入的高频小信号进行反向放大。其中？=12?/?=88108?下面以88MH为例，进行仿真。XSC1静态工作点设置以下:vccRb1J3kQQ1cRe11k2N2369选频网络以以下列图所示2L85uH:fii其中电容C=0.1uH,电感为2.85uH的可调电感，二

8、者并联，组成并联谐振网络。仿真结果及剖析；|示液器-X9X由仿真结果可得电压增益A=26.119/1.373=19.02,知足放大倍数大于10的要求。经过光谱剖析仪可得，其输出中心频次位于88.397MHz处。本振电路本次设计采用西勒电路作为本振电路。西勒电路主要特点就是在回路电感个可变电容C4,而C3为固定值的电容器，且知足C1、C2远大于C3,L两头并联了一C1、C2远大于C4回路的总等效电容为1+GGc所以，振荡频次为在西勒电路中，由于C4与L并联，所以C4的大小不影响回路的接入系数。若是C3固定，经过变化C4来改变振荡频次，则RL在振荡频次变化时基本保持不变，进而使输出振幅牢固。此种振

9、荡器的优点是：较易起振，振荡频次也较为牢固，波形失真较小，当参数设置适合时，其频次覆盖系数较大，所以采用此电路进行电路设计关于一般小功率自动稳幅LC振荡器，静态工作点要远离饱和区，凑近截止区，以获取较大的输出阻抗。一般依照详细电路和电源电压大小集电极电流一般取1?4mA在实质偏置参数选准时，在可能条件下发射极偏置电阻尽可能取大一好。参数选择主若是依照知足振荡频次，知足起振条件并有足够的振荡幅度和规定的频次牢固性等因素加以考虑。若以频稳性角度出发回路电容应取大一些，有利于减少并联在回路上的管子极间电容等变化的影响。但C不能够过大，C过大，L会XSC1变小，Q值会变低，振荡幅度也会变小。为认识决频

10、稳和振幅的矛盾，过去用部前已讨论反应系数F=C1/C2不能够过大或过小，适合1/81/2.分接入。_1I令L=O.1uH则几二詐呢二亦何十药其中；的取值范围为98.7MHz118.7MHz若C3=20pF则可取C4=10pF的可变电容。因要知足C1,C2?C3,C4F=C1/C2取值为1/8?1/2，可取C1=400pF,C2=410pF混频电路混频电路是一种频次变换电路，是时变参量线性电路的一种典型应用。如一个振幅较大的振荡电压（使器件跨导随此频次的电压作周期变化）与幅度较小的外来信号同时加到XSC1作为时变参量线性电路的器件上，则输出端可获取此二信号的差频或和频，达成变频作用。它的功能是将

11、已调波好的载波频次变化换成固定的中频载频次。而保持其调制规律不变，也就是说它是一个线性频次谱搬电路，关于调频波经过变频电路后如故是调频波。可是其载波频次变化了，其调制规律是不变的。本次设计采用以下晶体管混频电路，本振信号从射极接入，高频信号从基极接入。所以，相互扰乱产生牵引现象的可能性小。同时，关于本振电压来说是共基电路，其输入阻抗较小，不易过激励，所以振荡波形好，失真小。这是它的优点。但需要较大的本振注入功率；可是过去所须功率也只有几十mW本振电路是完好可以供给的。在集电极接选频网络，从中选用频次为L=2.2uH，电容C=100pF10.7MHz的中频信号。所以可选用电感XSA1VCC-1.

12、N3VOQDXFC1XSC1ExtTrigIO1C4R371F1kQV120mV88MHz50kHz由图可知示波器1中A、B混频此后的波形。KS-XSCIL1C1123IO3T士100pF2.2uHqAQ12N2369C3V2-4?1.5Vpk(*98.7MHzIO20n通道分别显示的高频放大信号和本振信号，示波器B显示的是X经过变频器混频此后输出的波形时间通道丄通道反向4L395us-3.882fVT2牛4L895us-s.es2也0.000$保留0.000V时基適道A通道日融发/IIIflS-vs.标度：5tns/Div:劇度：MfVQiw沁SV/ftv边沿:领土叵-X轴位移；o_Y轴位移

