高频电路设计收音机机论文接收机讲解.docx

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高频电路设计收音机机论文接收机讲解

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

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：

2012年12月26日

摘　　要

随着科学技术的发展，调频接收机的应用十分广泛，尤其消费类占有相当的市场，从分立元件组成的收音机到集成电路组成的接收机，调频接收机技术以达到十分成熟的地步。

从普通的调幅接收机到高级调频接收机，调频接收机以较高的技术含量和较高的音质得到了广泛的欢迎。

本文介绍了基于高频电子电路,采用CXA1691M芯片的混频、鉴频系统的工作原理硬件设计方法制作一个简易的调频接收机。

收音机从它的诞生至今，不仅方便了媒体信息的传播，也推进了现代电子技术和更先进的电信设备的发展。

目前调频式或调幅式接收机，一般都采用超外差式，它具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真度小等优点。

了解接收机的工作原理并通过画原理图、焊接电路板、调试作品等电子电工实训对我们学习电子技术类的大学生有很多意义。

本实训报告简单分析了超外差式接收机电路的工作原理及其组装和调试等。

关键词：

调频、高频、接收机

Abstract

Withthedevelopmentofscienceandtechnology,FMreceiverusedwidely,especiallyconsumerhavequitemarket,fromdiscretecomponentsradiotointegratedcircuitcomposedofreceiver,FMreceivertechnologytoachieveverymaturepoint.FromthenormalamplitudemodulationreceivertoseniorFMreceiver,FMreceiverwithhightechnologycontentandhighqualityhasbeenwidelywelcomed.Thispaperintroducesbasedonhighfrequencyelectroniccircuit,theCXA1691Mchipmixing,discriminatorsystemworkingprinciplehardwaredesignmethodofproducingasimpleFMreceiver.Theradiofromitsbirthuntilnow,gotothelavatorynotonlythemediadisseminationofinformation,butalsopromotethemodernelectronictechnologyandthemoreadvancedthedevelopmentoftelecommunicationsequipment.Currentfrequencymodulationtypeoramplitudemodulationreceiver,typicallyusethesuperheterodyne,ithasahighsensitivity,stable,goodselectivityandtheadvantagesofsmalldistortion.Tounderstandtheworkingprincipleofreceiverandthroughthedrawingprinciplediagram,weldingcircuitboard,commissioningworksandotherelectronicelectricianpracticeforustostudyelectronictechnicalcollegestudentshavealotofmeaning.Thistrainingreportasimpleanalysisofthesuperheterodynereceivercircuitprincipleofworkanditsassemblyanddebugging,etc.

Keywords:

receiver,highfrequency,FM

目　　录

引言1

1无线电及接收机的基本知识1

1.1无线电发射接收基本原理1

1.2收音机的发展及分类1

2调频收音机的工作流程及原理2

2.1调频收音机基本组成及信号流程2

2.2接收机的工作原理及原理图3

3各功能块电路原理及芯片介绍4

3.1CXA1691芯片功能介绍4

3.2高频小信号放大电路5

4接收机的工作频率及性能指标6

4.1工作频率范围6

4.2调频收音机性能指标6

5各功能块作用及调试过程7

5.1电路各功能块电路的作用7

5.2收音机的调试过程8

5.2.1基本调试过程8

5.2.2性能调试过程8

6实训心得体会9

谢　　辞10

参考文献11

引言

本次课程设计的调幅调频收音机电路主要由大规模集成电路CXA1691M组成。

由于集成电路内部不便制作电感、电容和大电阻以及可调元件，故外围元件多以电感、电容和电阻及可调元件为主，组成各种控制、谐振、供电、滤波、耦合等电路。

收音机通过调谐回路选出所需的电台，送到变频器与本机振荡电路送出的本振信号进行混频，然后选出差频作为中频输出（我国规定的AM中频为465KHZ，FM中频为10.7MHZ），中频信号经过检波器检波后输出调制信号（低频信号），调制信号（低频信号）经低频放大、功率放大后获得足够的电流和电压，即功率，再推动喇叭发出响的声音。

