FM調頻帶照明收音機的設計及實現(xiàn)

1、柳州鐵道職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文題目 FM調頻帶照明收音機的設計與實現(xiàn) 系 別 信息技術學院 專業(yè)班級 14級移動通信技術15班 學 號14102015162姓 名 黃媚 莫秀鳳 楊美娟 指導教師 楊華勛 2017年 1 月 6 日FM調頻帶照明收音機的設計與實現(xiàn)內容摘要隨著科學技術的發(fā)展，調頻收音機的應用十分廣泛，尤其消費類占有相當?shù)氖袌?。從分離元件組成的收音機到由集成電路組成的收音機，調頻收音機技術已達到十分成熟的地步。從普通的調幅收音機到高級調頻收音機，調頻收音機以較高的技術含量和較高的音質得到了廣泛的歡迎。本課題主要研究調頻收音機的

2、設計過程，各部分電路的組成、作用、性能指標和工作原理。敘述了FM與AM之間的區(qū)別，從而得出FM相對于AM的優(yōu)勢，分析了芯片CD9088的特點及其各引腳功能。調頻收音機電路是由天線、輸入回路、高頻放大電路、混頻電路、本機振蕩電路、中頻放大電路、鑒頻電路、低頻功率放大電路、揚聲器組成。其整機具有靈敏度高、工作穩(wěn)定、選擇性好及失真度小等優(yōu)點。 關鍵詞： 混頻電路；CD9088；中頻放大；鑒頻目錄第一章 緒論1第二章 FM與AM原理及概述22.1 AM的原理22.2 FM的原理22.3 FM與AM的區(qū)別2第三章 收音機的組成與分析43.1 CD9088集成電路的介紹43.2收音機電路組成53.3收音機

3、電路分析7第四章 調試與故障排除94.1調試94.2故障排除9結束語11附錄12附錄1：芯片資料圖12附錄2： FM收音機的材料清單表12附錄3 ：整體電路實物圖片13參考文獻14致謝詞15第一章 緒論隨著科學技術的不斷發(fā)展，新穎的調頻收音機的不斷出現(xiàn)，技術不斷的提高，設計出來的收音機外型精致小巧。從分離元件到集成電路，這標志著收音機的內部電路簡單。用一個集成塊就能完成所有的工作。從早期的調幅收音機到現(xiàn)在的調頻收音機，我們可以想象收音機的不斷改進和不斷創(chuàng)新，使收音機的發(fā)展空間越來越大?，F(xiàn)在，出現(xiàn)了新一代高科技產品調頻收音機，功能強大，性能優(yōu)良，設計精巧耐用。在這種環(huán)境下，收音機更加受到了無線電

4、行業(yè)、專業(yè)電子技術機構和無線電團體人員的關注?，F(xiàn)今的用戶對于收音機技術上的要求相對較高，這也促使了收音機的控制方式需要不斷改進、音質水品等技術指標也需要不斷提高。天線接收到的高頻信號通過輸入電路與收音機的本機振蕩頻率（其頻率較外來高頻信號高一個固定中頻，我國中頻標準規(guī)定為465KHZ）一起送入變頻管內混頻，在變頻級的負載回路（選頻）產生一個新頻率即通過差頻產生的中頻，中頻只改變了載波的頻率，原來的音頻包絡線并沒有改變，中頻信號可以更好地得到放大，中頻信號經檢波并濾除高頻信號。再經低放、功率放大后，推動揚聲器發(fā)出聲音。 已調載波（調幅收音機的中頻為465KHz,調頻收音信號的中頻為10.7MHz

5、）接著通過中放通道的選頻網絡選出要接收的已調載波，隨后進行放大和解調（檢波）從已調載波中提取出原電信號。這就完成了無線電信號的接收和解調。然后聽過前置放大和功放驅動器驅動揚聲器還原成聲音（對于收音機）。收音機的接收原理就是把從天線接收到的高頻信號經檢波（解調）還原成音頻信號，送到耳機變成音波。由于廣播事業(yè)發(fā)展，天空中有了很多不同頻率的無線電波。如果把這許多電波全都接收下來，音頻信號就會象處于鬧市之中一樣，許多聲音混雜在一起，結果什么也聽不清了。為了設法選擇所需要的節(jié)目，在接收天線后，有一個選擇性電路，它的作用是把所需的信號（電臺）挑選出來并把不要的信號“濾掉”以免產生干擾。這就是我們收聽廣播時

