FM调频带照明收音机的设计及实现

1、柳州铁道职业技术学院 毕业设计论文题目 FM调频带照明收音机的设计与实现 系 别 信息技术学院 专业班级 14级移动通信技术15班 学 号14102015162姓 名 黄媚 莫秀凤 杨美娟 指导教师 杨华勋 2017年 1 月 6 日FM调频带照明收音机的设计与实现内容摘要随着科学技术的发展，调频收音机的应用十分广泛，尤其消费类占有相当的市场。从分离元件组成的收音机到由集成电路组成的收音机，调频收音机技术已达到十分成熟的地步。从普通的调幅收音机到高级调频收音机，调频收音机以较高的技术含量和较高的音质得到了广泛的欢迎。本课题主要研究调频收音机的

2、设计过程，各部分电路的组成、作用、性能指标和工作原理。叙述了FM与AM之间的区别，从而得出FM相对于AM的优势，分析了芯片CD9088的特点及其各引脚功能。调频收音机电路是由天线、输入回路、高频放大电路、混频电路、本机振荡电路、中频放大电路、鉴频电路、低频功率放大电路、扬声器组成。其整机具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真度小等优点。 关键词： 混频电路；CD9088；中频放大；鉴频目录第一章 绪论1第二章 FM与AM原理及概述22.1 AM的原理22.2 FM的原理22.3 FM与AM的区别2第三章 收音机的组成与分析43.1 CD9088集成电路的介绍43.2收音机电路组成53.3收音机

3、电路分析7第四章 调试与故障排除94.1调试94.2故障排除9结束语11附录12附录1：芯片资料图12附录2： FM收音机的材料清单表12附录3 ：整体电路实物图片13参考文献14致谢词15第一章 绪论随着科学技术的不断发展，新颖的调频收音机的不断出现，技术不断的提高，设计出来的收音机外型精致小巧。从分离元件到集成电路，这标志着收音机的内部电路简单。用一个集成块就能完成所有的工作。从早期的调幅收音机到现在的调频收音机，我们可以想象收音机的不断改进和不断创新，使收音机的发展空间越来越大。现在，出现了新一代高科技产品调频收音机，功能强大，性能优良，设计精巧耐用。在这种环境下，收音机更加受到了无线电

4、行业、专业电子技术机构和无线电团体人员的关注。现今的用户对于收音机技术上的要求相对较高，这也促使了收音机的控制方式需要不断改进、音质水品等技术指标也需要不断提高。天线接收到的高频信号通过输入电路与收音机的本机振荡频率（其频率较外来高频信号高一个固定中频，我国中频标准规定为465KHZ）一起送入变频管内混频，在变频级的负载回路（选频）产生一个新频率即通过差频产生的中频，中频只改变了载波的频率，原来的音频包络线并没有改变，中频信号可以更好地得到放大，中频信号经检波并滤除高频信号。再经低放、功率放大后，推动扬声器发出声音。 已调载波（调幅收音机的中频为465KHz,调频收音信号的中频为10.7MHz

5、）接着通过中放通道的选频网络选出要接收的已调载波，随后进行放大和解调（检波）从已调载波中提取出原电信号。这就完成了无线电信号的接收和解调。然后听过前置放大和功放驱动器驱动扬声器还原成声音（对于收音机）。收音机的接收原理就是把从天线接收到的高频信号经检波（解调）还原成音频信号，送到耳机变成音波。由于广播事业发展，天空中有了很多不同频率的无线电波。如果把这许多电波全都接收下来，音频信号就会象处于闹市之中一样，许多声音混杂在一起，结果什么也听不清了。为了设法选择所需要的节目，在接收天线后，有一个选择性电路，它的作用是把所需的信号（电台）挑选出来并把不要的信号“滤掉”以免产生干扰。这就是我们收听广播时

6、，所使用的“选台”按钮。第二章 FM与AM原理及概述2.1 AM的原理AM是振幅调制的英文缩写，是指对信号进行幅度调制。一般做法就是先在原信号上叠加一个直流信号以保证信号f(t)+A>0然后乘上一个高频的余弦信号，即得到g(t)=f(t)+Acoswt。在频域上的效果就是将原信号的频谱移动到w处，以适合信道传输的最佳频率范围。g(t)的包络线即f(t)+A,用一个简单的包络检测电路就可以接收并还原信号了。 2.2 FM的原理FM是调频调制的英文缩写。音频信号的改变往往是周期性的一个最容易理解音频调制技术的范例是小提琴和揉弦，揉弦通过手指和手腕在琴弦上快速颤动，使琴弦的长度发生快速变化，从

