调频接收机 2

1、编号： （高频电路设计与制作）实训论文说明书题 目： 调频接收机调频接收机 院 （系）： 信息与通信学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 学 号： 指导教师：胡机秀、邓艳容、李秀东 班立新、陈小毛 2012 年 12 月 27 日桂林电子科技大学实训（论文）报告用纸 第 0 页 共 2 页 摘摘要要近年来，以信息与通信技术（ICT）为核心的无线通信技术革命对世界各国的经济，社会与文化生活正产生着复杂而深刻的影响1无线通信已经渗透到人们生活中的方方面面，从最初电报的发明迅速发展到现在的卫星通信、计算机网络通信等。2无线接收装置是无线通信系统的重要组成部分，现在国防工业，民用工业，科教文化，在

2、人们的日常生活中，无线电的传输和接收占有不可替代的作用，无线电电子技术领域在迅速扩大，信息的传输与处理是它的主要内容。此次课程设计介绍了无线接收机的制作和调试过程及其涉及到的相关原理，把电信号通过一系列的变化，转换成人们可以听到的声音信号。无线模拟接收系统要求能对不同波形的话音信号进行接收、放大、混频和解调。本次设计主要是以 CXA1691BM单片集成电路芯片为主要电路部分，辅以分立元件组成串并联谐振选频网络、高频小信号谐振放大器，高频功率放大器，晶体振荡器等各部分功能来实现无线调频接收机的功能。关键词关键词：接收、放大、混频、解调、调频接收机桂林电子科技大学实训（论文）报告用纸 第 1 页

3、共 2 页 Abstract In recent years, based on the information and communication technology (ICT) is the core of the wireless communication technology revolution of the worlds economic, social and cultural life is has a complicated and profound effect. 1 Wireless communication has penetrated into all aspe

4、cts of peoples life. Since the invention of the first telegraph rapid development to the present satellite communication, computer network communication, etc. 2 Wireless receiver is wireless communication system important constituent, is now defense industry, civil industry, science and technology c

5、ulture. In Peoples Daily life. Radio transmission and reception has irreplaceable function, radio electronic technology in rapidly growing, information transmission and processing is the main content of it. This course introduces the wireless receiver design for manufacturing and testing process and

6、 involves the related theory, the electrical signal through a series of changes, conversion into people can hear the voice signal. Wireless simulation receiving system required to different waveform voice signal receiving, amplification, mixing and demodulation. This design is mainly CXA1691BM monol

7、ithic integrated circuit chip as the main circuit part, complementary with discrete element composition series-parallel resonant frequency selective network, high frequency small signal resonance amplifier, high frequency power amplifier, crystal oscillator and so on various part of the function to

8、realize the wireless FM receiver function.Key words: Receiving, Amplification, Mixing, Demodulation, FM Receiver桂林电子科技大学实训（论文）报告用纸 第 0 页 共 14 页 目录引言.11 基础知识.11.1 CXA1691BM 的引脚及功能简介.11.2 调频收音机.32 电路工作原理.32.1 原理框图及各模块的作用.32.2 电路原理图.42.3 本设计电路的特点和改进.53 电路原理分析.53.1 高频放大电路.53.2 混频电路.53.2 并联谐振选频网络计算 .63.3

9、 本振电路.74 设计任务.84.1 接收频率范围.84.2 灵敏度.84.3 接收性.84.4 频率特性.84.5 信噪比.84.6 工作电源.94.7 输出功率.95 结 论.95.1 焊接的小结.95.2 调试的小结.105.3 总体实训的小结.10谢辞.12参考文献.13附 录(元器件清单)： .14桂林电子科技大学实训（论文）报告用纸 第 0 页 共 14 页 引言随着无线通信的进步，无线调频接收机也在飞速地发展。作为一个适用性非常广泛的技术，无线调频接收机的用途覆盖了无线电通信、电视广播、无线电广播、雷达定位、遥测遥控、卫星通信以及蜂窝移动通信系统等各个领域。本次课程设计主要是得到

