高频电子线路实训论文

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

学 院：

专 业： 学生姓名： 学 号： 指导教师：

2014年 1 月 9 日

摘 要

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收音机，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。随着科学技术的发展，调频收音机的应用十分广泛，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收音机，调频收音机技术以达到十分成熟的地步。从普通的调幅收音机到高级调频收音机，调频收音机以较高的技术含量和较高的音质得到了广泛的欢迎。

在本次设计中，主要是利用集成电路CXA1691BM搭建成为接收机电路。该系统要求能对不同波形的话音信号进行调制、发送、接收和解调。CXA1691BM是一个单芯片FM/AM收音IC专用无线收录机，由索尼公司生产。使用它来制作收音机可以实现通信的可靠性、通信的距离、设备的微型化、省电和轻巧等。CXA1691BM是一块适用于单声道便携式或手掌式超小型调频收音机的专业电路。应用时外围元件少，成本低廉，电路简单，调试方便，性能稳定等等优点，可以优先选择该电路设计制作收音机。

关键词：CXA1691BM；调频；接收机

Abstract

The radio from its birth until now, went to the lavatory not only media dissemination of information, but also promote the modern electronic technology and more advanced telecommunications equipment development. Currently FM type or amplitude type radio, typically use the specialized super heterodyne type; it has a high sensitivity, stable and good selectivity and the distortion degree of small advantages. With the development of science and technology, the FM radio is widely used, especially the consumer a considerable market. Radio from discrete components to integrated circuits consisting of radio, FM radio technology to reach a mature stage. From ordinary AM radio to advanced FM radio, FM radio with high technological content and high sound quality has been widely welcomed.

In the design, mainly to take advantage of the integrated circuit CXA1691BM structures become the receiver circuit. The system required for modulating the voice signal of the different waveforms, the transmission, reception and demodulation. CXA1691BM is a single-chip FM / AM radio IC dedicated wireless radio cassette recorders manufactured by Sony. Use it to produce the radio can be achieved the reliability of communication, the communication distance, the miniaturization of the device, saving and lightweight, etc... CXA1691BM a mono portable or palm small FM radio professional circuit. Fewer external components in the application, and low cost, simple circuit, commissioning, stable performance advantages, Radio Select the circuit design.

Keywords: CXA1691BM；frequency modulation；Receiver

目 录

引言 ..................................................................... 2 1 设计思路 ............................................................. 2 2 调频接收设计原理.................................................... 3

2.1 高频小信号放大电路 ......................................................................................................... 3 2.2 混频电路 ............................................................................................................................. 3 2.3 中频放大电路 ..................................................................................................................... 3 2.4 鉴频电路 ............................................................................................................................. 4

3电路工作原理与元件介绍 .............................................. 4

3.1 原理框图 ............................................................................................................................. 4 3.2 工作原理 ............................................................................................................................. 4 3.3 CXA1691BM芯片介绍 ...................................................................................................... 5

4 电路设计任务 ........................................................ 6

4.1 接收频率范围 ..................................................................................................................... 6 4.2 信噪比 ................................................................................................................................. 6 4.3 输出功率 ............................................................................................................................. 6 4.4工作电源 .............................................................................................................................. 6

5 电路的焊接和调试方法 ............................................... 6

5.1 接收机的安装与焊接 ......................................................................................................... 6 5.2 接收机的调试方法 ............................................................................................................. 7

6 实训总结 ............................................................. 7 谢 辞 ................................................................ 9 参考文献 ............................................................... 10 附录 .................................................................... 11

引言

随着现代社会的快速发展，人们对电子产品的要求越来越高，因而电子产品无论从制作上还是从销售上都要求很高。要制作一个应用性比较好的电子产品就离不开高频电路，大到超级计算机、小到袖珍计算器，很多电子设备都有高频电路。高频电路大部分应用于通信领域，信号的发射、传输、接收都离不开高频电路。

本次实训进行了对无线接收机的焊接和调试，该电路具有接收功能，能接收电台，具有原理简单，电路清晰的特点。由于调频广播具有信噪比小、抗干扰性强、扩大了广播频道及经济费用少等优点。能接收88～108MHz调频广播，用于简单的接收。在以前应用最广泛的是调频接收机，随着科学技术的发展，出现了超外差式调频接收机。所谓超外差，是指将所要接收的电台在调谐电路里调好以后，经过电路本身的作用，就变成另外一个预先确定好的频率，然后再进行放大和检波。这个固定的频率，是由差频的作用产生的。如果我们在收音机内制造一个振荡电波（通常称为本机振荡），使它和外来高频调幅信号同时送到一个晶体管内混合，这种工作叫做混频。由于晶体管的非线性作用导致混频的结果就会产生一个新的频率，这就是外差作用。采用了这种电路的接收机叫外差式收音机，混频与振荡的工作合称变频。