7、而最终影响小提琴声音的柔和度。与FM无线电波相同，FM合成理论同样也有着发音体，载体和调制体三个元素。发音体或称载波体，是实际发出声音的频率振荡器、调制体或称调制器，负责调整变化载波所产生出来的声音。载波频率、调制体频率以及调制数值大小，是影响FM合成理论的重要因素。我们习惯上用 FM 来指一般的调频广播76108MHz，在我国为 87.5108MHz、日本(7690MHz）FM是一种调制方式,即使在短波范围的2730MHz之间，做为业余电台、太空、人造卫星通讯应用的波段，也有采用调频FM方式的。2.3 FM与AM的区别调频比调幅的抗干扰能力强。外来的各种干扰、工业和天平干扰等，对已调波主要影

8、响表现为产生寄生调幅，形成噪声。调频可以用限幅的方法，消除干扰所引起的寄生调幅。而调幅制中已调幅信号的幅度是变化的，因而不能采用限幅，也就很难消除外来的干扰。另外，信号的信噪比越大，抗干扰能力就越强。而解调后获得信号的信噪比与调制系数有关。调制系数越大，信噪比越大。由于调频系数远大于调幅系数，因此，调频波信噪比高，调频广播中干扰噪声较小。调频制功率的利用率要大于调幅制。发射总功率中，边频功率为传送调制信号的有效功率，而变频功率与调制系数有关，调制系数越大，则边频功率大。由于调频MF大于调幅系数MA，所以调频制的功率利用率要比调幅制高。本次方案选用的是FM调制。理由有以下几点： 1) 在同样的频

9、率、功率等条件下，用调频方式传输信号比调幅方式要远得多。因为调幅方式的载频电平要高出噪声电平三四十分贝才能得到良好的图像指标，而调频方式只要高出噪声电平几分贝即可。 2) 调频比调幅抗干扰能力强：外来的各种干扰、加工业和天电干扰等，对已调波的影响主要表现为产生寄生调幅形成噪声。调频制可以用限幅的方法，消除干扰所引起的寄生调幅。而调幅制中已调幅信号的幅度是变化的，因而不能采用限幅，也就很难消除外来的干扰。3） 另外，信号的信噪比愈大，抗干扰能力就愈强。而解调后获得的信号的信噪比与调制系数有关，调制系数越大，信噪比越大。由于调频系数远大于调幅系数，因此，调频波信噪比高，调频广播中干扰噪声小。 4)

10、 调频波比调幅波的频带宽。频带宽度与调制系数有关，调制系数越大，频带越宽。调频中常取调制系数大于1，而调幅系数是小于1的，所以调频波的频带宽度要比调幅波的频带宽度大的多。AM通过改变输出信号的幅度，来实现传送信息的目的，即通常说的中波。而FM是一种以载波的瞬时频率变化来表示信息的调制方式，即通常说的微波。调幅中波传输，信号质量稳定，靠天馈传输，受天气条件影响较大，抗干扰能力低，而调频微波传输，信号质量高，发射功率小，覆盖范围大，抗干扰能力比调幅抗干扰能力强。通过对比AM与FM特点,FM比AM具有更多的优越性。第三章 收音机的组成与分析3.1 CD9088集成电路的介绍调频收音机具有灵敏度高、选

11、择性好、通频带宽、音质好等特点。采用CD9088调频专用集成电路来制作电调谐调频收音机，具有电路简单、制作容易、调试方便、性能价格比高、音质好、成本低、体积小等特点。CD9088是适用于电调谐微小型FM收音机的单片集成电路，采用16脚双列扁平封装，工作电源电压范围为1.85V，典型值为3V。该电路内包含了FM收音机从天线接收到鉴频输出音频信号的全部功能。图3-1CD9088内部结构框图CD9088集成电路的主要特点：CD9088电路设有搜索调谐电路、信号检测电路、静噪电路以及频率锁定环（FLL）电路。CD9088电路的中频频率为70kHz，外围电路不用中频变压器，其中频率选择由电路内部RC中频