10、一个超外差调频接收机。所谓超外差，是指将所要接收的电台在调谐电路里调好以后，经过电路本身的作用，就变成另外一个预先确定好的频率，然后再进行放大和检波。这个固定的频率，是由差频的作用产生的。如果我们在收音机内制造一个振荡电波（通常称为本机振荡） ，使它和外来高频调幅信号同时送到一个晶体管内混合，这种工作叫做混频。由于晶体管的非线性作用导致混频的结果就会产生一个新的频率，这就是外差作用。采用了这种电路的接收机叫外差式收音机，混频与振荡的工作合称变频。本次实训进行了对无线接收机的焊接和调试，该电路具有接收功能，能接收电台，具有原理简单，电路清晰的特点。由于调频广播具有信噪比小、抗干扰性强、扩大了广播

11、频道及经济费用少等优点。能接收 88108MHz 调频广播，用于简单的接收。1 基础知识 1.1 CXA1691BM 的引脚及功能简介 CXA1691BM 是一个单芯片 FM 收音 IC 专为无线收录机。其特点是：少数外围元件,低消耗电流（VCC= 3V）,For FM：ID= 5.8mA（典型）,内置调频开关、大的 AF 放大器输出,VCC= 6V，EIAJ 输出=500 毫瓦（典型值）,当负载阻抗 8 欧。 主要功能是： 调频节，RF 放大器，混频器和振荡器（其中包括亚足联可变电容器） ，IF 放大器 ，正交检测，优化的 LED 驱动器 。 CXA1691BM 是索尼公司的产品，28 脚贴

12、片式集成电路，具有电源电压适应范围较广、失真小、对温度实用性强等特点，其内部有中频、音频放大等电路，输出大而功耗低。当电源电压为 6V、负载阻抗为 8 时，可输出 500mW 的音频功率。另外，其内部还包括些比较完善的功能在调幅方面，其内部带有 AGC 的射频放大器、混频器、AGC的射频放大器、混频器、振荡器，中频放大器、正交检波器和调谐 LED 驱动器；在音频方面还有音量控制电路，FM 静噪电路等。其功能框图和输出端说明如下。在调幅接收控制器和调频音箱里用该集成块，外围的元器件很少。在（12）脚外围，有 L、C 组成的带通滤波器。调频信号 97MHZ 经此带通滤波器从（12）脚进入桂林电子科

13、技大学实训（论文）报告用纸 第 1 页 共 14 页 CXA1691BM。在（7）外接一个 43.15MHZ 晶振和一个三级管组成本振电路，理由是晶振的稳定性很好，不会发生频漂。本振信号从（7）脚进入 CXA1691BM内进行混频，得到 10.7MHZ 的中频信号。此中频信号从（14）脚输出再从（17）脚输入，进入中放电路，在鉴频。鉴频后的音频信号从（23）脚输出，在从（24）脚送入 CXA1691BM 内进行音频功率放大，带动喇叭发出洪亮的声音。另外，CXA1691BM 在收到调频信号后，其（19）脚为低电平。若无调频信号，则（19）脚为高电平，是（4）脚也为高电平，关闭 CXA1691BM

14、 内的音频功放电路，喇叭无声。 图 1.3 CXA1691BM 的引脚功能引脚号功能引脚号功能（1）静音（15）FM/AM 选择开关（2）FM 移相（16）AM 中频输入（3）反馈（17）FM 中频输入（4）音量控制（18）空脚（5）调幅本振（19）调谐指示（6）自动频率控制（20）中频地（7）调幅本振（21）AFC AGC（8）基准源输出（22）AFC AGC（9）FM RF 调谐线圈（23）检波输出（10）AM 射频输入（24）功放输入（11）空脚（25）纹波滤波（12）FM 射频输入（26）电源（13）高频地（27）功放输出（14）FM/AM 中频输出（28）地表 1.1 CXA1691

