【毕业学位论文】(Word原稿)短波接收机以二次变频FM接收芯片MC3362为核心,以锁相环频率合成器MC145152产生第一本振的二次变频短波调频接收机的设计与实现-控制理论与控制工程

1 短波接收机 摘 要 本文介绍了以二次变频 以锁相环频率合成器 由于该设计中采用高中频变频技术 ,该机的镜像抑制比及组合频率抑制性等指标达到题目的要求奠定了基础 ;利用 现的锁相环频率合成器易与单片机接口 ,实现全频段自动调谐 ,设定范围自动调谐 ,手动步进调谐等多种调谐方式 ,并扩展了频率范围 ;利用双栅场效应管高放管 ,同时自动调整中心频率 ,兼顾了窄带高增益与高放稳定性的矛盾 ;人机交互系统有 4*4 小键盘和 122*32 点阵液晶显示器 , 并利用实时钟芯片 的不掉电 台 ,同时可实时显示时间 ;利用 换芯片实现电池供电 ,并有电池欠压报警 ,使该机各项性能指标均达到或高于题目要求 . 2 一 . 方案选择与论证 根据题目的要求 ,提出几种系统方案 : (1)如下图 ): 该方案采用 率合成器产生本振的一次变频技术 和 生的第一本振混频 ,经中放调谐放大后送到 鉴频器鉴频 ,然后把解调后的信号经音频功放推动扬声器 . 本方案的主要特点在于系统结构简单 ,易于实现 . 但本方案不易达到题目要求的某些指标 ,如镜像抑制比 . 3 (2)如下图 ): 此方案不同于方案一之处在于采用二次变频技术 ,这样相对方案一来说可以明显提高镜像抑制比 还可利用其变频级的增益 ,提高整机的灵敏度 . 并利用 D/A 产生的直流电压自动调整输入回路中心频率 ,兼顾了高放增益与带宽的矛盾 . (3)如下图 ) : 本方案由于采用 术产生本振信号 ,可以获得很高的频率稳定度 ,采 用这种方案可以大大改善系统性能 ,如台调谐频率可精确步进、系统选择性、频率稳定度、等指标都可以做得很高 不易控制 ,实现起来技术难度较大 . 4 综合考虑以上三种方案的优缺点、难度和可实现性 ,我们选择了方案二 . 系统总原理图如下页 : 二 . 理论分析与计算 设载频信号为 : 调制信号为 : 则 ,该调频波可以描述为 : co s)( c 5 K H 式中 该调频波的最大相偏 式中 为最大频偏 ,接收机的带宽 故接收机的频率步进 我们选频率步进为 4 本题采用超外差式 收机 ,这种方式能使接收机的性能得到改善 ,但同时混频器又会给接收机带来干扰问题 混频器的输出只有输入信号 本地振荡的频率 出的中频分量 实际中还有其它的许多频率分量也会经混频器输出 ,这就有可能产生下面的干扰 : (1)有公式 : (p,q 是非负整数 ) 1)()( 313 KH KH 12 m a x 6 当 l(或者说变频比 )一定时 ,并能找到合适的 p,q 就会形成干扰 ,而阶数越小 ,干扰越严重 (p+q1)提高中频可以减小这种干扰的数目和阶数 . (2)这种干扰是由混频器的非线性而形成的假中频 . 如果干扰频率 满足上式 ,就能形成干扰 用 代入上式 ,可得 这一类干扰主要有中频干扰 ,镜像干扰及其它副波道干扰 . 影响本设计的主要是镜像干扰 . 设混频器中 c,当外来干扰频率 l 共同作用在混频器的输入端 ,也会产生差频 i,从而会在接收机输出端听到干扰电台的声音 . 对于 其工作原理是当开始计数时 A 和 N 同时计数 ,前置分频器工作在 V+1 模式 ,当计数器 A 溢出时 ,控制前置分频器以 V 模式工作 ,同时令自身停止计数 ,当计数器 N 溢出时 ,令前置分频器以 V+1 模式工作 ,同时时计数器 A 和 N 重新置数 ,并开始新的计数 . 分频比公式如下 : 本机选用了 司的 40/ 41) 14 前置双模分频器及 相环芯片构成吞脉冲频率合成器 . 