12、滤波器来完成。在调谐方式上，CD9088即可采用传统的可变电容机械调谐，也可像数字调谐收音机那样采用电调谐方式来搜索电台。在采用电调谐时，只需操作搜索调谐按钮（SCAN），电路便自动地由频率低端向频率高端搜索电台，一旦搜索到电台信号，调谐自动停止。当调谐到FM接收频率最高端时，只需按一下复位按钮(RESET)，本振频率回到最低端，搜索调谐又重新开始。表3-1 CD9088集成电路各引脚功能表引脚符号功能引脚符号功能1OUTMUTE静音输出9INIF限幅中频输入2OUTAF音频输出10FILLP2限幅低通滤波3LOOP音频滤波11INRF射频输入4Vcc电源12INRF射频输入5OSC振荡13F

13、ILLM限幅器偏置滤波6IFFB中频反馈14GND地7FILLP1低通滤波15FILAP全通滤波8OUTIF中频输出16TUNE电调/AFC输出3.2收音机电路组成调频就是频率调制，所谓频率调制就是原来等幅恒频的高频信号的频率，随着调制信号、音频信号的幅度变化而变化，调频收音机就是接收这些频率调制的无线电信号，经过解调还原成原信号的电子设备。调频收音机电路一般主要由接收天线、输入回路、高频放大电路、混频电路、本机振荡电路、AGC 自动增益控制、中频放大电路、鉴频电路、功率放大电路、扬声器组成。图3-2 收音机电路组成图天线：接收无线电波发射的信号。输入回路：调频收音机输入回路的作用是从天线接收

14、到的各种高频信号中选择出调频波段的信号,它分为固定调谐式输入回路和可变调谐式输入回路两种电路形式。高频放大电路：高频放大电路的主要作用是对高频调频信号进行放大,以提高调频收音机的接收灵敏度。 高频放大电路一般采用共基放大电路,这是因为共基电路的截止频率高,适用于高频率放大,并且共基电路的输入阻抗低,容易与天线的阻抗相匹配。本机振荡电路：大多是采用共基电路LC振荡的方式，从三极管的集电极输出信号，经变压器反馈到发射极，发射极回路是个LC谐振回路，具有选频特性，由LC谐振回路来控制频率。共基电路的优点是工作比较稳定，适用频率高混频电路：就是将两个不同频率的信号（其中一个成为本机振荡信号，另一个是高

15、频与调波信号）加到非线性器件进行频率变换，然后由选频回路取出中频分量。中频放大电路：（1）调频收音电路中的中频放大器用来放大 10.7MHz 的中频信号，使中频信号达到鉴频器所需要的幅度。（2）调频收音电路的中频信号频率比调幅收音电路的中频信号频率高出许多，单声道和立体声调频收音电路的中频信号都是10.7MHz。鉴频电路:（1）鉴频器相当于调幅收音电路中的检波电路，将调频的中频信号转换成音频信号或立体声复合信号。收到普通调频广播电台节目时，鉴频器输出的是音频信号；当收到立体声调频广播电台节目时，鉴频器输出立体声复合信号。（2）将普通调频收音电路鉴频器输出的音频信号直接加到去加重电路，然后送到低

16、放电路；对于立体声调频收音电路，鉴频器输出的立体声复合信号还要加到立体声解码器电路中。AGC自动增益控制：AGC 电路自动控制高频放大器的增益。这一点与调幅收音电路不同，调幅收音电路控制中频放 大器的增益。对于调频收音中频放大器而言，由于中放末级设有限幅放大器，所以可以不设 AGC 电路。这样，AGC 电路要控制高频放大器的增益。功率放大电路：功率放大器是收音机的最后一级，主要任务是把低频放大器送来的信号进行功率放大，以足够的功率输出去推动扬声器发声。调频收音机就是接收广播电台发射的电波信号并将电波信号转换为声音的电子设备，收音机的接收原理是把从接收天线收到空中的电波，经调谐电路选中所需频率的

17、信号，经检波把高频信号还原成音频信号（即解调），解调后得到的声频信号再经过放大获得足够的推动率，最后经过电声转换还原出声音。为了得到较好的音质必须得有一个选择性电路，选择性电路把所需的信号挑选出来，从而耳机得到清晰的音频信号。3.3收音机电路分析FM信号由天线引进后从CD9088集成块11脚进入混频电路，电感L3、电容C10、C11、C12构成输入回路，本振电路的本振频率由L1、C3决定。C1为音频静噪电容，C7为中频反馈电容，C6为低通滤波器电容，C8为中频级耦合电容，15脚为搜索调谐端，16脚为电调谐AFC电压输出端，SW2为复位按钮，SW1为调谐按钮。按一下SW1按钮收音机就会自动从频率