13、D.Y轴位移水平;blv0WII魏I却”I直谎I交療o11-单真实常言动送经过测试可知，能够成功混频，并能成功选出所需频次中频放大电路中频放大器主若是将混频器输出的信号进行大幅度提升，以知足解调电路的需要。其主要质量指标有：电压增益Av、通频带BW0.7选择性、噪声系数。关于中频放大器，不只需要获取高的增益、好的选择性，还要有足够宽的通频带和优秀的频次响应、大的动向范围等。前级混频器输出频次为10.7MHz在此次中频放大过程中，应当保持其频次不变,只对其幅值进行放大。可是为了防备扰乱频次的影响，如故采用选频网络对其进行频次选择。选屡次率为10.7MHz，若电容C=1pF则电感L=220uH设计

14、的中频放大电路以以下列图：XSC1V111IIXFC11LRb1C4L1J|1233V3kQ1pF220uH$C2101Q1T1IO2J-V2T1OU2N2369OlmVMHz50kHzii-Rb2*Re1C310kQ1kQ=10uF经过示波器仿真以下时间45.mV通道申934.44tuV27D.497U545.4mV934.441uVT2-T1270.7us0.000V0.000VO.OOOs时基通道触发标度|100ns/TJiv:劇度：伽砒伽宴櫃:2mVjt)iv；D|丫轴位移（格0Y轴位移（格）：I水平；沟通0gs交療0|直剌亠单次ExtTrigX1ZIt0s氐lv自动通道B为输入信号，

15、通道A为输出信号，显然能够看出对输入信号进行了几十倍放大。这将有利于此后鉴频电路的正常工作。II11二二二二21T-1I1MU.?1J311PJI1:17.:.,174nV-#经过光谱剖析仪可得，其中心频次为10.890MHz由于输入信号存在频着重量，使得结果偏离10.7MHz,，可是影响不大。鉴频电路鉴频器的任务是从调频信号中检出调制信号，它包括变换部分及振幅检波器部分。利用LC谐振回路实现振幅鉴频，LC谐振回路组成的频幅变换网络将等幅的信号变换为FM-AM言号，尔后利用包络检波电路恢复出原调制信号。由于调频波振幅恒定，所以无法直接用包络检波器解调。由于二极管峰值包络检波器线路简单、性能好，

16、能够将等幅的调频信号变换成振幅也随刹时频次变化、既调频又调幅的FM-AM波，也就能够经过包络检波器解调此信号。设计的鉴频电路以下：XSC1从示波器能够看出，本鉴频电路实现将调频波变成调频+调相波，尔后再进行包络检波，进而提取出调制信号。从示波器波形能够看出，能够实现鉴频。提取的调制重量频率为50kHz。但考虑到所供给的元件中有10.7MHz的鉴频器，故直接采用鉴频器元件，同时也能够减少误差。低频放大电路从鉴频器输出的信号一般很小，所以在输出极一般采用低频功率放大电路。设计低频放大电路以下：XSC1经过示波器仿真以下:通道A为输出信号，通道B为输入信号，从图可得此低频放大电路对输出信号放大了近1

17、00倍，有利于驱动喇叭的正常工作。四、PCB勺设计与制作1.原理图绘制将前面的各分立模块依照高频放大、本振、混频、中频放大、鉴频以及低频放大的次序连结即可。2.PCB绘制DC“0illFIVT调频收昔机&捋寻话吋：+T粗PCB板的制作经过打孔焊接，达成PCB板的制作，本次制作的成品以下五、测试模块(1)高频放大，经过天线接受信号，再对其进行电压幅值放大。将输出端接上示波器，由示波器获取的波形以以下列图。(2)本振电路，产生98.7MHz118.7MH勺正弦波振荡信号。将其输出端接在示波器得正极，示波器负极接地。经过示波器测得波形以下：稍微有些许失真颠簸，单整体不影响电路的工作。(3)混频电路的测试，将高频放大信号与本振信号接入到三极管的基极与发射极。经过集电极进行混频信号的输出。同样地，将示波器得正极接集电极，负极接地。经过示波器所得波形以下：六、总结1.本方案特点及存在的问题它的缺点是，关于不同样的频次，接收机的敏捷度和选择性变化叫强烈，度由于碰到高放不牢固的影响，不能够过高，所以现在的接收机几乎所有是超外机。而且敏捷差式接收怎样进行仿真是本次课程设计的一个重点所在，只对整个系统的混频电路进行了部分仿真，