6、，所使用的“選臺”按鈕。第二章 FM與AM原理及概述2.1 AM的原理AM是振幅調制的英文縮寫，是指對信號進行幅度調制。一般做法就是先在原信號上疊加一個直流信號以保證信號f(t)+A>0然后乘上一個高頻的余弦信號，即得到g(t)=f(t)+Acoswt。在頻域上的效果就是將原信號的頻譜移動到w處，以適合信道傳輸?shù)淖罴杨l率范圍。g(t)的包絡線即f(t)+A,用一個簡單的包絡檢測電路就可以接收并還原信號了。 2.2 FM的原理FM是調頻調制的英文縮寫。音頻信號的改變往往是周期性的一個最容易理解音頻調制技術的范例是小提琴和揉弦，揉弦通過手指和手腕在琴弦上快速顫動，使琴弦的長度發(fā)生快速變化，從

7、而最終影響小提琴聲音的柔和度。與FM無線電波相同，F(xiàn)M合成理論同樣也有著發(fā)音體，載體和調制體三個元素。發(fā)音體或稱載波體，是實際發(fā)出聲音的頻率振蕩器、調制體或稱調制器，負責調整變化載波所產生出來的聲音。載波頻率、調制體頻率以及調制數(shù)值大小，是影響FM合成理論的重要因素。我們習慣上用 FM 來指一般的調頻廣播76108MHz，在我國為 87.5108MHz、日本(7690MHz）FM是一種調制方式,即使在短波范圍的2730MHz之間，做為業(yè)余電臺、太空、人造衛(wèi)星通訊應用的波段，也有采用調頻FM方式的。2.3 FM與AM的區(qū)別調頻比調幅的抗干擾能力強。外來的各種干擾、工業(yè)和天平干擾等，對已調波主要影

8、響表現(xiàn)為產生寄生調幅，形成噪聲。調頻可以用限幅的方法，消除干擾所引起的寄生調幅。而調幅制中已調幅信號的幅度是變化的，因而不能采用限幅，也就很難消除外來的干擾。另外，信號的信噪比越大，抗干擾能力就越強。而解調后獲得信號的信噪比與調制系數(shù)有關。調制系數(shù)越大，信噪比越大。由于調頻系數(shù)遠大于調幅系數(shù)，因此，調頻波信噪比高，調頻廣播中干擾噪聲較小。調頻制功率的利用率要大于調幅制。發(fā)射總功率中，邊頻功率為傳送調制信號的有效功率，而變頻功率與調制系數(shù)有關，調制系數(shù)越大，則邊頻功率大。由于調頻MF大于調幅系數(shù)MA，所以調頻制的功率利用率要比調幅制高。本次方案選用的是FM調制。理由有以下幾點： 1) 在同樣的頻

9、率、功率等條件下，用調頻方式傳輸信號比調幅方式要遠得多。因為調幅方式的載頻電平要高出噪聲電平三四十分貝才能得到良好的圖像指標，而調頻方式只要高出噪聲電平幾分貝即可。 2) 調頻比調幅抗干擾能力強：外來的各種干擾、加工業(yè)和天電干擾等，對已調波的影響主要表現(xiàn)為產生寄生調幅形成噪聲。調頻制可以用限幅的方法，消除干擾所引起的寄生調幅。而調幅制中已調幅信號的幅度是變化的，因而不能采用限幅，也就很難消除外來的干擾。3） 另外，信號的信噪比愈大，抗干擾能力就愈強。而解調后獲得的信號的信噪比與調制系數(shù)有關，調制系數(shù)越大，信噪比越大。由于調頻系數(shù)遠大于調幅系數(shù)，因此，調頻波信噪比高，調頻廣播中干擾噪聲小。 4)