调频部分实现88MHz~108MHz调频广播接收，调谐方式为手动步进调谐。

本机外围电路元件较少，灵敏度高，质量稳定，适合自己动手焊接装配，以达到学习的目的。

1无线电及接收机的基本知识

1.1无线电发射接收基本原理

广播电台播出节目是首先把声音通过话筒转换成音频电信号，经放大后被高频信号调制，这时高频载波信号的某一参量随着音频信号作相应的变化，使我们要传送的音频信号包含在高频载波信号之内，高频信号再经放大，然后高频电流流过天线时，形成无线电波向外发射，无线电波传播速度为3×108m/s，这种无线电波被收音机天线接收，然后经过放大、解调，还原为音频电信号，送入喇叭音圈中，引起纸盆相应的振动，就可以还原声音，即是声电转换传送——电声转换的过程。

1.2收音机的发展及分类

民用广播和收音机发明于本世纪初。

近百年来，无线电广播与收音机技术发生了翻天覆地的变化。

广播方式从调幅（AM）广播时代开始，经历了调频（FM）广播、调频立体声（FMSTEREO）广播、数字音频广播（DAB）等阶段。

目前，科学家正研究短波段的数字广播（DRM）。

民用广播所使用的频率，经历了长波（LW）、中波（MW）、短波（SW）、超短波调频（FM）、卫星调频广播等阶段；广播的传播距离和覆盖范围也从近距离到利用人造地球卫星进行全球转播等；收音机从矿石收音机、电子管收音机、晶体管收音机、集成电路收音机，到使用微电脑处理器的数字调谐收音机；收音机的基本电路形式、也从直接放大式，到超外差式、多次变频式电路。

收音机的体积也从笨重变小到微型，而音质却越来越好。

按波段分类可分为：

调频/调幅/全波段、调频立体声/调幅两波段、调频/中波/短波3-5波段、调频/中波/短波8-12波段、调频立体声/中波/短波8-12波段、电视伴音等收音机。

按电路技术特点可分为：

传统超外差式、带数字电子钟及钟控功能（LCD型/LED型/荧光型显示）、模拟调谐/数字显示频率和时间，频率合成式（PLL）数字调谐（数字式、可记忆频率）、采用二次变频技术（高灵敏度和优良选择性）、高灵敏度短波/单边带（SSB接收机）。

2调频收音机的工作流程及原理

2.1调频收音机基本组成及信号流程

如2.1图所示为单声道调频收音机基本组成方框图，它也采用超外差式，由六部分组成，分别为高频放大、混频、本振、中放、鉴频、低频放大。

（1）高频放大：

高频放大器是用来放大高频信号的器件。

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。

这样回路谐振能抑制干扰，且并联回路谐振时，其阻抗很大，从而可输出很大的信号。

（2）混频：

混频是将高频放大信号和本振信号混合，输出一个中频信号，在调频电路中，本振信号必须是独立的，这是与调幅电路最大的一个区别。

混频电路是一种典型的频谱搬移电路，可以用相乘器和带通滤波器来实现这种搬移。

（3）本振：

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，得到一个中频信号。

（4）中放：

如果外来信号和本机振荡相差不是预定的中频，就不可能进入放大电路。

因此在接收一个需要的信号时，混进来的干扰电波首先就在变频电路被剔除掉，加之中频放大电路是一个调谐好了的带有滤波性质的电路，所以接收机的选择性指标很高。

超外差式接收机能够大大提高收音机的增益、灵敏度和选择性。

因为不管电台信号频率如何都变成为中频信号，然后都能进入中频放大级，所以对不同频率电台都能够进行均匀地放大。

中放的级数可以根据要求增加或减少，更容易在稳定条件下获得高增益和窄带频响特性。

此外，由于中频是恒定的，所以不必每级都加入可变电容器选择电台，避免使用多联同轴可变电容器，而只需在调谐回路和本振回路用一只双连可变电容器就可完成接收。

（5）鉴频：

在鉴频器部分，采用比例鉴频器，普通鉴频器的线性范围较宽，调整较易，但在鉴频器前必须加上一级限幅器，而比例鉴频器则不需要但是为了得到良好的限幅特性，必须仔细调整比例鉴频器的工作状态与电路参数，也可以在前一级加一个限幅器。