18、低端向频率高端选台，当收到一个电台时，便自动锁定电台停止搜索，如要收听下一个电台节目，可再按一下SW1按钮顺序搜索电台。当搜索到频率最高端时，按一下SW2按钮即可回到频率最低端，然再重新选台。 天线输入回路收到的电台信号与本振频率混频后产生70kHz中频信号。经中频滤波器完成滤波和放大后送鉴频级处理，然输出音频复合信号，通过静噪电路后，从CD9088的2脚输出音频复合信号，由C10耦合到由Q1低频放大电路放大，推动耳机放音。L3电感线圈是高频扼流圈，当将耳机引线作为天线时，可减少收音机其它回路对天线输入回路信号的影响。如采用拖线作天线时，将虚线部份断开。用耳机引线作天线和用拖线作天线各具优缺点

19、，可试验后决定，也可两者同时采用。 在低放电路中，采用了将电位器接在负载回路中的方式，其有二个优点:一是比接在CD9088的2脚输出端噪声要小，因接在后级时电位器的本身噪声不会被放大;二是电位器接在后级后，当调低音量时会使负载等效电阻增大，相应减小了功放级工作电流，因此可以减少电池的消耗量，延长电池的使用寿命。图3-3 电调谐带照明灯FM调频收音机原理图第四章 调试与故障排除4.1调试调试是为了让收音机能够更好的工作，将调试好的部件组装成整机后都不可能达到最佳配合状态，而满足整机的技术指标。所以，各个部件经组装后一定要进行整机调试。接通电源，观察电路的工作情况，能收音，但音质较差。这说明电路或

20、元件数值存在故障，可以进一步进行调整。在上述工作完成之后，便可着手进行调整工作。收音机的调试一般也是从未级开始，然后逐级向前，即从功放、低放、检波、中放级后调变频级，这样容易获得较好的效果。调试过程中，我们发现组装时应该先把电池接触片装入外壳中，再把两个按钮装入外壳，使两个按钮一个低些，一个高些，分别是搜索按钮和复位按钮，这样有利于进行调试。收音机安装完后，由于安装位置、布线尺寸、参数误差、器件优劣等因素的影响，往往会使三极管偏置电路失常、接受波段偏离、接收灵敏度不一致。从而使收音机效果达不到预定的性能与指标。调试就是要想办法消除这些因素的影响，最大限度地提高整机的各项性能与指标，让它成为一个

21、符合技术要求与规范的合格产品。4.2故障排除一般集成电路收音机在通电检修之前，首先应检查有无短路现象连接导线有无接错和折断，元器件是否有明显的损坏、虚焊等。若电路板存在虚焊的现象，则应用电烙铁将其进行补焊。在通电之后，调节调节调谐旋钮收听不到电台播音声，则应检查整机静态工作电流是否正常（整机电流正常为7mA左右）。如果电流过大和过小，则分别进行检查，使得整机静态电流恢复正常。在一开始组装好整机后，发现整机无声。整机无声检测修理方法检查电流开关，然后用MF47型万用表检查故障方法用万用表×1档黑表棒接地，红表棒从后级往前级寻找，对照原理图，从喇叭开始，顺着信号传播方向逐级往前碰触，喇叭

22、应发出“沙沙”声。当碰触到哪级无声时，则故障就在该级，可测量工作点是否正常，并检查有无接错、焊错、塔焊、虚焊等。在之后的调试过程中发现音量较小，有失真的现象。通过查资料，发现其原因主要是低频放大器或者扬声器本身。随后，我们便先检查扬声器，采用替换法，有一个良好的扬声器替换之前的扬声器，发现没有问题。随即我们便检查低放电路，用万用表调至电压档，检查元件的静态工作点的状态，发现输出变压器发生短路，这样很大一部分信号功率消耗在变压器中，使得音量变小，从而拆开线圈若发现短路点，可用镊子或小改镊将短路点拨开。若收音机声音变大，则故障排除。结束语通过这次对调频接收机的设计与制作，让我了解了设计电路的过程，

23、也让我了解了关于调频接收机的原理与设计理念。实际接线中有着各种各样的条件制约，不可能与理想情况完全一致。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，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。我深刻体会到实际动手操作与书本理论知识有很大的反差，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。在设计中遇到很多困难，通过上网和查找书本相关内容而慢慢得到解决。在课程设计当中，我主要应用multisim软件，使得软件应用更加熟练了，另外对word排版也有了认识，对以后的毕业设计打下了很好的基础。 附录附录1：芯片资料图附录2： FM收音机的材料清单表序号材料名称数量序号材料名称数量瓷片电容