15、BM 输出端说明桂林电子科技大学实训（论文）报告用纸 第 2 页 共 14 页 1.2 调频收音机调频广播是利用频率调制的无线电波传送节目内容。所谓频率调制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，经过解调还原成声波。利用集成电路制作 FM/AM 收音机的好处是省略了复杂的电路结构，方便了制作，并且提高了可靠性，不足的是不利于深入研究。2 电路工作原理2.1 原理框图及各模块的作用 图.1 原理框图 （1）输入谐振回路。从天线到变频管基级间的电路称为输入回路，其作用是接受来自空中的无线电波，从所有这些信号中选出所需要的电台

16、信号。 （2）混频。它将输入回路送来的电台信号和本机振荡信号混频后，利用芯片CXA1691BM 将不同高频载波的电台信号变成固定频率的中频载波信号。 （3）中频放大。中频放大级器的作用似放大经过变频后的 465kHz 中频信号然后将放大的中频信号送出检波器。 （4）同步检波器和低通滤波器。它将原来调制的高频音频信号检波后产生音频信号，音频信号送出到功放级放大。使用芯片 MC1496 实现同步检波功能，再通过低通滤掉高频分量得到音频信号并送到低频放大进行功放。（5）功放级。它将中频信号经检波后得到音频信号，再经功率放大级后放大，然后推动扬声器发出声音。输入谐振回路高频放大混频本机振荡扬声器低频放

17、大解调中频放大天线桂林电子科技大学实训（论文）报告用纸 第 3 页 共 14 页 2.2 电路原理图图.电路原理图 工作原理：由高频头将天线接收到的微弱调频信号进行放大和混频，混频后产生的 315MHz 伴音中频信号由 IF 端输出。ICl 为调频接收集成块(由于高频头具有良好的调谐接收性能，而 CXA1691BM 是专用调频接收，接收灵敏度达 3uV，从而保证了整机具有很高的接收灵敏度)，中频信号输入的 17 脚，经 ICl 进行中频放大调频检波后由14 脚输出音频信号。gnd 28m eter19af out27if gnd 20vcc26band selach15ripple filte

18、r25fm if in17af in24am if in16det out23nc18agc afc22agc afc21M UTE1nc11FM CISCRI2fin rf9NF3reg8vol4am in10am osc5fm in 12afc6fe gnd13fm osc7fm if out14CXA1691BMC16104Y110.7MHZR310KR7150GNDC8103C9103C1950C1222PFC131PFC23104C20474C22104C144.7UFC4 10UFC154.7UFC510UFC6 10UFC21100UFC24100UFGNDR1A20KC253-

19、30PFC1118PFC10 3-30PFR82.2KGNDR9100123Y210.7MHZVCCR10220GNDJ2D2LEDVCCR5100KVCCC7103C310UFR6510R4100KR2.10kT19018GNDC147PFC220PFGNDE1ANT4321J1+5VC18104C17 10UFD1in4007VCCGND桂林电子科技大学实训（论文）报告用纸 第 4 页 共 14 页 2.3 本设计电路的特点和改进本电路由于采用了集成芯片，所以很大程度上简化了电路，降低了电路的复杂性，同时使用 Altium Designer 制作 pcb 图方便了用万用板制作电路板，消除了

20、万用板制作电路的不确定性。可是由于现阶段缺少制作 pcb 板的经验，使得电路板存在许多不良的电气结构，从而影响了电路的正常性能。今后需要加强在制版技术上的培养，规范电路的电气特性。3 电路原理分析3.1 高频放大电路高频放大器是用来放大高频信号的器件（在接收机中，高放所放大的对象是已调信号，它除载频信号外还有边频分量） 。根据高放的对象是载频信号这一情况，一般采用管子做放大器件，而且并联谐振回路作为负载，让信号谐振在信号载频。这样做的好处是：1）回路谐振能抑制干扰；2）并联回路谐振时，其阻抗很大，从而可输出很大的信号。图 3.1 高频放大电路3.2 混频电路混频就是通过非线性器件将两不同频率的