（6）低频放大：

一般从鉴频器输出的信号都比较小，为了得到我们所需的信号，必须将输出信号进行放大。

一般采用三极管放大电路来实现这一功能。

因为本次设计是音频信号，所以采用运算放大器效果比较好。

图２.1原理框图

2.2接收机的工作原理及原理图

接收机的工作原理是把从天线接受到的高频信号，经放大和混频，混频后产生的31．5MHz伴音中频信号由IF端输出。

ICl为调频接收集成块，中频信号输入的17脚，经ICl进行中频放大、调频检波后，由14脚送到扬声器变成音波。

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，然后再对这个中频信号进行多级放大，再检波，低放。

由于不同频率的无线电波用途较广、接受的电波较多，所以音频信号就会互相干扰，导致音响效果不好，所以当要选择所需的电台并把不要的信号“滤掉”，以免产生干扰，所以在我们收听广播时，使用选台按钮。

由于中频固定，且频率比高频已调信号低、中放的增益可以做的较大，工作较稳定，通频带特性也可做的理想、这样可以使检波器获得足够大的信号，从而使整机输出音质较好的音频信号，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。

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!

接收机通过调谐回路选出所需的电台，送到变频器与本机振荡电路送出的本振信号进行混频，然后选出差频作为中频输出（我国规定的AM中频为465KHZ，FM中频为10.7MHZ），中频信号经过检波器检波后输出调制信号（低频信号），调制信号（低频信号）经低频放大、功率放大后获得足够的电流和电压，即功率，再推动喇叭发出响的声音。

图２.２原理图

3各功能块电路原理及芯片介绍

3.1CXA1691芯片功能介绍

本实训中采用的收音机电路主要由大规模集成电路CXA1691组成。

调频信号（频率范围：

64～108MHZ）从ANT拉杆天线输入，经C5送入IC（CXA1691）的12脚并进行高放、混频，9脚为选频回路，7脚外接本振回路，混频后的中频信号由14脚输出经过10.7MHz的陶瓷滤波器CF2选频后进入17脚进行中放，并经内部鉴频，IC的2脚外接鉴频网络，鉴频（调频波的解调）后的音频信号由23脚输出，送入24脚进行功放放大，最后从27脚输出推动扬声器。

CC、CD组成双联电容，本收音机发给大家的是四连的电容器，它由四个单独的可变电容组合在同一个轴上旋转，以满足FM的调台使用，安装时请注意将小容量的两联焊接在7脚和9脚（调频用）。

另外大电容的两联补焊（本应该焊接在5脚和10脚做调幅用，本实训不用调幅），本振信号与电台信号的差频组合由陶瓷滤波器CF2选择，使得FM高频载波变成统一中频载波，CF1为鉴频器。

由于集成电路内部不便制作电感、电容和大电阻以及可调元件，故外围元件多以电感、电容和电阻及可调元件为主，组成各种控制、谐振、供电、滤波、耦合等电路。

CXA1691内部电路图如图所示。

图3.1CXA1691BM管脚及功能简介图

3.2高频小信号放大电路

高频放大器是用来放大高频信号的器件。

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。

其具体的工作原理如下：

从天线ANTA1接收到的高频信号经过CA1、CCA1、LA1组成的选频回路，选取信号为fs=10.7MHZ的有用信号，经晶体管QA1进行放大，由CA3、TA1初级组成的调谐回路，进一步滤除无用信号，将有用信号经变压器和CB1耦合进入ICB1（MC3361）.

