調(diào)頻收音機(jī)設(shè)計(jì)仿真報(bào)告

1、一、緒論調(diào)頻收音機(jī)（FMRadio）不論過去仍是現(xiàn)在素來在人們的生活?yuàn)蕵分姓加刑貏e重要的地位。從老式的晶體管收音機(jī)到今天的網(wǎng)絡(luò)收音機(jī)，說明經(jīng)過廣播享受生活素來是人們喜歡的生活方式。聽收音機(jī)和看電視同樣，能夠增添好多知識(shí)，而且像有聲小說這樣的讀物在電視里是聽不到的，而且現(xiàn)在廣播的發(fā)展速度也很快，曲藝、歌曲、體育、文藝、討論等等，能夠說無奇不有。眼前調(diào)頻式或調(diào)幅式收音機(jī)，一般都采用超外差式，由于它有以下優(yōu)點(diǎn)：由于變頻后為固定的中頻，頻次比較低，簡(jiǎn)單獲取比較大的放大量，所以收音機(jī)的敏捷度可以做得很高。2.由于外來高頻信號(hào)都變成了一種固定的中頻，這樣就簡(jiǎn)單解決不同樣電臺(tái)信號(hào)放大不平均的問題。由于采用差

2、頻作用，外來信號(hào)必定和振蕩信號(hào)相差為預(yù)定的中頻才能進(jìn)入電路，而且選頻回路、中頻放大諧振回路又是一個(gè)優(yōu)秀的濾波器，其他擾亂信號(hào)就被控制了，進(jìn)而提升了選擇性。可是超外差式電路也有不足之處，會(huì)出現(xiàn)鏡頻擾亂和中頻擾亂，這二個(gè)擾亂是超外差式收音機(jī)所特有的擾亂。這在設(shè)計(jì)電路和調(diào)試時(shí)應(yīng)當(dāng)想法減少這些影響。本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)并制作一個(gè)調(diào)頻收音機(jī)，使收音機(jī)的調(diào)頻部分實(shí)現(xiàn)88MH公108MH調(diào)頻廣播接收；而且達(dá)成電路設(shè)計(jì)，有關(guān)參數(shù)計(jì)算；達(dá)成各模塊仿真，并供給仿真報(bào)告；達(dá)成印刷電路板設(shè)計(jì)、制作及安裝調(diào)試。本次設(shè)計(jì)采用的是“高頻放大、本振電路、混頻、中頻放大、鑒頻及低頻放大電路”的電路單元，其整機(jī)擁有敏捷度高、

3、工作牢固、選擇性好及失真度小、噪聲小等優(yōu)點(diǎn)；且外面電路元件較少，適合自己著手焊接裝置，以達(dá)到學(xué)習(xí)和實(shí)踐相聯(lián)合的目的。二、設(shè)計(jì)方案主要技術(shù)指標(biāo)（1）工作頻次范圍：收音機(jī)接收到的無線電波的頻次范圍成為收音機(jī)的工作頻次，在整個(gè)接收的范圍內(nèi)知足主要的性能指標(biāo)，工作頻次必定和發(fā)射機(jī)的頻次相對(duì)應(yīng)。調(diào)頻廣播收音機(jī)的頻次范圍為88-108MHz由于調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的頻次一般為88-108MHz中屢次率為465kHz。（2）敏捷度：收音機(jī)接收稍微信號(hào)的能力稱為敏捷度，一般用輸入電壓來表示。能夠接受的信號(hào)越小，敏捷度就越高。一般生活中調(diào)頻收音機(jī)的敏捷度為5-30uV。（3）選擇性：收音機(jī)從各樣擾亂信號(hào)中選出所需要的