10、 調頻波比調幅波的頻帶寬。頻帶寬度與調制系數(shù)有關，調制系數(shù)越大，頻帶越寬。調頻中常取調制系數(shù)大于1，而調幅系數(shù)是小于1的，所以調頻波的頻帶寬度要比調幅波的頻帶寬度大的多。AM通過改變輸出信號的幅度，來實現(xiàn)傳送信息的目的，即通常說的中波。而FM是一種以載波的瞬時頻率變化來表示信息的調制方式，即通常說的微波。調幅中波傳輸，信號質量穩(wěn)定，靠天饋傳輸，受天氣條件影響較大，抗干擾能力低，而調頻微波傳輸，信號質量高，發(fā)射功率小，覆蓋范圍大，抗干擾能力比調幅抗干擾能力強。通過對比AM與FM特點,FM比AM具有更多的優(yōu)越性。第三章 收音機的組成與分析3.1 CD9088集成電路的介紹調頻收音機具有靈敏度高、選

11、擇性好、通頻帶寬、音質好等特點。采用CD9088調頻專用集成電路來制作電調諧調頻收音機，具有電路簡單、制作容易、調試方便、性能價格比高、音質好、成本低、體積小等特點。CD9088是適用于電調諧微小型FM收音機的單片集成電路，采用16腳雙列扁平封裝，工作電源電壓范圍為1.85V，典型值為3V。該電路內包含了FM收音機從天線接收到鑒頻輸出音頻信號的全部功能。圖3-1CD9088內部結構框圖CD9088集成電路的主要特點：CD9088電路設有搜索調諧電路、信號檢測電路、靜噪電路以及頻率鎖定環(huán)（FLL）電路。CD9088電路的中頻頻率為70kHz，外圍電路不用中頻變壓器，其中頻率選擇由電路內部RC中頻

12、濾波器來完成。在調諧方式上，CD9088即可采用傳統(tǒng)的可變電容機械調諧，也可像數(shù)字調諧收音機那樣采用電調諧方式來搜索電臺。在采用電調諧時，只需操作搜索調諧按鈕（SCAN），電路便自動地由頻率低端向頻率高端搜索電臺，一旦搜索到電臺信號，調諧自動停止。當調諧到FM接收頻率最高端時，只需按一下復位按鈕(RESET)，本振頻率回到最低端，搜索調諧又重新開始。表3-1 CD9088集成電路各引腳功能表引腳符號功能引腳符號功能1OUTMUTE靜音輸出9INIF限幅中頻輸入2OUTAF音頻輸出10FILLP2限幅低通濾波3LOOP音頻濾波11INRF射頻輸入4Vcc電源12INRF射頻輸入5OSC振蕩13F

13、ILLM限幅器偏置濾波6IFFB中頻反饋14GND地7FILLP1低通濾波15FILAP全通濾波8OUTIF中頻輸出16TUNE電調/AFC輸出3.2收音機電路組成調頻就是頻率調制，所謂頻率調制就是原來等幅恒頻的高頻信號的頻率，隨著調制信號、音頻信號的幅度變化而變化，調頻收音機就是接收這些頻率調制的無線電信號，經過解調還原成原信號的電子設備。調頻收音機電路一般主要由接收天線、輸入回路、高頻放大電路、混頻電路、本機振蕩電路、AGC 自動增益控制、中頻放大電路、鑒頻電路、功率放大電路、揚聲器組成。圖3-2 收音機電路組成圖天線：接收無線電波發(fā)射的信號。輸入回路：調頻收音機輸入回路的作用是從天線接收

14、到的各種高頻信號中選擇出調頻波段的信號,它分為固定調諧式輸入回路和可變調諧式輸入回路兩種電路形式。高頻放大電路：高頻放大電路的主要作用是對高頻調頻信號進行放大,以提高調頻收音機的接收靈敏度。 高頻放大電路一般采用共基放大電路,這是因為共基電路的截止頻率高,適用于高頻率放大,并且共基電路的輸入阻抗低,容易與天線的阻抗相匹配。本機振蕩電路：大多是采用共基電路LC振蕩的方式，從三極管的集電極輸出信號，經變壓器反饋到發(fā)射極，發(fā)射極回路是個LC諧振回路，具有選頻特性，由LC諧振回路來控制頻率。共基電路的優(yōu)點是工作比較穩(wěn)定，適用頻率高混頻電路：就是將兩個不同頻率的信號（其中一個成為本機振蕩信號，另一個是高