图3.2高频放大电路

4接收机的工作频率及性能指标

4.1工作频率范围

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。

在差外插的设计中，本振频率高于输入频率。

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：

535～1065kHz，中频频率：

465kHz。

4.2调频收音机性能指标

（1）灵敏度　收音机正常工作（即输出功率和输出信噪比达到额定值）时，天线上感应的最小信号（场强或电势）称为灵敏度。

它反映收音机接收微弱信号的能力，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5～30uV。

（2）选择性收音机抑制邻近电台信号干扰、选择有用信号的能力称为选择性。

它反映收音机选择电台的能力，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。

（3）失真度收音机输出波形与输入波形相比失真的程度称为失真度。

收音机中对音质有影响的主要是频率失真和非线性失真。

（4）波段覆盖范围收音机所能接收的载波频率范围。

88～108MHz

（5）频率特性接收机的频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。

（6）功率输出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：

η，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：

η=Po/Pv。

5各功能块作用及调试过程

5.1电路各功能块电路的作用

（1）输入调谐（即选台）与变频

由于同一时间内广播电台很多，收音机天线接收到的不仅仅是一个电台的信号，是N个电台的信号。

由于各个电台发射的载波频率均不相同，收音机的选频回路通过调谐，改变自身的振荡频率，当振荡频率与某电台的载波频率相同时，即可选中该电台的无线信号，从而完成选台。

（2）中频放大与检波

作用：

将选台、变频后的中频调制信号（调幅为465KHZ，调频为10.7M）送入中频放大电路进行中频放大，然后再进行解调，取出低频调制信号，就可以得到所需要的音频信号。

（3）低频放大与功率放大

作用：

解调后得到的音频信号经低频和功率放大电路放大后送到扬声器或耳机，完成电声转换。

（4）天线接收部分

CXAl691M内部还设有调谐高放电路，目的是提高灵敏度。

拉杆天线收到的调频电磁波由C1耦合进入“12”脚调频FM高放输入，再进行混频。

调幅部分则由天线磁棒汇聚接收电磁波，经L1的次级线圈进入变频电路。

5.2收音机的调试过程

调试是为了收音机能正常更好的工作，将调试好的部件组装成整机后，不可能都处在最佳配合状态，而满足整机的技术指标。

所以，单元部件经组装后一定要进行整机调试。

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、电池夹弹簧检查、频率刻度指示检查、旋钮检查、耳机插座检查、机内异物检查等。

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，机械转动部分是否灵活。

5.2.1基本调试过程

（1）调中频——即是调中频调谐回路

中放电路是决定收音电路的灵敏度和选择性的关键所在，它的性能优劣直接决定了整机性能的好坏。

调整中频变压器，使之谐振在FM/10.7MHz频率，这就是中放电路的调整任务。

（2）调覆盖——即是调本振谐振回路

在调频收音机中，决定接收频率的是本机振荡频率与中频频率的差值，而不是输入回路的频率，因此，调覆盖实质是调本振频率和中频频率之差。

因此调覆盖即调整本振回路，使它比收音机频率刻度盘的指示频率高FM/10.7MHz。

在本振电路中，改变振荡线圈的电感值（即调节磁芯）可以较为明显地改变低频端的振荡频率（但对高频端也有影响）。

改变振荡微调电容的电容量，可以明显地改变高频端的振荡频率。

（3）统调——即是调输入回路

统调又称为调整灵敏度，本机振荡频率与中频频率确定了接收的外来信号频率，输入回路与外来信号的频率的谐振与否，决定了超外差收音机的灵敏度和选择性（即选台功能），因此，调整输入回路使它与外来信号频率谐振，可以使收音机灵敏度高，选择性较好。

调整输入回路的选择性也称为调补偿或调跟踪，因此，调整谐振回路的谐振频率主要是调整灵敏度，使整机各波段的调谐点一致。

调整时，低端调输入回路线圈在磁棒上的位置，高端调天线接收部分的与输入回路并联的微调电容。

5.2.2性能调试过程

（1）接通5V电源，调谐指示灯状态正常，只是稍微有点暗，这是说明电路没有达到谐振，阻抗大，电流小，所以指示灯比较暗。

（2）在音频输出口插上耳塞，调节R1，是输出声音最大，适当调节L2，视屏率覆盖率在相应范围内，慢慢调节C25，观察调谐指示灯亮暗，并在较安静的环境下仔细收听电路输出的声音，当调谐指示灯变得很亮，且开始能收听到相关电台的播放节目的声音，但此时声音杂音过大，无法清晰收听电台节目内容，于是我把原来替代的电容全部用电路所要求的电容换上，再重复前面的步骤，当听到电台的节目声音是，声音明显比第一次的声音清晰，但是还是有杂音，为了达到更加好的效果，调节C10，但是发现声音变化过快，有事调节L1，L1是调节灵敏度的，适当吧L1松开一些，可以使调节过程参数变化较为缓慢，有利于调试的顺利完成。