4、信號(hào)或衰減不要的信號(hào)的能力稱為選擇性，單位用dB表示。dB數(shù)越高選擇性越好。調(diào)頻收音機(jī)的中頻擾亂大于50dB。（4）通頻帶：收音機(jī)的頻次響應(yīng)范圍稱為通頻帶。調(diào)頻收音機(jī)的通頻帶一般為200kHz。（5）輸出功率：收音機(jī)的負(fù)載輸出最大不失真功率稱為不失真功率。輸出功率應(yīng)當(dāng)不小于100mW。設(shè)計(jì)方案1）方案論證與設(shè)計(jì)調(diào)頻收音機(jī)主要由天線、高頻放大、本振、混頻、中頻放大、鑒頻、低頻放大和揚(yáng)聲器幾個(gè)模塊組成。本設(shè)計(jì)利用三極管的放大特點(diǎn)進(jìn)行信號(hào)的放大，再經(jīng)過并聯(lián)諧振選頻網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行頻次的選擇。采用分級(jí)設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)。為防備前后級(jí)電路的擾亂，影響，可在兩級(jí)之間加射極跟從器或許采用電感耦合的方式將前

5、后級(jí)隔離，減少后級(jí)電路對(duì)前級(jí)電路的影響。（2）系統(tǒng)原理框圖天線710.7MHz喇叭高頻放大T混頻卜鑒頻中頻放大低頻放大?本振電路98.7118.7MHz（3）工作原理介紹調(diào)頻（FM收音機(jī)由輸入回路、高放回路、本振回路、混頻回路、中放回路、鑒頻回路和音頻（低頻）功率放大器組成。高頻放大后信號(hào)與當(dāng)?shù)卣袷庪娐樊a(chǎn)生的本振信號(hào)進(jìn)行混頻，混頻后輸出，再將混頻信號(hào)由中頻回路進(jìn)行選擇，提取以中頻10.7MHz*載波的調(diào)頻波。該中頻選擇回路由10.7MHz濾波器組成。中頻調(diào)制波經(jīng)中放電路進(jìn)行中頻放大，爾后進(jìn)行鑒頻獲取音頻信號(hào)，經(jīng)功率放大輸出，耦合到揚(yáng)聲器，復(fù)原為聲音。整體電路圖T$C1nr?OUF%17IKHS

6、LAI.ClIT1所需兀件清單以下表兀器件名稱型號(hào)數(shù)量/個(gè)10k55k2電阻3k42k11k5電位器104(100k可調(diào))1可調(diào)電感1220uH2電感0.1uH110mH31pF3電容18pF1150pF210uF12可調(diào)電容3/10pF1陶瓷鑒頻器J10.7MC11純銅收音機(jī)拉桿天線全長(zhǎng)762mm四節(jié)1三極管S90146喇叭（揚(yáng)聲器）Realplay小喇叭揚(yáng)聲器直徑14CM電池座可裝兩節(jié)五號(hào)電池1電池5號(hào)（1.5V）2三、各單元電路設(shè)計(jì)高頻小信號(hào)放大電路晶體管高頻小信號(hào)放大器不只要放大高頻信號(hào)，而且還要有必然的選頻、濾波作用，所以晶體管的負(fù)載應(yīng)為L(zhǎng)C并聯(lián)諧振回路。在高頻情況下，晶體管自己的極

7、間電容及連結(jié)導(dǎo)線的散布參數(shù)等會(huì)影響的頻次和相位。同時(shí)關(guān)于此高放，還應(yīng)知足一下三點(diǎn)要求要求：1）工作牢固。2）選擇性好，即有必然的通頻帶。3）失真小，增益高，且工作頻次變化時(shí)增益改正不應(yīng)過大。高頻小信號(hào)諧振放大電路主要由晶體管、負(fù)載、輸入信號(hào)和直流電源等部分電路組成。晶體管基極正偏，工作在甲類，負(fù)載為L(zhǎng)C并聯(lián)諧振回路。該放大電路能夠?qū)斎氲母哳l小信號(hào)進(jìn)行反向放大。其中？=12?/?=88108?下面以88MH為例，進(jìn)行仿真。XSC1靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置以下:vccRb1J3kQQ1cRe11k2N2369選頻網(wǎng)絡(luò)以以下列圖所示2L85uH:fii其中電容C=0.1uH,電感為2.85uH的可調(diào)電感，二