1 设计思路

由于调频接收机分为高频小信号放大器，本地振荡器，混频器，中频放大器，鉴频器以及低频放大器六部分。

1、高频小信号放大器

对于高频小信号放大器来说，由于信号小，可以认为它工作在晶体管（或场效应管）的线性范围之内。这就允许把晶体管看成线性元件了，因此可作为有源线性四端网络来分析。

2、本地振荡器

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经过混频器混频，从而输出一个中频信号。

3、混频器

晶体管混频器的主要优点是变频增益较高，有二极管组成的环形混频器的优点是它有组合频率少、动态范围大、噪声小、本振电压为反向辐射的特点。

4、中频放大器

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。

5、鉴频器

在此设计中，我选用了比例鉴频器，虽然课堂上我们并没有学习这一节，但是有基础是可以慢慢摸索的。在电路参数相同的条件下，比例鉴频器的输出只有相位鉴频器的一半，可以说，比例鉴频器的限幅作用是以降低输出为代价的。但是，比例鉴频器也有一个优点就是可以提供一个适合于自动增益控制的电压。

6、低频放大器

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。

2 调频接收设计原理

2.1 高频小信号放大电路

晶体管高频小信号放大器不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频、滤波作用，因此晶体管的负载为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响的频率和相位。 2.2 混频电路

在较低而又固定的中频上，还可以用较复杂的回路系统或滤波器进行选频。它们具有接近理想矩形的选择性曲线，因此有较高的邻道选择性。如果器件仅实现变频，振荡信号由其它器件产生则称之为混频器。

二极管环形混频器产品已形成完整的系列，它用保证二极管开关工作所需本振功率电平的高低进行分类。

二极管环形混频器具有工作频带宽（从几十千赫到几千兆赫）、噪声系数低（约6dB）、混频失真小、动态范围大等优点。 2.3 中频放大电路

中频变压器的初级线圈与电容组成LC并联谐振回路，它谐振于中频465kHz。由

于并联谐振回路对谐振频率的信号阻抗很大，对非谐振频率的信号阻抗较小。所以中频信号在中频变压器的初级线圈上产生很大的压降，并且耦合到下一级放大，对非谐振频率信号压降很小，几乎被短路（通常说它只能通过中频信号），从而完成选频作用，提高了收音机的选择性。中频变压器的另一作用是阻抗变换。因为晶体管共射极电路输入阻抗低，输出阻抗高，所以一般用变压器耦合，使前后级之间实现阻抗匹配。

一般收音机采用两级中放，有3个中频变压器（常称中周）。第一个中频变压器要求有较好的选择性，第二个中频变压器要求有适当的通频带和选择性，第三个中频变压

器要求有足够的通频带和电压传输系数，由于各中频变压器的要求不同，匝数比不一样，通常磁帽用不同颜色标志，以示区别，所以不能互换使用。 2.4 鉴频电路

实现调频信号解调的鉴频电路可分为三类,第一类是调频-调幅调频变换型。这种类型是先通过线性网络把等幅调频波变换成振幅与调频波瞬时频率成正比的调幅调频波,然后用振幅检波器进行振幅检波。第二类是相移乘法鉴频型。这种类型是将调频波经过移相电路变成调相调频波,其相位的变化正好与调频波瞬时频率的变化成线性关系,然后将调相调频波与原调频波进行相位比较,通过低通滤波器取出解调信号。因为相位比较器通常用乘法器组成,所以称为相移乘法鉴频。第三类是脉冲均值型。这种类型是把调频信号通过过零比较器变换成重复频率与调频信号瞬时频率相等的单极性等幅脉冲序列,然后通过低通滤波器取出脉冲序列的平均值,这就恢复出与瞬时频率变化成正比的信号。

3电路工作原理与元件介绍

3.1 原理框图

如图3.1所示，即该设计所需求的调频接收机的原理方框图。 天线 输入调谐回路 高频放大 混频 中频放大 鉴频 本机振荡 扬声器 低频放大 图3.1 调频接收机的原理方框图

3.2 工作原理

工作原理为：把从天线上接收到的微弱的高频信号v1先经过一级或几级高频小信号放大器（而这部分往往也可以省略不用）放大为v2。然后送至混频器与本地振荡器所产生的等幅震荡电压v3相混合，所得到的输出电压v4包络线形状不变，仍与原来的信号波形相似，但是载波频率则转换为v2与v3两个高频频率之差（和）。这叫做中频。