15、頻與調波信號）加到非線性器件進行頻率變換，然后由選頻回路取出中頻分量。中頻放大電路：（1）調頻收音電路中的中頻放大器用來放大 10.7MHz 的中頻信號，使中頻信號達到鑒頻器所需要的幅度。（2）調頻收音電路的中頻信號頻率比調幅收音電路的中頻信號頻率高出許多，單聲道和立體聲調頻收音電路的中頻信號都是10.7MHz。鑒頻電路:（1）鑒頻器相當于調幅收音電路中的檢波電路，將調頻的中頻信號轉換成音頻信號或立體聲復合信號。收到普通調頻廣播電臺節(jié)目時，鑒頻器輸出的是音頻信號；當收到立體聲調頻廣播電臺節(jié)目時，鑒頻器輸出立體聲復合信號。（2）將普通調頻收音電路鑒頻器輸出的音頻信號直接加到去加重電路，然后送到低

16、放電路；對于立體聲調頻收音電路，鑒頻器輸出的立體聲復合信號還要加到立體聲解碼器電路中。AGC自動增益控制：AGC 電路自動控制高頻放大器的增益。這一點與調幅收音電路不同，調幅收音電路控制中頻放 大器的增益。對于調頻收音中頻放大器而言，由于中放末級設有限幅放大器，所以可以不設 AGC 電路。這樣，AGC 電路要控制高頻放大器的增益。功率放大電路：功率放大器是收音機的最后一級，主要任務是把低頻放大器送來的信號進行功率放大，以足夠的功率輸出去推動揚聲器發(fā)聲。調頻收音機就是接收廣播電臺發(fā)射的電波信號并將電波信號轉換為聲音的電子設備，收音機的接收原理是把從接收天線收到空中的電波，經調諧電路選中所需頻率的

17、信號，經檢波把高頻信號還原成音頻信號（即解調），解調后得到的聲頻信號再經過放大獲得足夠的推動率，最后經過電聲轉換還原出聲音。為了得到較好的音質必須得有一個選擇性電路，選擇性電路把所需的信號挑選出來，從而耳機得到清晰的音頻信號。3.3收音機電路分析FM信號由天線引進后從CD9088集成塊11腳進入混頻電路，電感L3、電容C10、C11、C12構成輸入回路，本振電路的本振頻率由L1、C3決定。C1為音頻靜噪電容，C7為中頻反饋電容，C6為低通濾波器電容，C8為中頻級耦合電容，15腳為搜索調諧端，16腳為電調諧AFC電壓輸出端，SW2為復位按鈕，SW1為調諧按鈕。按一下SW1按鈕收音機就會自動從頻率

18、低端向頻率高端選臺，當收到一個電臺時，便自動鎖定電臺停止搜索，如要收聽下一個電臺節(jié)目，可再按一下SW1按鈕順序搜索電臺。當搜索到頻率最高端時，按一下SW2按鈕即可回到頻率最低端，然再重新選臺。 天線輸入回路收到的電臺信號與本振頻率混頻后產生70kHz中頻信號。經中頻濾波器完成濾波和放大后送鑒頻級處理，然輸出音頻復合信號，通過靜噪電路后，從CD9088的2腳輸出音頻復合信號，由C10耦合到由Q1低頻放大電路放大，推動耳機放音。L3電感線圈是高頻扼流圈，當將耳機引線作為天線時，可減少收音機其它回路對天線輸入回路信號的影響。如采用拖線作天線時，將虛線部份斷開。用耳機引線作天線和用拖線作天線各具優(yōu)缺點

19、，可試驗后決定，也可兩者同時采用。 在低放電路中，采用了將電位器接在負載回路中的方式，其有二個優(yōu)點:一是比接在CD9088的2腳輸出端噪聲要小，因接在后級時電位器的本身噪聲不會被放大;二是電位器接在后級后，當調低音量時會使負載等效電阻增大，相應減小了功放級工作電流，因此可以減少電池的消耗量，延長電池的使用壽命。圖3-3 電調諧帶照明燈FM調頻收音機原理圖第四章 調試與故障排除4.1調試調試是為了讓收音機能夠更好的工作，將調試好的部件組裝成整機后都不可能達到最佳配合狀態(tài)，而滿足整機的技術指標。所以，各個部件經組裝后一定要進行整機調試。接通電源，觀察電路的工作情況，能收音，但音質較差。這說明電路或