8、者并聯(lián)，組成并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)。仿真結(jié)果及剖析；|示液器-X9X由仿真結(jié)果可得電壓增益A=26.119/1.373=19.02,知足放大倍數(shù)大于10的要求。經(jīng)過光譜剖析儀可得，其輸出中心頻次位于88.397MHz處。本振電路本次設(shè)計(jì)采用西勒電路作為本振電路。西勒電路主要特點(diǎn)就是在回路電感個(gè)可變電容C4,而C3為固定值的電容器，且知足C1、C2遠(yuǎn)大于C3,L兩頭并聯(lián)了一C1、C2遠(yuǎn)大于C4回路的總等效電容為1+GGc所以，振蕩頻次為在西勒電路中，由于C4與L并聯(lián)，所以C4的大小不影響回路的接入系數(shù)。若是C3固定，經(jīng)過變化C4來改變振蕩頻次，則RL在振蕩頻次變化時(shí)基本保持不變，進(jìn)而使輸出振幅牢固。此種振

9、蕩器的優(yōu)點(diǎn)是：較易起振，振蕩頻次也較為牢固，波形失真較小，當(dāng)參數(shù)設(shè)置適合時(shí)，其頻次覆蓋系數(shù)較大，所以采用此電路進(jìn)行電路設(shè)計(jì)關(guān)于一般小功率自動(dòng)穩(wěn)幅LC振蕩器，靜態(tài)工作點(diǎn)要遠(yuǎn)離飽和區(qū)，湊近截止區(qū)，以獲取較大的輸出阻抗。一般依照詳細(xì)電路和電源電壓大小集電極電流一般取1?4mA在實(shí)質(zhì)偏置參數(shù)選準(zhǔn)時(shí)，在可能條件下發(fā)射極偏置電阻盡可能取大一好。參數(shù)選擇主若是依照知足振蕩頻次，知足起振條件并有足夠的振蕩幅度和規(guī)定的頻次牢固性等因素加以考慮。若以頻穩(wěn)性角度出發(fā)回路電容應(yīng)取大一些，有利于減少并聯(lián)在回路上的管子極間電容等變化的影響。但C不能夠過大，C過大，L會(huì)XSC1變小，Q值會(huì)變低，振蕩幅度也會(huì)變小。為認(rèn)識(shí)決頻

10、穩(wěn)和振幅的矛盾，過去用部前已討論反應(yīng)系數(shù)F=C1/C2不能夠過大或過小，適合1/81/2.分接入。_1I令L=O.1uH則幾二詐呢二亦何十藥其中；的取值范圍為98.7MHz118.7MHz若C3=20pF則可取C4=10pF的可變電容。因要知足C1,C2?C3,C4F=C1/C2取值為1/8?1/2，可取C1=400pF,C2=410pF混頻電路混頻電路是一種頻次變換電路，是時(shí)變參量線性電路的一種典型應(yīng)用。如一個(gè)振幅較大的振蕩電壓（使器件跨導(dǎo)隨此頻次的電壓作周期變化）與幅度較小的外來信號(hào)同時(shí)加到XSC1作為時(shí)變參量線性電路的器件上，則輸出端可獲取此二信號(hào)的差頻或和頻，達(dá)成變頻作用。它的功能是將