中频电压v4再经过中频放大器放大为v5，送入鉴频器，经鉴频得到输出电压v6。最后v6再经低频放大器放大为v7，送到扬声器中转变为声音信号。由于天线接收到的高频信号经过混频成为固定的中频，再加以放大，因此接收机的灵敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。 3.3 CXA1691BM芯片介绍

本实训中采用的接收机是主要由大规模集成电路CAX1691BM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。CAX1691BM引脚图如图3.3所示。

图3.3CAX1691BM引脚图

调频信号由TX接收，经C1送入IC的12脚进行高放、混频，9脚外接CC调谐回路选频，7脚外接CD本振回路，混频后的中频信号由14脚输出经10.7MHz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，鉴频后的音频信号亦由23脚输出，再经C15耦合到24脚进行功放推动扬声器。

下表为CXA1691BM的各个引脚的功能说明。

引脚号 1 2 3

功能 静音 FM移相 反馈 引脚号 15 16 17

功能 FM/AM选择开关 AM中频输入 FM中频输入

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 音量控制 调幅本振 自动频率控制 调频本振 基准源输出 FM RF调谐线圈 AM射频输入 空脚 FM射频输入 高频地 FM/AM中频输出 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 空脚 调谐指示 中频地 AFC AGC AFC AGC 鉴频输出 音频放大输入 纹波滤波 电源 低频功放输出 地 4 电路设计任务

4.1 接收频率范围

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。频率范围：88～108kHz。 4.2 信噪比

在电路中某一指定点处的信号功率Ps与噪声功率Pn之比，称为信号噪声比，简称信噪比（signal-noise ratio），以Ps/Pn（或S/N）表示。信噪比>80dB 4.3 输出功率

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。输出功率>350mW 4.4工作电源

在调频接收机的设计中，用5V直流电源给电路供电。

5 电路的焊接和调试方法

5.1 接收机的安装与焊接

一般先装低矮、耐热的元件，最后装集成电路。应按如下步骤进行焊接： (l)检查元器件的质量，并及时更换不合格的元件；

(2)确定元件的安装方式，由孔距决定，并对照电路图核对电路板；

(3)将元器件整齐摆放好，本电路所有的元件都应尽量插到底部，尽量将字符置于易观察的位置，字符应从左到右，从上到下。以便于以后检查，将元件脚上锡，以便于

焊接；

(4)插装：应对照电路图对号插装，有极性的元件要注意极性，如集成电路的脚位等；

(5)焊接：各焊点加热时间及用锡量要适当，防止虚焊、错焊、短路。其中耳机插座、三极管等焊接时要快，以免烫坏；

(6)焊接完后剪去多余引脚，检查所有焊点，并对照电路图仔细检查，并确认无误后方可通电。 5.2 接收机的调试方法

在调试前必须确保收音机能接收到沙沙的电流声（或电台），若听不到电流声或电台，应先检查电路的焊接有无错误、元件有无损坏，直到能听到声音才可做以下的调整实验。

收音机的调整有三种：

(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。

6 实训总结

不知不觉中两周的实训就结束了，在这次实训中我制作的是调频接收机。起初以为这次实训要自己画电路图、PCB图以及腐蚀板、打孔等等工作，后来知道有了现成的板，

只需安装元器件焊接调试好就可以了，这样就相对简单多了。虽然说工序减少了不少，但是在焊接和调试的过程中，却有很多细节的问题需要注意和重视。

在焊接过程中发现了几个问题：1、有部分元器件与电路板上的要求的不符，后来经过向老师请教之后，才明白在电路里有一些元器件没有，就需要找其他的来替代，电阻可以使用相近的代替，而电容就需要考虑电路的性能以及其他各部分的问题，否则一些重要的电路功能就会造成很大的影响。关键电路的电容一定不能替代，而其他部分小电容可以选择相近的替换，大电容看电路性质替换。2、贴片芯片的焊接，最难焊接的就是贴片了，焊接时要看清楚芯片的引脚，尽快完成焊接。不然会导致芯片的损坏。虽然松香可以很好的帮助焊接好贴片芯片，但是一定不能太多，否则会造成电路之间无法连通，那么整个电路板也就没有用了。3、由于之前的小电容还找不到其他的代替，我就把所有可以焊接的元件都焊接上去了，导致了最后未焊接的都是低矮的元器件，以至于在焊接过程中低矮元件老是掉出来，这就使得整体的焊接工艺很不美观。所有焊接电路板一定要先安装低矮或耐热的元件，然后再安装比较大的和不耐热的元件 ，还有一定要注意焊接的顺序和保留管脚的长度，过长或过短都会造成虚焊或是假焊，都会对之后的调试有很大的影响。我之前就是由于太粗心大意焊错了一个电容，导致整个电路板无法工作，后来经过检查进行了更换。焊接并没有想象的那么简单，不仅考验你的细心程度，还考验你的耐性。所以，在焊接时一定要非常认真和仔细。