20、元件數(shù)值存在故障，可以進一步進行調整。在上述工作完成之后，便可著手進行調整工作。收音機的調試一般也是從未級開始，然后逐級向前，即從功放、低放、檢波、中放級后調變頻級，這樣容易獲得較好的效果。調試過程中，我們發(fā)現(xiàn)組裝時應該先把電池接觸片裝入外殼中，再把兩個按鈕裝入外殼，使兩個按鈕一個低些，一個高些，分別是搜索按鈕和復位按鈕，這樣有利于進行調試。收音機安裝完后，由于安裝位置、布線尺寸、參數(shù)誤差、器件優(yōu)劣等因素的影響，往往會使三極管偏置電路失常、接受波段偏離、接收靈敏度不一致。從而使收音機效果達不到預定的性能與指標。調試就是要想辦法消除這些因素的影響，最大限度地提高整機的各項性能與指標，讓它成為一個

21、符合技術要求與規(guī)范的合格產品。4.2故障排除一般集成電路收音機在通電檢修之前，首先應檢查有無短路現(xiàn)象連接導線有無接錯和折斷，元器件是否有明顯的損壞、虛焊等。若電路板存在虛焊的現(xiàn)象，則應用電烙鐵將其進行補焊。在通電之后，調節(jié)調節(jié)調諧旋鈕收聽不到電臺播音聲，則應檢查整機靜態(tài)工作電流是否正常（整機電流正常為7mA左右）。如果電流過大和過小，則分別進行檢查，使得整機靜態(tài)電流恢復正常。在一開始組裝好整機后，發(fā)現(xiàn)整機無聲。整機無聲檢測修理方法檢查電流開關，然后用MF47型萬用表檢查故障方法用萬用表×1檔黑表棒接地，紅表棒從后級往前級尋找，對照原理圖，從喇叭開始，順著信號傳播方向逐級往前碰觸，喇叭

22、應發(fā)出“沙沙”聲。當碰觸到哪級無聲時，則故障就在該級，可測量工作點是否正常，并檢查有無接錯、焊錯、塔焊、虛焊等。在之后的調試過程中發(fā)現(xiàn)音量較小，有失真的現(xiàn)象。通過查資料，發(fā)現(xiàn)其原因主要是低頻放大器或者揚聲器本身。隨后，我們便先檢查揚聲器，采用替換法，有一個良好的揚聲器替換之前的揚聲器，發(fā)現(xiàn)沒有問題。隨即我們便檢查低放電路，用萬用表調至電壓檔，檢查元件的靜態(tài)工作點的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)輸出變壓器發(fā)生短路，這樣很大一部分信號功率消耗在變壓器中，使得音量變小，從而拆開線圈若發(fā)現(xiàn)短路點，可用鑷子或小改鑷將短路點撥開。若收音機聲音變大，則故障排除。結束語通過這次對調頻接收機的設計與制作，讓我了解了設計電路的過程，

23、也讓我了解了關于調頻接收機的原理與設計理念。實際接線中有著各種各樣的條件制約，不可能與理想情況完全一致。所以，在設計時應考慮兩者的差異，從中找出最適合的設計方法，讓我對各種電路都有了大概的了解，所以說，坐而言不如立而行，對于這些電路還是應該自己動手實際操作才會有深刻理解。我深刻體會到實際動手操作與書本理論知識有很大的反差，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。在設計中遇到很多困難，通過上網和查找書本相關內容而慢慢得到解決。在課程設計當中，我主要應用multisim軟件，使得軟件應用更加熟練了，另外對word排版也有了認識，對以后的畢業(yè)設計打下了很好的基礎。 附錄附錄1：芯片資料圖附錄2： FM收音機的材料清單表序號材料名稱數(shù)量序號材料名稱數(shù)量瓷片電容