11、已調(diào)波好的載波頻次變化換成固定的中頻載頻次。而保持其調(diào)制規(guī)律不變，也就是說它是一個(gè)線性頻次譜搬電路，關(guān)于調(diào)頻波經(jīng)過變頻電路后如故是調(diào)頻波?？墒瞧漭d波頻次變化了，其調(diào)制規(guī)律是不變的。本次設(shè)計(jì)采用以下晶體管混頻電路，本振信號(hào)從射極接入，高頻信號(hào)從基極接入。所以，相互擾亂產(chǎn)生牽引現(xiàn)象的可能性小。同時(shí)，關(guān)于本振電壓來說是共基電路，其輸入阻抗較小，不易過激勵(lì)，所以振蕩波形好，失真小。這是它的優(yōu)點(diǎn)。但需要較大的本振注入功率；可是過去所須功率也只有幾十mW本振電路是完好可以供給的。在集電極接選頻網(wǎng)絡(luò)，從中選用頻次為L(zhǎng)=2.2uH，電容C=100pF10.7MHz的中頻信號(hào)。所以可選用電感XSA1VCC-1.

12、N3VOQDXFC1XSC1ExtTrigIO1C4R371F1kQV120mV88MHz50kHz由圖可知示波器1中A、B混頻此后的波形。KS-XSCIL1C1123IO3T士100pF2.2uHqAQ12N2369C3V2-4?1.5Vpk(*98.7MHzIO20n通道分別顯示的高頻放大信號(hào)和本振信號(hào)，示波器B顯示的是X經(jīng)過變頻器混頻此后輸出的波形時(shí)間通道丄通道反向4L395us-3.882fVT2牛4L895us-s.es2也0.000$保留0.000V時(shí)基適道A通道日融發(fā)/IIIflS-vs.標(biāo)度：5tns/Div:劇度：MfVQiw沁SV/ftv邊沿:領(lǐng)土叵-X軸位移；o_Y軸位移

13、D.Y軸位移水平;blv0WII魏I卻”I直謊I交療o11-單真實(shí)常言動(dòng)送經(jīng)過測(cè)試可知，能夠成功混頻，并能成功選出所需頻次中頻放大電路中頻放大器主若是將混頻器輸出的信號(hào)進(jìn)行大幅度提升，以知足解調(diào)電路的需要。其主要質(zhì)量指標(biāo)有：電壓增益Av、通頻帶BW0.7選擇性、噪聲系數(shù)。關(guān)于中頻放大器，不只需要獲取高的增益、好的選擇性，還要有足夠?qū)挼耐l帶和優(yōu)秀的頻次響應(yīng)、大的動(dòng)向范圍等。前級(jí)混頻器輸出頻次為10.7MHz在此次中頻放大過程中，應(yīng)當(dāng)保持其頻次不變,只對(duì)其幅值進(jìn)行放大。可是為了防備擾亂頻次的影響，如故采用選頻網(wǎng)絡(luò)對(duì)其進(jìn)行頻次選擇。選屢次率為10.7MHz，若電容C=1pF則電感L=220uH設(shè)計(jì)

14、的中頻放大電路以以下列圖：XSC1V111IIXFC11LRb1C4L1J|1233V3kQ1pF220uH$C2101Q1T1IO2J-V2T1OU2N2369OlmVMHz50kHzii-Rb2*Re1C310kQ1kQ=10uF經(jīng)過示波器仿真以下時(shí)間45.mV通道申934.44tuV27D.497U545.4mV934.441uVT2-T1270.7us0.000V0.000VO.OOOs時(shí)基通道觸發(fā)標(biāo)度|100ns/TJiv:劇度：伽砒伽宴櫃:2mVjt)iv；D|丫軸位移（格0Y軸位移（格）：I水平；溝通0gs交療0|直剌亠單次ExtTrigX1ZIt0s氐lv自動(dòng)通道B為輸入信號(hào)，