（3）调试的最佳状态时，调谐灯最亮，声音响亮并且清晰，杂音最小.

6实训心得体会

这次实物制作中很重要的是实物的焊接，焊接完每一个元器件焊后，还需仔细检查元器件的规格、极性、焊接是否有错误，是否存在有虚焊、漏焊、错焊、短路等现象。

还要检查焊锡是否过多，及时清理多余焊锡，以免给后面的焊接造成。

经以上检验无误后，可以继续焊接下一个元件，一步一个脚印的走。

实物制作出来后，很重要的是，实物的调试。

实物的调试，要有耐心。

实物制作出来后很有可能不能达到预期的效果，进行调试是必须的，这样才能保证所做的收音机能否达到效果。

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，所以对高频电路的走线要求短而直。

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。

通过这次实训我也发现自己的很多不足之处。

在设计过程中我发现自己考虑问题很不全面，自己的专业知识掌握的很不牢靠，所掌握的专业知识还不够，我希望自己的这些不足之处能在今后的工作和学习中得到改善。

而且，通过这次实训，我懂得了学习的重要性，学会了坚持和努力，这将为以后的学习做出了最好的榜样！

还有光有知识是不行的，还得有能力、有技术，单干也是不行的，要适当寻求合作，那样才能更好实现我们的价值。

在实训中及社会上，我们都要懂得虚心地向别人学习，即使你觉得自己很厉害，但总有一些东西你是不懂的，所以不懂要多向别人请教，这样才能更好地提高自己的水平和能力，全面发展自己。

谢　　辞

本学期开设了高频电子线路这门课程。

这次课程设计使我明白要设计一个成功的电路，必须要细心，耐心，认真。

课程设计过程中很多步骤在设计时需要反复实践，其过程很烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中会很急躁，就需要我们静下心，仔细查找原因，然后做出相应的改动。

在实验室有限的条件和自己有限的知识里，非常感谢指导老师诲人不倦的精神。

在这短短的两周实训中，让我学到了不少知识，给了我一次复习学过的知识的机会，巩固了基础知识。

这里感谢班立新老师和胡机秀老师的悉心指导和严格的要求，感谢你们在忙碌的教学工作和生活中抽时间来给我讲解课程内容和解答各种问题，在电路的分析和元器件的选择方面给了很多的建议，真的谢谢老师您！

在老师和同学们的帮助下，我开始慢慢熟悉了这些元器件和电路。

总的来说，这次课设我还是学到很多东西的。

通过这次对调频收音机的设计与制作，让我了解了设计收音机电路的程序，也让我了解了关于收音机的原理与设计理念。

在此次的收音机设计过程中，更进一步地熟悉了芯片的结构及掌握了芯片的工作原理和其具体的使用方法。

通过这次课程设计学习，我们对许多电路都有了了解。

参考文献

[1]张肃文.《高频电子线路》.4版.北京：

高等教育出版社.2004

[2]樊昌信.《通信原理》.北京：

国防工业出版社.2001

[3]黄永定.《电子线路实验与课程设计》.北京：

机械工业出版社.2005

[4]阳昌汉.《高频电子线路学习指导》.北京：

高等教育出版社,2006

[5]张友德.《单片微型机原理、应用与实验》.复旦大学出版社.2003

[6]何小艇.《电子系统设计》.浙江大学出版社.2004[7]杨霓清.《高频电子线路实验及综合设计》.机械工业出版社,2009

[8]黄翠翠.《高频电子线路》.北京邮电大学出版社，2009