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1、第第3章章 车载收音机车载收音机3.1 车载收音机简介车载收音机简介3.2 相关基础知识相关基础知识3.3 工作原理工作原理3.4 TEF6606模块模块3.5 TDA7541模块模块(实验实验)3.1 车载收音机简介车载收音机简介lAM/FM收音机是汽车上最早采用的一种的语音娱收音机是汽车上最早采用的一种的语音娱乐配置，也是车载影音娱乐系统最常见配置之一，乐配置，也是车载影音娱乐系统最常见配置之一，现在几乎没有不配备收音机的汽车了。现在几乎没有不配备收音机的汽车了。3.1 车载收音机简介车载收音机简介3.1 车载收音机简介车载收音机简介lAM/FM收音机是汽车上最早采用的一种的语音娱收音机是
2、汽车上最早采用的一种的语音娱乐配置，也是车载影音娱乐系统最常见配置之一，乐配置，也是车载影音娱乐系统最常见配置之一，现在几乎没有不配备收音机的汽车了。现在几乎没有不配备收音机的汽车了。3.1 车载收音机简介车载收音机简介l车载收音机与家用收音机的区别车载收音机与家用收音机的区别l(1)车载产品车载产品l(2)车载收音机做工考究，功率比一般的家用收音车载收音机做工考究，功率比一般的家用收音机大得多，一般的家用收音机功率大约在机大得多，一般的家用收音机功率大约在50毫瓦毫瓦到一瓦之间，而车载收音机一般都在到一瓦之间，而车载收音机一般都在5瓦以上且保瓦以上且保真度较高。真度较高。l(3)车载收音机一
3、般都是以调频为主兼有中波，家车载收音机一般都是以调频为主兼有中波，家用收音机则以中波为主，有些收音机则没有调频。用收音机则以中波为主，有些收音机则没有调频。3.2 相关基础知识相关基础知识l1、电磁波、电磁波l(1)产生：当导体中通过迅速变化的电流时，导体产生：当导体中通过迅速变化的电流时，导体就会向它周围的空间发射电磁波。就会向它周围的空间发射电磁波。l(2)传播：交流电的导线周围，就有变化的磁场存传播：交流电的导线周围，就有变化的磁场存在，变化的磁场在它的周围又引起变化的电场，在，变化的磁场在它的周围又引起变化的电场，而变化的电场又在周围更远的地方引起变化的磁而变化的电场又在周围更远的地方
4、引起变化的磁场，这样电场和磁场不断地相互交替产生，就能场，这样电场和磁场不断地相互交替产生，就能把电磁场向周围空间传播开来。把电磁场向周围空间传播开来。l这种向四周空间传播的电磁场就称为电磁波。无这种向四周空间传播的电磁场就称为电磁波。无线电波是电磁波的一种。线电波是电磁波的一种。3.2 相关基础知识相关基础知识l2、无线电技术原理、无线电技术原理l导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。一现象，通过调制可将信息加载于无线电波之上。l当电波通过空间传播到达收信端，电波引起的电当电波通过空间传播到达收信端，电
5、波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。磁场变化又会在导体中产生电流。l通过调节将信息从电流变化中提取出来，就达到通过调节将信息从电流变化中提取出来，就达到了信息传递的目的。了信息传递的目的。3.2 相关基础知识相关基础知识l3、无线电发射的基本原理、无线电发射的基本原理l利用天线可以把无线电波向空中发射出去，但是利用天线可以把无线电波向空中发射出去，但是天线长度必须和电磁波长相匹配，才能有效地发天线长度必须和电磁波长相匹配，才能有效地发射。射。l把无线波发射机中产生的高频信号作为把无线波发射机中产生的高频信号作为“载波载波”，将音频，将音频 信号加到信号加到“载波载波”上，这个过程叫做调上，