焊接完成后就可以进行调试了。首先，要对焊接好的电路板上的元件进行检测，可以使用万用表检测电容和电阻有没有在焊接过程中损坏。然后就是对电路板的调试了，将电路板通上5V的电压源后，刚接上电源就可以听见嘈杂的杂音，这时候就需要先调节本振回路上的电容与电感，先找到电台。这部分的调节一定要小心，陶瓷电容不便多调节，否则就会损坏，而调节电感时，由于螺丝刀带有一些磁性，会改变电感上的参数，导致按压住电感时，电台声音就会清楚一些，而移开就没有那么清楚。找到电台的频率后，若是声音不清晰可以调节9引脚上的电容，调节其灵敏度，声音就会清晰很多。之前由于我焊接的天线太短，导致收到的电台怎么调节都不是很清晰，后来去实验室更换了一根天线后，声音变得清晰多了。调试成功，电路板就可以正常使用了，这也算是实训两周的一个成果吧。

通过这次实训，真的让我进步了很多，特别是在动手能力方面有了显著的提高，同时也享受到了自己动手制作电子产品的乐趣，不仅加深了对专业基础课程知识的学习和了解。还培养了理论与实际结合运用的能力，学会如何去分析问题并解决问题。虽然这次电路焊接和调试过程中并不是很顺畅，但用到的知识反映了书中的核心知识点，我想这对我们以后的学习有很大的促进作用。

谢 辞

历时两周的高频实训在今天画上了句号，在这次实训中不仅增强了我读图的能力，还提高了我的焊接工艺。不仅学会了接收机的调试方法，而且真正参与到接收机的整个制作过程中，学到的东西远远多于课本上的。在这个过程里要感谢的人实在太多了，首先要感谢胡机秀老师和班立新老师，这次实训是在两位老师的悉心指导下完成的。从焊接到调试过程，都离不开两位老师的耐心指导，是他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予了我无尽的启迪。

其次，要感谢帮助过我的同学，是你们的帮助让我懂得了困难面前不言弃，你们的支持与帮助就是我最大的鼓励。

参考文献

[1] 曹才开，高频电子线路原理与实践，湖南：中南大学出版社，2010 [2] 孙蓓、忠义，电子工艺实训基础，北京：化学工业出版社，2007 [3] 王季平,调频同步广播技术的最新发展及应用[J].广播与电视技术,2005(9) [4] 黄翠翠,叶磊，高频电子线路，北京邮电大学出版社，2009 [5] 王卫东，傅佑麟.高频电子电路.北京:电子工业出版社，2003 [6] 张肃文

主编 第五版《高频电子线路》高等教育出版社2009

附录

附录一：接收机设计原理

附录二：完成后的接收机实物图

附录三：元件清单 No. 1 元件名称 可调电阻 大小 20k 10k 100k 2 电阻 510 150 2.2k 100 220 47PF 22PF 103 个数 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 C1\\ C19 C2\\C11\\C12 C7 C8 C9 C16 C18 C20 C22 C23 C13 C12 C19 C20 C13 C5 C6 C4 C17 C3 C21 C24 C14 C15 C10 C25 L1 L2 Y2 Y1 封装 VR-K AXIAL0.3 3 瓷片电容 104 RAD0.1 1PF 22PF 50 474 1PF 10UF 4 电解电容 RB.1/.2 4.7UF 5 6 7 8

可调电容 可调电感 陶瓷滤波器 陶瓷谐振器 3-30PF 4.5T 4.5T-T 10.7MHz 10.7MHz

VC1 VC1 L-1 L-1 10.7MHZ RAD0.2

9 10 11 12 13 14 15

三极管 天线接口 集成块 二极管 发光二极管 电源接线端子 耳机插座 9018 ANT CXA1691BM IN4007 LED +5V 音频输出 T1 E1 IC1 D1 D2 J1 J2 TO-92C SIP1-TEST SOP-28 DIODE0.4 LED SIP4 SPEAK

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