21、振荡变换成一个与两者都相关的新振荡。新振荡频率为上述两不同频率之差，振幅包络与其中之一一致。若本机振荡与混频在桂林电子科技大学实训（论文）报告用纸 第 5 页 共 14 页 同一非线性器件上实现，则称为“变频” 。可以用于信号降频。混频的电路原理图如下所示：图 3.2.1 混频的电路原理图 混频电路的原理是：把本机振荡产生的高频等幅振荡信号 f1，与输入回路选择出来的广播电台的高频已调波信号 f2 同时加到非线性元件的输入端。利用元件的非线性作用（晶体管的非线性作用）进行混频。混频结果：输出频率为 f1、f2 以及频率为f1+f2、f1f2、高次谐波等多种信号。从频谱观点上来看，混频的作用就是

22、将已调波的频谱不失真的从的位置上，因此，混频电路是一种典型的频谱搬移电路，可cf用相乘器和带通滤波器来实现这种搬移。图 3.2.2 普通调幅信号混频频谱图（a）混频前 (b) 混频后3.2 并联谐振选频网络计算这一部分也是主要考虑电容，电感的参数计算。即：并联谐振的中心频率20MHz，3dB 带宽尽量窄，电路品质因数 Q 值尽量大些，提高选择性。LC 并联谐振回路构成的带通网络的中心频率计算公式可表示为: 由于电 C23 可调，并 C18 也可调，根据电路品质因数 Q 值尽量大些，且方便电感绕制，选定 L2 的感值 1uH 左右，再根据并联谐振选频网络的计算公式，求得所需要电容值。 us(t)

23、uI(t)uL(t)fcfL(a)(b)ffI fL-fcfLCf21桂林电子科技大学实训（论文）报告用纸 第 6 页 共 14 页 图 3.2.1 并联谐振选频网络 图 3.2.2 分电路图调节可变电阻 R1，使可变电容 DC2 值约为 15pF 左右，则，由于 C10 可变，调节C25，使其电容值接近 0 其中，C25 计算时取的是其计算值，C10 的理论计算值为 0pF，由于电容和电感的误差，在实际调试过程可变电容的实际值可能不为 0，详细见调试过程。 3.3 本振电路本振电路用 LC 谐振回路来产生一个稳定的本地振荡频率，将这个稳定的谐振频率与高频放大输出信号混频，得到一个中在本次设计

24、中，采用改进型电容三点式振荡电路。因为本振电路的输出频率要与高频放大电路的输出信号进行混频，得到一个中频信号。所以要求本振电路的输出频率必须很稳定，所以采用了改进型电容三点式。如果本振电路的输出不稳定，将引起变频器输出信号的大小改变，振荡频率的漂移将使中频改变。振荡器的振幅与振荡管的特性以及反馈电路的特性有关，当温度及其它管子与反馈电路的特性改变时，振幅也就会改变。为了稳定振幅，可在各波段振荡器的反馈线圈上并联不同的电阻以平滑电抗元件的频率特性，还可用自动增益控制稳定振幅。本次设计的电容改进型电路图如下所示:LC1RcReC2CBG桂林电子科技大学实训（论文）报告用纸 第 7 页 共 14 页

25、 图 3.3 电容反馈改进振荡电 图 3.4 等效电路 对于提高振荡电路的稳定度有以下几种方法：（1）提高回路的 Q 值。Q 值高，可使频率稳定。回路 Q 值主要由电感的 Q 值决定，故要提高电感的 Q 值。为此应尽量减小损耗而加大特性电阻。不过，的提高有一定限制，L 太大时，损耗也大，而且 C 太小时并联在回路中的杂散电容可与 C 相比拟，杂散电容将显著影响频率的稳定。为了减小线圈的损耗，可用高频损耗小的线圈固架。(2）减小负载的影响。减小振荡回路和负载间的耦合程度可减弱负载的影响，不过这时传送到负载上的振荡信号也小了，故振荡要求更强。在振荡器和负载之间加一级射极输出器可改善负载对振荡器的影

