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1、1湖南工学院高频电子技术课程设计说明书课题名称： 基于 AFC 调频收音机系 部： 电气与信息工程系 专 业： 电子信息工程技术 班 级： 电信 0802设 计 人： 涂俊华（08400203247） 唐 冰（08400230227）龙双民（0840020223）陈永忠（0840020224） 指导老师： 曹才开 时 间： 2010 年 6 月 6 日2前 言随着信息时代的发展，人们对信息对需求量越来越大在，对信息的质量要求也越来越高，高频由于其频率高，携带的信息量多，易于传输，在各个方面的应用越来越广泛，也越来越引起人们的重视。语音信号频率一般在 300HZ3400HZ，传播距离不过数百米，
2、而如果通过电信号将他直接发送，由天线理论：天线的尺寸必须大于波长的十分之一，也就是说，如果将语音信号转换成电信号，然后直接发送，其天线的长度必须长达数十公里，在工程上不易实现，造价极高，而且对于同一个地方只能有一个电台，故在广播发射中会将频谱搬到较高频率上去，从而实现远距离发射，对于无线广播发射来说，一般采用调幅广播和调频广播。AFC 调频收音机，即自动频率控制收音机，所谓自动频率控制是一种频率的负反馈控制（简称 AFC） 。输入信号频率 和压控振荡器简称（VCO）的振荡频率 ，if of通过混频器产生新频率 。根据应用条件， 、 和 应满足某一预定关系，xf xifo - ，如果由于某种原因
3、使 偏离预定值，鉴频器便输出相应的误差电xfifo f压 ，经放大后加到 VCO 上，VCO 则根据控制电压 的极性和大小调节 ，使du cuof偏差减小。这种调节作用最终使预定关系很小的误差下得以维持，此时环路处xf于稳定（或称锁定）状态。调幅广播采用的是常规调幅方式，使用的波段分为中波和短波两种。中波调频广播的载频为 535KHZ1605KHZ，由于中波在自由空间中的传播特点。一般用于地区性广播。短波调幅广播的载频为 3.9MHZ18MHZ，短波传播是靠电离层反射而实现的，所以传播距离可达数千公里，在调幅广播中，调制信号的最高频率取到4.5KHZ，电台这音的间隔B9KHz.本文所设计的调频
4、收音机采用集成芯片 TDA7088,可将从天线端接收和信号经过处理，直接得到音频信号。电源部分采用 BLF545 进行稳压，低放电部分采用LM386 进行功放，故电源可用手机的充电器进行供电，产品具有电路简单，稳定性好，抗干扰性强，音质佳，使用方便的特点。3目 录第 1 章：课程设计任务书1.1、课程设计目的1.2、课程设计基本要求第 2 章：调频发送接收工作原理2.1 发射端工作原理2.2 接收端工作原理第 3 章：电路原理图设计3.1、电路原理图 3.2、电源电路 3.3、天线电路 3.4、接收电路 3.5、调谐电路 3.6、低放电路 第 4 章：PCB 制作4.1 元件布局图4.2 PC
5、B 顶层走线4.3 PCB 底层走线第 5 章：电路调试第 6 章：设计总结附录：参考文献4第 1 章：课程设计任务书1.1、设计目的及要求（1）了解调频接收机的工作原理及组成；（2）掌握调频接收机的设计方法；（3）掌握调频接收机的测试方法。1.2、课程设计基本要求设计装调一个高频调频接收机。其技术要求：（1）频率范围：87MHz108MHz（2）灵敏度：优于 10A（3）选择性：优于 40dB（4）信噪比：50dB（5）频响：80Hz15000Hz 1dB（6）失真度：80Hz15000Hz2%（7）输出功率：0.5W（8）直流电源：9V，1A第 2 章：调频接收机工作原理语音信号频率一般在
6、 300HZ3400HZ，传播距离不过数百米，而如果通过电信号将他直接发送，由天线理论：天线的尺寸必须大于波长的十分之一，也就是说，如果将语音信号转换成电信号，然后直接发送，其天线的长度必须长达数十公里，在工程上不易实现，造价极高，而且对于同一个地区只能有一个电台，故在广播发射中会将频谱搬到较高频率上去，从而实现远距离发射，一地多台。对于调频而言，中心频率一般为 88MHZ108MHZ 左右。而作为普通5接收者，希望能够听到噪声小，音质高的语音信号，而且成本较低，便于携带等优点。2.1 发射端工作原理保持载波的振幅不变，使其频率或相位按调制信号规律变化，分别称为频率调制（FM）和相位调制（PM
7、） ，由于两种调制都使载波的总相角发生调变，因而统称为角度调制。角度调制是用调制信号去控制载波信号角度 ( 频率或相位 ) 变化的一种信号变换方式。如果受控的是载波信号的频率，则称频率调制 (Frequency Modulation) ，简称调频，以 FM 表示；若受控的是载波信号的相位，则称为相位调制 (Phase Modulation) ，简称调相，以 PM 表示。无论是 FM 还是 PM ，载频信号的幅度都不受调制信号的影响。 调频波的解调称为鉴频或频率检波，调相波的解调称鉴相或相位检波。与调幅波的检波一样，鉴频和鉴相也是从已调信号中还原出原调制信号。 角度调制与解调和振幅调制与解调最大