6、这个过程叫做调制。经过调制以后的高频信号制。经过调制以后的高频信号 叫做已调信号。叫做已调信号。l经过调制以后可以使广播信号有效的发射，而且经过调制以后可以使广播信号有效的发射，而且可以采用不同的可以采用不同的“载波载波”频率，使彼此互不干频率，使彼此互不干3.2 相关基础知识相关基础知识l4、无线电接收的基本原理、无线电接收的基本原理l由发射机发出的无线电波，经接收机天线接收，由发射机发出的无线电波，经接收机天线接收，转变为感应电势。转变为感应电势。l从天线感应出的不同频率的已调波信号中选出所从天线感应出的不同频率的已调波信号中选出所需信号的任务由输入电路承担。而输入电路选出需信号的任务由输
7、入电路承担。而输入电路选出的信号，仍是已调波信号，不能用它去直接推动的信号，仍是已调波信号，不能用它去直接推动耳机或喇叭，还必须把它恢复成音频信号。耳机或喇叭，还必须把它恢复成音频信号。l这种从已调波信号中检出音频信号的过程，叫做这种从已调波信号中检出音频信号的过程，叫做解调。解调。3.2 相关基础知识相关基础知识l5、载波的三种调制方式、载波的三种调制方式l(1)使载波的幅度按调制信号变化的过程称为调幅使载波的幅度按调制信号变化的过程称为调幅(AM)；调幅的解调过程称为检波；调幅的解调过程称为检波；l(2)使载波的频率按调制信号变化的过程称为调频使载波的频率按调制信号变化的过程称为调频(FM
8、)；调频的解调过程称为鉴频；调频的解调过程称为鉴频；l(3)使载波的相位角按调制信号变化的过程称为调使载波的相位角按调制信号变化的过程称为调相相(PM)；调相的解调过程称为鉴相。；调相的解调过程称为鉴相。l被调制后的载波称为已调波，已调波按调制方式被调制后的载波称为已调波，已调波按调制方式的不同分别称为调幅波、调频波和调相波。的不同分别称为调幅波、调频波和调相波。3.2 相关基础知识相关基础知识l调幅波、调频波和调相波调幅波、调频波和调相波3.2 相关基础知识相关基础知识l7、不同地区频率、不同地区频率3.2 相关基础知识相关基础知识l8、无线电系统、无线电系统3.2 相关基础知识相关基础知识
9、l在通信系统中为什么需要进行调制？在通信系统中为什么需要进行调制？l利用一个信道实现多路通信；利用一个信道实现多路通信；l在无线通信中为了有效地进行电磁能的辐在无线通信中为了有效地进行电磁能的辐 射，天射，天线尺寸与辐射信号波长相比拟。如对于线尺寸与辐射信号波长相比拟。如对于1000Hz的的语音信号，如果用语音信号，如果用/4天线直接辐射，相应的天线天线直接辐射，相应的天线尺寸应为尺寸应为75km(300000km/1000/4)；l低频信号在大气层中传输衰减很快。低频信号在大气层中传输衰减很快。3.3 工作原理工作原理l1、调幅与调频、调幅与调频3.3 工作原理工作原理l2、调幅收音机、调幅
10、收音机l(1)最简单的收音机的电路最简单的收音机的电路l检波前后的信号波形检波前后的信号波形3.3 工作原理工作原理l(2)直放式收音机直放式收音机结构简单结构简单3.3 工作原理工作原理l(3)高放式收音机高放式收音机l从接收天线得到的高频天线电信号一般非常微弱，从接收天线得到的高频天线电信号一般非常微弱，直接把它送到检波器不太合适，最好在选择电路直接把它送到检波器不太合适，最好在选择电路和检波器之间插入一个高频放大器，把高频信号和检波器之间插入一个高频放大器，把高频信号放大。放大。l即使已经增加高频放大器，检波输出的功率通常即使已经增加高频放大器，检波输出的功率通常也只有几毫瓦，用耳机听还