26、响，因射极输出器之输入阻抗较高，隔离作用较好，同时不增加振荡功率的要求。4 设计任务4.1 接收频率范围接收机可以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。频率范围：88108kHz。接受信号频率使：600kHz，则本振频率使 1055kHz；1000kHz，则本振频率使1455kHz；1500kHz，则本振频率使 1955kHz；由于谐振回路谐振频率 ，f 与 C 不成线性变化，因此必须有补偿电容对其特性机型修正，以获得在收听范围内 f 与 C 近似成线性变化，保证 f 本振-f 信号=f 中频为一固定中频信号。超外差使接受的

27、调制信号变为统一的中频调制信号，在做高频放大时，就可以得到稳定且倍数较高的放大，从而大大提高接收机的品质。调频接收机工作频率范围：5351065kHz，中频频率：465kHz。4.2 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。4.3 接收性接收机从各种信号和干扰中选出所需信号（或衰减不需要的信号）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。桂林电子科技大学实训（论文）报告用纸 第 8 页 共 14 页 4.4 频率特性接收机的频

28、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 200KHz。4.5 信噪比在电路中某一指定点处的信号功率 Ps与噪声功率 Pn之比，称为信号噪声比，简称信噪比（signal-noise ratio） ，以 Ps/Pn（或 S/N）表示。信噪比80dB4.6 工作电源在调频接收机的设计中，用 5V 直流电源给电路供电。4.7 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。功率放大器的技术指标：输出功率：Po，效率：，功率增益：Ap，功率关系：直流功率：Pv=VccICo，输出功率：Po= Icm1Ucm，放大管功耗：PT=Pv-Po，效率：= Po/

29、Pv。5 结 论两个星期的高频电子线路课程设计眨眼即逝，通过这次课程设计，我真正意识到自己对高频电子线路相关知识的缺乏及动手能力的欠缺。这次实践让我巩固复习了课本上的理论知识，更好地将理论知识与现实联系起来，真正的掌握好这门功课，在设计的同时还掌握了很多书本上没有的知识，提高了自己的实际动手能力和独立思考的能力。5.1 焊接的小结在收音机安装焊接调试时，装元件要细心，以免装错元件，焊接时也要讲究技巧，尽量不要出现虚焊、脱焊或短焊等情况。在焊接元器件的时候天线的螺丝钉也好焊接上去的，这样会让其能与电路更好的接触。从大一到大三我们已经不是第一次焊接元器件了，焊接过程应该注意的注意依然不变，但本次焊

30、接最有挑战性的焊接就是贴片集成芯片的焊接，因为没有防静电的手套来焊接，所以我们在焊接的过程中一定要准确快速，而且要注意不能让其引脚焊接连到一起，否则会是电路出错。在这一方面我还特别跑到生乐实验室问了童老师，让他教我焊出比较好看的芯片焊接，果然焊出来的比别人的好看很多了。对于调频接收机焊接过程一定要认真、细心，因为不同程度桂林电子科技大学实训（论文）报告用纸 第 9 页 共 14 页 的焊接都会影响到调频接收机的性能，所以焊接也是本次实训的一个关键点。以下是焊接的基本注意事项：（1）注意区分好芯片的管脚排列； （2）注意元件的正.负极,集成电路的方向,焊接要注意不要短路； （3）焊接时电烙铁一定

31、不可以长时间接触焊点 ；（4）先撤锡丝，再撤烙铁，把握好时间；（5）对于温度比较敏感的，就最好用锡膏或回流焊 ； （6）注意元件在插件时有没有插错（7）特别注意的是，安装其它元器件之前，最好先焊接电阻等小的元器件。5.2 调试的小结 焊接完好之后要确保电路无误就可以进行通电调试了，首先，按直观检查的方法对整机进行外观检查。外观检查有如下内容：焊接质量检查、旋钮检查、耳机插座检查等。 结构调整主要是检查印制电路板各部件的固定是否牢靠，有无松动，各接插件间接触是否良好。 然后就可以接上电源，对接收机进行调试接收。调试过程中是先调频也就是调可调电感能听到有同学发射过来的声音后，再调清晰度即可变电容，

