FM收音机的制作通信电子线路课程设计报告.docx

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FM收音机的制作通信电子线路课程设计报告

通信电子线路课程设计报告

FM收音机的制作

姓名：

班级：

学号：

指导老师：

日期：

2011.6.7～2011.6.17

华南农业大学工程学院

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。

在众多种收音机中，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。

本论文主要介绍了利用分立元件组成的FM收音机的设计全过程，包括电路各个模块参数的计算，电路各个模块的分析，电路板的焊接过程、调试过程，讨论了在设计过程中遇到的问题以及如何解决问题。

这次制作的FM收音机是把接收到的电台高频信号，用一个变频级电路将它转化为频率固定的中频信号，然后在对这个中频信号进行多级放大，再检波，低放。

这样灵敏度和选择性都可大幅度改善，而且可使整个波段接受灵敏度均匀。

由于中频频率较低又是固定的，所以中频调谐放大电路可以做到选择性好、增益高又不易自激。

本次课程设计成果，基本上满足要求，性能指标符合。

FM收音机电路的缺点是伴有音质噪声，需进一步改进。

关键词：

FM收音机焊接调试混频器中放本振

1.前言

调频收音机（FMRadio）无论过去还是现在一直在人们的生活娱乐中占有非常重要的地位。

从老式的晶体管收音机到今天的网络收音机，说明通过广播享受生活一直是人们喜欢的生活方式。

听收音机和看电视一样，可以增长很多知识，而且像有声小说这样的读物在电视里是听不到的，并且现在广播的发展速度也很快，曲艺、歌曲、体育、文艺、评论等等，可以说包罗万象。

目前调频式或调幅式收音机，一般都采用超外差式，因为它有如下优点：

1.由于变频后为固定的中频，频率比较低，容易获得比较大的放大量，因此收音机的灵敏度可以做得很高。

2.由于外来高频信号都变成了一种固定的中频，这样就容易解决不同电台信号放大不均匀的问题。

3.由于采用"差频"作用，外来信号必须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良好的滤波器，其他干扰信号就被抑制了，从而提高了选择性。