11、可以，但要用扬声器也只有几毫瓦，用耳机听还可以，但要用扬声器就嫌太小，因此在检波输出后增加音频放大器来就嫌太小，因此在检波输出后增加音频放大器来推动扬声器。推动扬声器。3.3 工作原理工作原理l高放式收音机比直接检波式收音机灵敏度高、功高放式收音机比直接检波式收音机灵敏度高、功率大，但是选择性还较差，调谐也比较复杂。率大，但是选择性还较差，调谐也比较复杂。l把从天线接收到的高频信号放大几百甚至几万倍，把从天线接收到的高频信号放大几百甚至几万倍，一般要有几级的高频放大，每一级电路都有一个一般要有几级的高频放大，每一级电路都有一个谐振回路。谐振回路。l当被接收的频率改变时，谐振电路都要重新调整，当
12、被接收的频率改变时，谐振电路都要重新调整，而且每次调整后的选择性和通带很难保证完全一而且每次调整后的选择性和通带很难保证完全一样，为了克服这些缺点，现在的收音机几乎都采样，为了克服这些缺点，现在的收音机几乎都采用超外差式电路。用超外差式电路。3.3 工作原理工作原理l(4)超外差收音机超外差收音机3.3 工作原理工作原理3.3 工作原理工作原理l混频和本机振荡级混频和本机振荡级l从输入回路送来的调幅信号和本机振荡器产生的从输入回路送来的调幅信号和本机振荡器产生的等幅信号一起送到变频级，经过变频级产生一个等幅信号一起送到变频级，经过变频级产生一个新的频率，这一新的频率恰好是输入信号频率和新的频率
13、，这一新的频率恰好是输入信号频率和本振信号频率的差值，称为差频。本振信号频率的差值，称为差频。l例如，输入信号的频率是例如，输入信号的频率是535kHz，本振频率是，本振频率是1000kHz ，那么它们的差频就是，那么它们的差频就是1000 kHz 535 kHz 465kHz；当输入信号是；当输入信号是1605kHz时，本机时，本机振荡频率也跟着升高，变成振荡频率也跟着升高，变成2070kHz。l也就是说，在超外差式收音机中，本机振荡的频也就是说，在超外差式收音机中，本机振荡的频率始终要比输入信号的频率高一个率始终要比输入信号的频率高一个465kHz。3.3 工作原理工作原理l中频放大级中频
14、放大级l由于中频信号的频率固定不变而且比高频略低由于中频信号的频率固定不变而且比高频略低（我国规定调幅收音机的中频为（我国规定调幅收音机的中频为465kHZ），所以），所以它比高频信号更容易调谐和放大。它比高频信号更容易调谐和放大。l通常，中放级包括通常，中放级包括1-2级放大及级放大及2-3级调谐回路，这级调谐回路，这与前面我们介绍过的直放式收音机相比，超外差与前面我们介绍过的直放式收音机相比，超外差式收音机灵敏度和选择性都提高了许多。式收音机灵敏度和选择性都提高了许多。l超外差式收音机的灵敏度和选择性在很大程度上超外差式收音机的灵敏度和选择性在很大程度上就取决于中放级性能的好坏。就取决于中
15、放级性能的好坏。3.3 工作原理工作原理l检波与检波与AGC电路电路l经过中放后，中频信号进入检波级，检波级也要经过中放后，中频信号进入检波级，检波级也要完成两个任务：完成两个任务：l一是在尽可能减小失真的前提下把中频调幅信号一是在尽可能减小失真的前提下把中频调幅信号还原成音频。还原成音频。l二是将检波后的直流分量送回到中放级，控制中二是将检波后的直流分量送回到中放级，控制中放级的增益（即放大量），使该级不致发生削波放级的增益（即放大量），使该级不致发生削波失真，通常称为自动增益控制电路，简称失真，通常称为自动增益控制电路，简称AGC电电路。路。3.3 工作原理工作原理l低频前置放大级，也称电
16、压放大级低频前置放大级，也称电压放大级l从检波级输出的音频信号很小，大约只有几毫伏从检波级输出的音频信号很小，大约只有几毫伏到几十毫伏。电压放大的任务就是将它放大几十到几十毫伏。电压放大的任务就是将它放大几十至几百倍。至几百倍。l功率放大级功率放大级l电压放大级的输出虽然可以达到几伏，但是它的电压放大级的输出虽然可以达到几伏，但是它的带负载能力还很差，这是因为它的内阻比较大，带负载能力还很差，这是因为它的内阻比较大，只能输出不到只能输出不到1mA的电流，所以还要再经过功率的电流，所以还要再经过功率放大才能推动扬声器还原成声音。一般，袖珍收放大才能推动扬声器还原成声音。一般，袖珍收音机的输出功率