32、看看发光二极管的发光状态，二极管发光最亮的时候就是信号最强的频率点，即谐振频率。1、试听。如果元器件安装基本无误，就可接通电源试听。插上耳机，调节接收机的音量旋钮，慢慢转动调谐盘，应能听到广播声或者同学的发射机发射过来的信号声音了，否则应按照要求对各项进行检测，找出故障并改正。2、统调。收音机如果装配无误，工作点调试正确，一般接通电源后就可以收到当地发射功率比较强的电台。但即便如此，也不能说它工作得就很好了，这时它的灵敏度和选择性都还比较差，还必须把它的各个调谐回路准确地调谐在指定的频率上，这样才能发挥电路的工作效能，使收音机的各项性能指标达到设计要求。对超外差式收音机的各调谐回路进行调整，使

33、之相互协调工作的过程就称为统调。在调试中高频电路的分布参数对实际电路的影响是很大的，我们要想尽一切办法尽可能的去除这些分布参数的影响。由于高频电路对电路板的要求很高，稍微有点偏差都会造成电路性能的下降。在选择元器件时首先要选用贴片封装的元器件，然后才是直立式的元器件。经过了调频接收机的调试中学到了很多知识，在这个过程中遇到的问题我也看书和请教老师和同学解决了这些问题。在为期两周的实训里，不仅学到了很多知识，也学到了很多与老师同学相处的问题，同时也知道了相互帮助，相互合作的重要性。就像发送和接收的成功合作，让我感触很深。同时也发现了自己的很多不足之处，比如桂林电子科技大学实训（论文）报告用纸 第

34、 10 页 共 14 页 操作的速度不够快速、准确等。所以在以后的学习当中要加强自己的练习，提高自己的水平。5.3 总体实训的小结本次实训设计为期两周，收获颇多！虽然本学期才学的高频电子线路，拿着课题到网上查了很多资料，再对照高频课本仔细阅读后在老师的指点下开始了调频接收机的制作。由于高频电子线路课程比较难学，其课程设计看着似乎也是云里雾里迷糊万里，但是本次的实训不用自己设计电路，这就在很大的程度上减轻了实训的难度，只要我们搜集资料，弄清楚原理就可以很轻松的完成实训了。所以任务下达的第一时间我就上网去百度了很多的资料，先是搜索主要集成芯片 CXA1691BM 的引脚排列及各引脚的功能，然后按照

35、电路图，一点点的去回忆班老师在实训总动员中讲解的原理去搜索混频电路、解调电路等各部分电路的而组成及作用、原理图。我发现网上有很多的资料，但却不必自己看看查找课本资料好理解。班老师说过，本次的实训设计得非常好，它把我们本学期学过的通信电路课本里的所有知识点都涵盖在内了，可见无论我们要怎么去查资料，都不应该离开我们的课本。 经过努力的查资料看书之后，原以为很快就可以到达胜利的彼岸了，但后面的问题又来了，资料太多也是个问题，我竟然在写论文的时候不知道该如何下手了，但经过静下来好好思考之后，我想就应该按照自己制作调频接收机的整个过程来写吧，脑子里想到的是什么就写什么，这就是最好的实训论文了。于是很快完

36、整的论文就写完了，心中无比的兴奋。此次课程设计让我更进一步了解了 CXA1691BM 集成芯片实现无线电信号的接收机的设计流程，学会了充分利用图书馆资源和网络资源进行自主学习研究，对常见的集成电路器件的功能和引脚接法有了进一步的了解和认识。我明白了阅读查找文献的重要性，平时多积累知识，真正到用的时候才会得心应手。实训过程中细心是必须一定要做到的，细心的焊接，细心的调试，细心的分析每一个原理知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，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，从实践中得出与符合理论的结论，通过实践的经验才能真正掌握它，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 桂林电子科技大学实训（论文）报告用纸 第 11 页 共 14 页 谢辞经过为期两周的实训，我们的实训体验也画上了一个圆满的句号。在