片已集成了参考分频器 ,鉴相器和两个计数器 ,并采用并行码输入易于和单片机接口 ,且提高了响应速度 . 分： 为简化 计，本机放弃了常用的高电压 据变容二极管的特点，采用西勒振荡器的形式，采用这种形式的振荡器的好处是：电路容易起振，只需较低的压控电压即可满足频率范围内的要求。 同时为了提高 负载能力及减少负载对 的影响，我们采用后接射随器，此时分两路信号，一路去前置变模分频器 ,另一路去混频器作第一本振。 环路滤波器 (如右图 ): 这是 的重要部分 ,它对环路参数调整起着决定性的作用 15 其中 由右式决定 其中 为阻尼系数 ,鉴相器增益 ,益 ,N 为反馈环总分频比 . 为了确保能锁定所需频率 ,同时捕获时间不太长 ,本机环路参数选取 r=30, =1,N=5175. 同时为了滤除相位噪声 ,在主滤波器前为 滤波器 ,副滤波器的截止频率远小于主滤波器 . 控制部分 : 如右图所示 ,为了减少系统资源的占用和控制时间 ,本机采用两片 27和 A 的分频数 ,用一片 82出地址码 ,即可同时往222)1 0 0 010(21V c 16 和 准确的完成搜索任务 ,大大减轻了系统软件的负担和确保锁定时间 . 控制系统、协调系统的其它各部分 用串行 D/动改变第一本振频率 ,从而实现自动控制输入回路中调谐放大器的中心频率并自动搜索电台的功能 . 本机采用液晶显示器和键盘作为人机交互系统 ,4*4 键盘用来控制系统的各功能的选择 , 由液晶显示当前系统的工作信息及键盘的部分功能说明 (采用中文菜单形式 )右上图 ),工作在上一次关机时的电台 , 电台信息的保存利用了实时钟芯片 同时利用它实时显示时间 , 提高了信息存取的效率 . 17 系统的工作主界面如上图所示 : 右图为按下自动搜索键后的界面 . 若当前工作的电台没信号时系统就会提示 . 本系统采用菜单选择 ,提供了良好的人机交互界面 ,并且有帮助显示 . 软件流图如下图所示 : 18 本系统还用单电源供电 ,采用 司生产的换芯片行电源变换给系统供电 . 工作原理图如右图所示 . 可以用电池进行供电 作模式 ,工作的开关频 率为 170得输出的纹波比较容易滤掉 ,同时保证了转换的高效性 ,效率达 87%用穿芯电容与外围连接 行电源监控 (源监测 ). 考虑到题目要求音频最大不失真输出功率 100 时音频放大器能够尽量与系统用同一组 +5故选用能 +5V 供电最大不失真功率达 350 19 作为音频放大器 . 四 1. 测试所用仪器 : 频信号发生器 ,字万用表 ,波器 ,流毫伏表 ,8负载电阻 ,率计 . 2. 整机测试指标 (1)根据国家标准 ,测试灵敏度必须在无外界电磁场干扰的屏蔽室内进行 ,利用环形天线 ,通过仪器设备测量 无法采用此方法 测试最小的输入信号 外接一个 40减探头 ,接至接收机天线处 ,由大小逐渐减小输入调频波的幅度 ,直至接收机输出信号的失真度大于 10%. 20 测试数据如下表 : (敏度 ( V) 2)用 并加一个 40减探头 ,断开 455K 陶瓷滤波器的输出端 ,在输出端接一 1K 负载电阻 ,然后用交流毫伏表测量滤波器的输出电压 .当 分别记录电压值与 并比较 . 输入频率 出衰减 200 23 件 3)在输出最大不失真功率条件下 ,断开 455K 陶瓷滤波器的输出端 ,在输出端接一 1K 负载电阻 ,然后用信号源产生一频偏 3制信号为 1小信号调频波 ,输出加 40当 10和 fi=得出数据 . 输入频率 0出衰减 440 48 件 21 (4)用 频信号发生器产生一 8等幅 波 接收机断开 455瓷滤波器输出 ,接一