17、约在音机的输出功率约在50100毫瓦（毫瓦（mW）左右。）左右。3.3 工作原理工作原理l3、调频收音机、调频收音机3.3 工作原理工作原理l4、混频电路、混频电路l功能：将不同载功能：将不同载频的高频已调波频的高频已调波信号变换为同一信号变换为同一个固定载频（常个固定载频（常称为中频）的高称为中频）的高频已调波信号，频已调波信号，而保持其调制规而保持其调制规律不变。律不变。3.3 工作原理工作原理l调幅调幅 5351605KHz变为中波变为中波 465KHzl调频调频 88108MHz变为中波变为中波 10.7MHzl视频视频 40千千MHz变为中波变为中波 38MHz3.3 工作原理工作原
18、理l5、检波电路、检波电路l功能：从振幅受调制的高频信号中还原出原调制功能：从振幅受调制的高频信号中还原出原调制的信号。还原所得的信号，应与高频调幅信号的的信号。还原所得的信号，应与高频调幅信号的包络变化规律一致，故又称包络检波器。包络变化规律一致，故又称包络检波器。3.3 工作原理工作原理l二极管峰值包络检波器二极管峰值包络检波器3.4 TEF6606模块模块l1、模块简介、模块简介lFET6606芯片是恩智浦半导体公司针对汽车收音芯片是恩智浦半导体公司针对汽车收音机主机设计的一款包含机主机设计的一款包含 PLL调谐系统的低中频调调谐系统的低中频调谐器。谐器。l在单一芯片上集成了全部关键射频
19、组件，在单一芯片上集成了全部关键射频组件， 只需少只需少量的外围元件，量的外围元件， 降低了电路板布线要求降低了电路板布线要求 ，从而节，从而节省了空间，降低了成本省了空间，降低了成本 。l采用采用I2C总线进行控制。总线进行控制。3.4 TEF6606模块模块l2、工作原理、工作原理3.4 TEF6606模块模块l天线接收到的微弱射频天线接收到的微弱射频 信号进入高频放大器自动信号进入高频放大器自动增益控制增益控制 (AGC)模块可以对高频放大器增益进行模块可以对高频放大器增益进行自动调节使后处理单元不会过载。自动调节使后处理单元不会过载。l高频放大器输出的高频放大器输出的FM信号进入混频器
20、与本振信号信号进入混频器与本振信号进行混频进行混频 产生中频产生中频(IF)信号。信号。l该芯片的本振信号由该芯片的本振信号由 PLL调谐系统产生调谐系统产生 通过通过I2C总线对可编程分频器的分频系数进行调解，使压总线对可编程分频器的分频系数进行调解，使压l控振荡器控振荡器 (VCO)输出的本振频率发生变化输出的本振频率发生变化 从而达从而达到数字化调台的目的。到数字化调台的目的。3.4 TEF6606模块模块l混频器输出的中频信号进入中频放大器混频器输出的中频信号进入中频放大器 再经过中再经过中频频 滤波器滤掉干扰信号。由一个相邻通道检测器滤波器滤掉干扰信号。由一个相邻通道检测器和偏差检测
21、器控制中频和偏差检测器控制中频 滤波器的带宽滤波器的带宽 从而优化接从而优化接收到的频率。收到的频率。l然后再进入检波器进行解调然后再进入检波器进行解调 最后经过静噪进行立最后经过静噪进行立体声译码体声译码 译码出来的立体声音频信号经芯片管脚译码出来的立体声音频信号经芯片管脚输出。输出。3.5 TDA7541模块模块l1、简介、简介lTDA7541模块是一种带有立体声解码器的高性能模块是一种带有立体声解码器的高性能AM/FM收音机调谐电路。收音机调谐电路。l它包含混频器、中频放大器、它包含混频器、中频放大器、AM/FM解调器、立解调器、立体声解码器、质量检测、体声解码器、质量检测、ISS滤波器