但是超外差式电路也有不足之处，会出现镜频干扰和中频干扰，这二个干扰是超外差式收音机所特有的干扰。

这在设计电路和调试时应该设法减少这些影响。

2电路设计

2.1FM收音机设计

设计指标：

天线输入信号频率：

87~108MHz

本振部分：

（1）输出本振频率为77.3~97.3MHZ可调

混频部分：

（1）设计谐振频率为10.7MHZ的中频谐振回路

（2）混频输出频率为10.7MHZ

中频部分：

（1）３０dB功率增益

（2）陶瓷滤波器输出端为10.7MHZ调制信号

检波部分：

（1）设计一个FM斜率鉴频的并联谐振回路

（2）检波输出为音频信号

低频功放部分：

音频信号的幅度可调

整体框图：

图1收音机整体框图

2.1.1FM收音机电路各个模块参数的计算

1、调谐电路参数计算

图2调谐回路

调谐回路是由可变电容VC并上一15PF电容和天线线圈L1组成。

调节可变电容VC可使LC回路的固有频率等于电台频率，产生谐振，以选择不同频率的电台信号。

同时，调谐回路还有一个重要的作用，就是采用部分接入，将信号很好地耦合到下一级电路中去。

谐振频率范围的计算：

已知天线端的接收频率范围是87.5MHZ~108MHZ，薄膜介质可变电容VC的值为3~20PF,通过并联一个15PF电容，可减少容量变化量。

1）谐振频率范围计算：

∵

∴

=

（其中

为最高接收频率，

为最低接收频率；

为可变电容最大容量，

为可变电容最小容量）

∵

＝87.5MHz

∴

≈1.39×87.5MHz≈122MHz

由上分析，可知谐振频率范围在87.5～122MHz范围内，但布线寄生容量及晶体管电极间容量会导致谐振频率降低。

2）线圈

计算：

取谐振频率为87.5MHz，此时

利用电感计算小软件，可以根据我们需要的电感值绕线圈，以8.5㎜的笔套为轴，绕制大概3圈即可。

2本振电路参数计算

图3本地振荡电路

本振条件：

正反馈（相位条件）幅度（反馈量要足够大）

图3所示电路为克拉伯振荡电路，由晶体管、可变电容、瓷片电容和5V稳压管等组成。

它能产生稳定高频振荡信号，振荡频率总是比输入的电台信号高10.7MHz。

1）线圈L3计算：

如图，∵

设此时谐振频率为87.5－10.7＝76.8MHz，则

利用电感计算小软件，可以根据我们需要的电感值绕线圈，以8.5㎜的笔套为轴，绕制大概5圈即可。

2）本振电路振荡频率计算：

当薄膜介质可变电容调至最小时（3PF），此时，振荡频率最大，为

此时谐振频率为108－10.7＝97.3MHz

由上分析，可知本振的振荡频率为76.8～97.3MHz，在高于76.8～97.3MHz的频率时产生振荡，但由于寄生容量等因素，振荡频率会低于设计值。

3中放检波电路参数计算

图4中放检波电路

检波电路参数计算：

图5FM检波电路

图6S曲线

如图5所示，FM鉴频的工作原理是将频率的改变更换为对电压的改变

S特性曲线中，

为11MHZ，

为10.4MHZ,L4的取值范围是5.5～7.9uH,取7uH进行计算

∵

∴

再取

=27pf计算，则,

∴

则

取值为7pF

2.1.2FM收音机电路各个模块的分析

1、本振采用克拉伯电路原因分析

当晶体管为有源器件时，它的工作状态（电源电压或周围温度）有所改变，即引起振荡频率的变化，为了维持晶体管的参数不变，可采用稳压电源和恒温措施。

除了上述方法，还可以采用高稳定度LC振荡器电路，克拉伯电路即是其中的一种。

下面讲讲为何克拉伯电路可提高振荡稳定度。

如图，

>>

>>

为可变电容，它的作用是将L与

、

分隔开，使反馈系数仅取决于

和

的比值，振荡频率则基本上由

和L决定。

这样，

就减弱了晶体管与振荡回路之间的耦合，使折算到回路内的有源器件参数减小，提高了频率稳定度。

另一方面，不稳定电容则与

、

并联，基本上不影响振荡频率。

越小，则频率稳定度越好，但起振也越困难，因此，

也不可以无限制地小。

图7克拉伯电路

2、混频电路采用基极注入方式原因分析

在我们制作的FM收音机当中，混频电路采用了基极注入方式，由于

与

两种信号注入同一个基极，所以具有相互干扰的缺点。

但为何还采用基极注入方式而不用其它呢，主要是因为与发射极注入方式相比，本机振荡信号的电平较小，也就是说，此种电路的输入阻抗较大，比较容易起振，需要的本振注入功率也比较小。

因此采用了此种方式，

图8基极注入方式混频电路

3采用去加重电路原因分析

FM收音机的音质较好，其频率可调至很高，但噪声成分也随着高频率而变大，因此，FM收音机要有衰减高音的特性，也成为去加重，它可衰减存在于高频中的噪声。

4采用去耦电路原因分析

由于各个电路都共电源，因此通过电源电路会有少许信号由输出端返回输入端，这样，会由于重叠若干级放大电路而引发振荡。

为防止通过电源电路的信号返回，我们就必需进行去耦处理，去耦电路在高频电路中是非常重要的。

3．印刷电路板的制作、电路焊接与调试

3.1印刷电路板的制作

1、本文用altiumdesigner6软件进行印刷电路板的制作，首先把创建好那些标准库里没有的原理图和pcb封装图，然后把其编译成库，以及进行原理图以及pcb印刷电路板得设计。