15、通道A為輸出信號(hào)，顯然能夠看出對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行了幾十倍放大。這將有利于此后鑒頻電路的正常工作。II11二二二二21T-1I1MU.?1J311PJI1:17.:.,174nV-#經(jīng)過光譜剖析儀可得，其中心頻次為10.890MHz由于輸入信號(hào)存在頻著重量，使得結(jié)果偏離10.7MHz,，可是影響不大。鑒頻電路鑒頻器的任務(wù)是從調(diào)頻信號(hào)中檢出調(diào)制信號(hào)，它包括變換部分及振幅檢波器部分。利用LC諧振回路實(shí)現(xiàn)振幅鑒頻，LC諧振回路組成的頻幅變換網(wǎng)絡(luò)將等幅的信號(hào)變換為FM-AM言號(hào)，爾后利用包絡(luò)檢波電路恢復(fù)出原調(diào)制信號(hào)。由于調(diào)頻波振幅恒定，所以無法直接用包絡(luò)檢波器解調(diào)。由于二極管峰值包絡(luò)檢波器線路簡(jiǎn)單、性能好，

16、能夠?qū)⒌确恼{(diào)頻信號(hào)變換成振幅也隨剎時(shí)頻次變化、既調(diào)頻又調(diào)幅的FM-AM波，也就能夠經(jīng)過包絡(luò)檢波器解調(diào)此信號(hào)。設(shè)計(jì)的鑒頻電路以下：XSC1從示波器能夠看出，本鑒頻電路實(shí)現(xiàn)將調(diào)頻波變成調(diào)頻+調(diào)相波，爾后再進(jìn)行包絡(luò)檢波，進(jìn)而提取出調(diào)制信號(hào)。從示波器波形能夠看出，能夠?qū)崿F(xiàn)鑒頻。提取的調(diào)制重量頻率為50kHz。但考慮到所供給的元件中有10.7MHz的鑒頻器，故直接采用鑒頻器元件，同時(shí)也能夠減少誤差。低頻放大電路從鑒頻器輸出的信號(hào)一般很小，所以在輸出極一般采用低頻功率放大電路。設(shè)計(jì)低頻放大電路以下：XSC1經(jīng)過示波器仿真以下:通道A為輸出信號(hào)，通道B為輸入信號(hào)，從圖可得此低頻放大電路對(duì)輸出信號(hào)放大了近1

17、00倍，有利于驅(qū)動(dòng)喇叭的正常工作。四、PCB勺設(shè)計(jì)與制作1.原理圖繪制將前面的各分立模塊依照高頻放大、本振、混頻、中頻放大、鑒頻以及低頻放大的次序連結(jié)即可。2.PCB繪制DC“0illFIVT調(diào)頻收昔機(jī)&捋尋話吋：+T粗PCB板的制作經(jīng)過打孔焊接，達(dá)成PCB板的制作，本次制作的成品以下五、測(cè)試模塊(1)高頻放大，經(jīng)過天線接受信號(hào)，再對(duì)其進(jìn)行電壓幅值放大。將輸出端接上示波器，由示波器獲取的波形以以下列圖。(2)本振電路，產(chǎn)生98.7MHz118.7MH勺正弦波振蕩信號(hào)。將其輸出端接在示波器得正極，示波器負(fù)極接地。經(jīng)過示波器測(cè)得波形以下：稍微有些許失真顛簸，單整體不影響電路的工作。(3)混頻電路的測(cè)試，將高頻放大信號(hào)與本振信號(hào)接入到三極管的基極與發(fā)射極。經(jīng)過集電極進(jìn)行混頻信號(hào)的輸出。同樣地，將示波器得正極接集電極，負(fù)極接地。經(jīng)過示波器所得波形以下：六、總結(jié)1.本方案特點(diǎn)及存在的問題它的缺點(diǎn)是，關(guān)于不同樣的頻次，接收機(jī)的敏捷度和選擇性變化叫強(qiáng)烈，度由于碰到高放不牢固的影響，不能夠過高，所以現(xiàn)在的接收機(jī)幾乎所有是超外機(jī)。而且敏捷差式接收怎樣進(jìn)行仿真是本次課程設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)所在，只對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的混頻電路進(jìn)行了部分仿真，