22、、带有中频计滤波器、带有中频计数的数的PLL频率合成器。频率合成器。lBiCMOS技术的使用，允许执行多种调谐功能和技术的使用，允许执行多种调谐功能和最少的外部元件。最少的外部元件。3.5 TDA7541模块模块l2、原理图、原理图3.5 TDA7541模块模块l3、引脚功能表、引脚功能表3.5 TDA7541模块模块l4、搜台工作原理、搜台工作原理对对FM波段波段l(1)粗调粗调l首先对高频头进行初始化，然后设置搜索步长，起始首先对高频头进行初始化，然后设置搜索步长，起始频率等参数；频率等参数；l设置完成后从搜索起始频率开始，按频率先计算设置完成后从搜索起始频率开始，按频率先计算TDA754
23、1各寄存器的设置值，计算完成后将这些数据各寄存器的设置值，计算完成后将这些数据存入一数组，然后将该数组数据通过存入一数组，然后将该数组数据通过I2C电路输入电路输入TDA7541。l经过一段时间延时后，检测经过一段时间延时后，检测TDA7541高频头的高频头的8脚，脚，若有电台，且电台被锁定，则若有电台，且电台被锁定，则8脚脚SSTOP为高电平为高电平（大于（大于+4.5V）否则为低电平（）否则为低电平（+0.5V）。）。3.5 TDA7541模块模块l若若SSTOP为低电平，则需要在起始频率的基础上为低电平，则需要在起始频率的基础上增加一个步长的频率（对增加一个步长的频率（对FM通常为通常为
24、200kHz），），然后重新计算各寄存器的设置值并将数据输入到然后重新计算各寄存器的设置值并将数据输入到TDA7541，然后再检测，然后再检测SSTOP的值，直到的值，直到SSTOP为高电平（大于为高电平（大于+4.5V），说明搜索到电台。），说明搜索到电台。l这种搜索方法步长大，速度快，但容易漏台，通这种搜索方法步长大，速度快，但容易漏台，通常称为粗调。常称为粗调。3.5 TDA7541模块模块l(2)细调细调l若要精确搜台，还需要若要精确搜台，还需要5脚脚FSU端子配合，该端子为电场端子配合，该端子为电场强度输出端子，输出值为一模拟量，是收音头接收到的电强度输出端子，输出值为一模拟量，是收
25、音头接收到的电台信号经过处理后得到的直流电压，范围为台信号经过处理后得到的直流电压，范围为0+5V，该值，该值越大，说明信号越强。通常该值大于越大，说明信号越强。通常该值大于+1.5V，电台的接收，电台的接收效果就较好，大于效果就较好，大于+2V，已基本无杂音。，已基本无杂音。l通常在粗调时，除检测通常在粗调时，除检测SSTOP外，还检测外，还检测FSU电压的高低；电压的高低；当当FSU电压高于电压高于+1.4V时，表明搜索频率已接近电台。此时，表明搜索频率已接近电台。此时可减小搜索步长，比如将搜索步长减小到时可减小搜索步长，比如将搜索步长减小到50kHz进行搜进行搜索，此搜索过程称细调，当索
26、，此搜索过程称细调，当SSTOP为高电平时，表明锁定为高电平时，表明锁定电台。电台。3.5 TDA7541模块模块l4、电台存储工作原理、电台存储工作原理l由于由于TDA7541需设置的寄存器有需设置的寄存器有30个，因此将当个，因此将当前频率值所对应的寄存器值存储到前频率值所对应的寄存器值存储到EEPROM不现不现实。实。l通常采用直接存储频率值的方法。到时需要调出通常采用直接存储频率值的方法。到时需要调出所存储的电台，只需要调出其频率值，计算所存储的电台，只需要调出其频率值，计算TDA7541各寄存器的值，送入各寄存器的值，送入TDA7541各寄存器，各寄存器，即可完成对即可完成对TDA7541的设置。的设置。l5、电台预置工作原理、电台预置工作原理l如果我们知道本地所能接收到电台频率。直接通如果我们知道本地所能接收到电台频率。直接通过键盘将其输入到系统的过键盘将其输入到系统的EEPROM中存储即可。中存储即可。