8、的区别在频率变换前后频谱结构的变化不同。其频率变换前后频谱结构发生了变化，所以属于非线性频率变换。 调频波和调相波都表现为相位角的变化，只是变化的规律不同而已。由于频率与相位间存在微分与积分的关系，调频与调相之间也存在着密切的关系，即调频必调相，调相必调频。同样，鉴频和鉴相也可相互利用，即可以用鉴频的方法实现鉴相，也可以用鉴相的方法实现鉴频。因此，本章只着重讨论调频信号的产生及解调方法，而对相位调制只做简单的说明和对比。2.1.1 角度调制的基本原理为了理解调制及解调电路的构成，必须对已调信号有个正确的概念。本节对角度调制信号进行了分析。（一）调角波的表达式及波形高频振荡信号的一般表达式可用下
9、式表示0()cos()cos()mmutUtt式中 为高频振荡器的振幅， 为高频振荡器的瞬时相角。mU61.调频波表达式及波形设调制信号为单一频率信号 ，载波信号为 ，则根()cosmutUt()coscmutUt据调频波的定义，调频信号的瞬时角频率 随调制信号 线性变化，即t（8.1）()()ccfttku可以看出，瞬时角频率 是在调频波的中心频率 的基础上，增加了与 成正比的瞬c ()ut时角频率偏移 （又称角频率偏移或角频偏） 。角频偏 用如下公式表示，)(t)(t（8.2）tUkummff oscos式中 是 的最大值，称为最大角频偏，与 对应的 称为最大频偏。m)(t 2/mf由上式
10、可得 与 成正比； 是比例常数，表示 对最大角频偏的f, fkU控制能力，它是单位调制电压产生的频偏值，也称为调频灵敏度。在频率调制方式中， 是衡量信号频率受调制程度的重要参数，也是衡量调频信号质m量的重要指标。比如常用的调频广播，其最大频偏就定为 75KHz。由图 8.1（b）可看出，瞬时频率变化范围为 ，最大变化值为 。ccffmf2t0 ( t)( b )c mt024Tc2 Tcmfc( c )t0( a )t)( t)( tut（ a)调制信号波形（b）调频波的瞬时频率波形 (c) 调频波的瞬时相位波形图 8.1 调频波的瞬时频率和瞬时相位波形由于瞬时相位 是瞬时角频率 对时间的积分
11、，则调频波的瞬时相位为)(t)(t（8.3）00d式中， 为信号的初始角频率。为了分析方便，不妨设 ，则式（8.3）变为0 7（8.4）)(sinsin)()0 ttmttdukt cfcmctfc 式中， 为调频指数， 是调频波的瞬时附加相位偏移，简称相移。fmfU)(t（8.5）0()()sisit mft t可以看出，相移是频偏的积分。 与调制信号相位相差 90（即由 变成 ） ，tcostin如 8.1（c）所示。调频波的调频指数 就是 的最大值，又叫最大相位偏移。f)(t成正比（又称调制深度） ，与 或 F 反比。图 8.2 展示了 、 与 F 的关系。mfU与 mffF fmmf0
12、 fmmf图 8.2 调频波 与 、F 的关系f由此可得 FM 波的数学表达式为（8.6）)sincos(tmtUufmFM图 8.3 是调频波波形。当 最大时， 也最高，波形密集，当 为负峰时，频率最低，波)u形最疏。因此调频波是波形疏密变化的等幅波。t0t0u( a )( b )t0( c )uF Muc图 8.3 调频波波形当调制信号是多频信号 时，则调频波的一般表示式为)(tf（8.7）)(cos0dfkUutmFM总之，调频是将消息寄载在频率上而不是在幅度上。也可以说在调频信号中消息是蕴藏于单位时间内波形数目或者说零交叉点数目中。由于各种干扰作用主要表现在振幅上，而在调频系统中，可以
13、通过限幅器来消除这种干扰，因此 FM 波抗干扰能力较强。82调相波表达式及波形设调制信号 ，调相波的瞬时相位 除了原来载波的相位 （设()cosmutUt)(ttc）外，还附加了一个与调制信号 成正比的附加相位 ，即调相波的瞬时相0()ut()pkut位为（8.8）tmtttpcmc osos)()(式中 ，是由调相电路决定的比例常数（ ） ，又称为调相灵敏度，它表mpUk/Vrad示单位调制电压所引起的相位偏移值；式中 是随着调制信号变化而产生的附加相移，其)(t波形如图 8.4（c）所示。 为最大相位偏移，又称为调相指数，对于一确定pmpk电路， 和 成正比。pm因此调相信号的数学表达式可
14、表示为（8.9）()cos(cs)PMmputUtt调相波的波形如图 8.4（g）所示，也是等幅疏密波。它与图 8.l 中的调频波相比只是延迟了一段时间。如不知道原调制信号，则在单频调制的情况下无法从波形上分辨是 FM 波还是 PM 波。调相波的相位是变化的，由式（8.8）求导得调相波的瞬时频率为（8.10）ttmttdt mcpcc sinsin)()()( 其波形如图 8.4（f）所示。式中 ，为调相波的瞬时角频tUktpii偏，其波形如图 8.4（e）所示。调相波的最大角频偏 。pmk9t0t0u( a )( b )( c )u c ( t )t0t0( g )uP M( e ) (t)t0( f ) ( t )tc0tP M( t )0c( d ) mt图 8.4 调相波波形F fmmp0 fmmp图 8.5 调相波 fm、m p 与 F 的关系对应调相波的最大频偏 ，它不仅与调制信号的幅度成正比，22mppffkUf而且还与调制频率成正比（这一点与 FM 不同） ，其与调制信号的频率和幅度的关系如图 8.5所示。调制频率愈高，频偏也愈大。若规定 值。那么就需限制调制频率。mf当调制信号是多频信号 时，则调频波的一般表示式为)(tf10（8.11）()cos()PMmputUtkft从表 8.1 可以