设计的原理图如下图9所示。

图9收音机原理图

2、设计的pcb图如下图10所示。

图10pcb版图

3，把pcb版图打印出来，然后经过曝光，显影，腐蚀，清洗等这几个步骤后，就得到了一张印刷电路板了。

制作完成的印刷电路板（已完成焊接）如下图11所示。

图11印刷电路板

在焊接电路的时候，要特别细心，根据我们焊接的经验，提出以下几点注意事项：

1、要注意安全；

2、注意各中周及振荡线圈的位置不能互换；

3、在焊接线圈是要注意将其表层的绝缘层刮去，使其与电路导通；

4、电解电容、二极管极性以及三极管e、b、c不能出错；

5、各元器件高度应适当，所有元器件高度均不能超过中周的高度；

6、焊接要控制好焊锡的量，并且要防止虚焊

7、要根据电路图恰当布线，对于高频电路，布线非常重要，在布线的时候，要尽量走短路线，避免跳线，而且要大面积铺地

焊接完成的电路板如下图12所示。

图12焊接完成的电路板

3.3电路板调试

在此次课程设计里，除了焊接工艺，调试电路是个很重要的部分，收音机的调试需要我们有很大的耐心，也间接体现了我们的电路分析能力，解决问题能力，是综合能力素质的体现。

收音机和发射机的调试时要注意以下几点：

1.对各晶体管e、b、c三极静态工作电压测量。

2.整机电流及断点电流测量（在测量断点电流前断点电流测试点不应连接上）。

3、各点波形记录和频率的测量

4收音机中周的绕制保证在输入10.7MHZ信号时输出波形达到最大不失真

5线圈的绕制要根据电感计算小软件来计算电感值，从而得到我们所需要的电感值

3.3.1收音机调试

1、本地振荡器

图13本振最小频率

图14本振最大频率

将收音机接上9V直流稳压电源，频谱仪接本振电路输出端，通过调节双联电容，可以得到本振的最大最小振荡频率，具体内容可见3.1.2本振参数的计算。

如图13,14可知，本地振荡器的最小振荡频率为73.3MHZ，最大振荡频率为101.8MHZ,与理论值本振振荡频率为76.8～97.3MHz接近。

2、混频电路

图15输入天线信号

图16中频信号

图17本振信号

将收音机接上9V直流稳压电源，频谱仪接本振电路输出端，此时测得本振频率为91.3MHZ，开启函数信号发生器，调节其频率为91.3+10.7=102MHZ，并将其接收音机的天线，再将频谱仪接混频输出端，可得到10.7MHZ的中频，即混频电路正常工作。

3、检波电路

同样断开前端的输入，在输入端（1脚）输入一个频率为10.7MHz，幅度为50mV的外部中频信号，此时喇叭发出的声音应该要比低放时低沉，且是“沙沙沙”的声音。

调节可调电阻，使喇叭的发声达到最大。

在此部分调试中，我们发现喇叭的发声变得很小，必须用耳朵靠近才能听见，且发现调节电阻也没用很大变化。

经过很多努力都没有解决，但是最后接好电路，接收到电台的时候喇叭的声音会自动变大。

4低放

即低频放大部分。

这一部分可以先断开前面的输入的电路（即3脚前面的电路），然后在3脚加入频率为1KHz，幅度为50mV的外部信号，如果喇叭发出清脆“哔哔”的声音则说明低放基本没有问题。

5收音机整机调试

在收音机各模块都调试完毕后，接着就是整机系统的调试了。

为了检测收音机整机系统是否正常工作，我们采用了如下的方法：

在收音机的天线端加不同的输入信号，检查扬声器是否发出不同频率的声音信号，如果发出声音的频率不同，则证明整机系统是成功的。

在此基础上，我们将收音机拿到信号比较好的地方，接上电源和天线，调节双联电容，通过仔细的调节，我们可以听到电台的声音，如果此时收到的电台声音比较小，可以在低频放大器芯片LM386的1、8脚间接上10uf的电解电容。

4.讨论及进一步研究建议

通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关高频电子线路方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。

实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。

过而能改，善莫大焉。

在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。

最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。

在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！

课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。

同时，设计让我感触很深。

使我对抽象的理论有了具体的认识。

通过这次课程设计，我掌握了常用元件的识别和测试；熟悉了常用仪器、仪表；了解了电路的连线方法；以及如何提高电路的性能等等，掌握了焊接的方法和技术，通过查询资料，也了解了收音机的构造及原理。

我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。

更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。

而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。

要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。

这对于我们的将来也有很大的帮助。

以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。

Abstract

WiththedevelopmentofScienceandTechnology,theapplicationofFMradioiswide,especially,ithasacomparativemarketintheconsumption.Fromtheradiosmadebydiscretecomponenttotheonesmadebyintegratedcircuit,thetechnologyofFMradioshavereachedthematurestandare.Amongthenumerouskindsofradios,FMradioshasbeenusedwidelybecauseoftheirhighertechnologycontentandhighertonalquality.

ThispapermainlyintroducethemakingprocessofFMradiowhichismadebydiscretecomponent,includingtheparameter’scalculationofeachmodule,theanalysisofeachmodule,theweldinganddebuggingprocessofthecircuitwafer,thediscussionaboutthequestionwhichwemeetinthemakingprocessandsolvingtotheproblem.

Radioisthereceivedradiofrequencysignalwithafrequency-levelcircuittoconvertittoafixedIFfrequencysignal,thentheIFsignalinthemulti-stageamplification,re-detection,lowdischarge.Thiscangreatlyimprovesensitivityandselectivity,butalsomakethewholebandtoacceptuniformsensitivity.AslowIFfrequencyisfixed,itcanbedoneIFamplifiertuningandselectivity,highgainandarenoteasilyself-excited.

Theresultofthiscurriculumdesigncanmeettherequirementsandperformanceindex.FMradioscanmakeaemissivefrequency,however,theshortcomingofthisFMradioisthatithasnoise,sothatithastobeimprovedfurther.

Keyword:

FMRadiowelddebug

参考文献

【1】.张肃文.高频电子线路（第四版）.高等教育出版社.2004

【2】.铃木宪次.无线电收音机及无线电路的设计与制作．科学出版社．2006

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【4】.铃木宪次.高频电路设计与制作.科学出版社.2006.8

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【7】.张肃文.高频电子线路.高等教育出版社.2004.4:

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