TA2111高性能调频接收机.docx

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TA2111高性能调频接收机

<<高性能调频接收机>>

课程设计报告

题目：

___高性能调频接收机_

专业：

____电子信息工程_

年级：

___09级____________

学号：

___________

学生姓名：

_____________

联系电话：

_________

指导老师：

_____________

完成日期：

2011年12月15日

高性能调频接收机

摘要

本设计采用TA2111单片调频、调幅收音机芯片，制作的高性能调频接收机实现信号失真小，接收范围在87-108MHz。

经测试，系统达到设计的要求，具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真度小等优点。

关键词：

TA2111；调频收音机；失真小；噪声低.

ABSTRACT

ThisdesignusesTA2111ChipFM,AMradiochip,makinghighperformanceFMreceiversignaldistortionissmall,receivingrangein87-108MHz.Aftertesting,thesystemachievedthedesignrequirements,withtheadvantagesoflownoise,stereooutput

KeyWords:

TA2111;FMradio;distortion;lownoise.

目　录

（要自动生成的）

摘要（三号黑体）II

ABSTRACT（三号TimesNewRomar）II

1设计要求及方案选择（标题1为四号黑体）3

1.1设计要求（标题2为小四黑体）3

1.2方案选择（标题2为小四黑体）2

2理论分析与设计3

2.1××××电路的分析及设计3

2.2　××××电路的分析及设计3

3　电路设计3

3.1硬件电路的设计3

3.2　软件的设计3

4系统测试4

4.1调试所用的基本仪器清单4

4.2调试结果4

4.3　测试结果分析4

5总结4

参考文献5

1设计要求及方案选择

1.1设计要求

制作一个信号失真小，接收范围在87-108MHz，能清楚接收贺州人民广播电台及中国之声等调频电台的高性能调频收音机。

1.2方案选择

本次课程设计的调频收音机电路主要由大规模集成电路TA2111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。

收音机通过调谐回路选出所需的电台，送到变频器与本机振荡电路送出的本振信号进行混频，然后选出差频作为中频输出（我国规定FM中频为10.7MHZ），中频信号经过鉴频器鉴频后输出调制信号（低频信号），调制信号（低频信号）经低频放大、功率放大后获得足够的电流和电压，即功率，再推动喇叭发出响的声音。

实现87MHz~108MHz调频广播接收，调谐方式为手动步进调谐。

本机外围电路元件较少，灵敏度高，质量稳定。

由于使用晶体管要使用大量的电感，和比较高的PCB电路设计能力，电路的性能不是很稳定，考虑到电路的稳定性和集成性，本设计采用TA2111集成收音机芯片。

图一TA2111内部结构图

2理论分析与设计

2.1频率调制电路的分析及设计

调频（FM）是用音频信号去调制高频载波的频率，使高频载波的瞬时频率随调制信号而有规律的变化，载波的幅度保持不变。

已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。

已调波的振幅保持不变。

调频波用英文字母FM表示。

设调制信号为

；载波信号为

调频时，载波电压振幅度Ucm不变，而载波瞬时间频率则随调制信号规律变化，即为

，式中

为载波角频率，又称为调频波中心频率；

为比例常数表示载波频率变化随调制信号变化的程度大小。

其值由调频电路决定，单位是弧度/秒·伏（rad/s·v）；

为瞬时角频率相对于中心频率的频率偏移，简称频偏。

调频后载波瞬时相位也会产生变化，其瞬时相位为

式中，ωct为未调频时载波相位；

为调频后，瞬时相位相对于

的相位偏移。

调频波的数字表示式为

，根据上式可画出调频波的波形图，如图二所示。

图二调频

从调频波形可见，调频波振幅保持不变。

调频波的频率跟随信号的变化规律而改变。

即当调制信号幅度最大时，调频波最密，频率最大；而当调制信号负的绝对值最大时，调频波最稀疏，频率最低。

调频制无线电广播多用超短波（甚高频）无线电波传送信号，使用频率约为87MHz-108MHz，主要靠空间波传送信号。

目前，地面的广播电视分做VHF（甚高频或称米波）和UHF（特高频或称分米波）两个频段。

在我国，VHF频段电视使用的频率范围是48.5MHz-300MHz，划分成1-12频道，UHF频段使用的频率范围是470MHz-956MHz，划分成：

3-68频道。

它们基本上都是靠空间波传播的。

国际上规定的卫星广播电视有6个频段，主要频段是12MHz，也是靠空间波传播。

调频（FM）广播频率是在VHF波段中划分出的一段，规定专门用于广播。

电视信号的传播也采用调频方式，由于原理相近，因此可将调频收音机接收头作部分改动，使得收音机不仅能覆盖87—108MHz波段，还能达到更低频率或更高频率，这样就能接收到电视伴音。

2.2调频收音机的基本工作原理的分析及设计

收音机的原理是把从天线接受到的高频信号，经检波还原成音频信号，送到扬声器变成音波。

是把接收到的电台高频信号，用一个变频级电路将它转化为频率固定的中频信号，然后再对这个中频信号进行多级放大，再检波，低放。

由于不同频率的无线电波用途较广、接受的电波较多，所以音频信号就会互相干扰，导致音响效果不好，所以当要选择所需的电台并把不要的信号“滤掉”，以免产生干扰，所以在我们收听广播时，使用选台按钮。

由于中频固定，且频率比高频已调信号低、中放的增益可以做的较大，工作较稳定，通频带特性也可做的理想、这样可以使检波器获得足够大的信号，从而使整机输出音质较好的音频信号，所以中频调谐放大电路可以做到选择性好、增益高又不易自激。

这样灵敏度和选择性都可大幅度改善，而且可使整个波段接受灵敏度均匀!

集成电路收音机的特点是：

结构比较简单，性能指标优越，体积小等优点。

FM型的收音机电路可用如图三所示的方框图来表示。

收音机通过调谐回路选出所需的电台，送到变频器与本机振荡电路送出的本振信号进行混频，然后选出差频作为中频输出（我国规定的FM中频为10.7MHZ），中频信号经过鉴频器鉴频后输出调制信号（低频信号），调制信号（低频信号）经低频放大、功率放大后获得足够的电流和电压，即功率，再推动喇叭发出响的声音。

图三收音机电路方框图

2.3TA2111集成电路芯片分析

2.3.1输入调谐回路

由于同一时间内广播电台很多，收音机天线接收到的不仅仅是一个电台的信号。

由于各个电台发射的载波频率均不相同，收音机的选频回路通过调谐，改变自身的振荡频率，当振荡频率与某电台的载波频率相同时，即可选中该电台的无线信号，从而完成选台。

由于我们采用的是超外差式收音，选出的信号并不立即送到检波级，而是要进行频率的变换（即变频，目的是让收音机整个频段内的电台放大量基本一致，因为频率稳定放大倍数也就相对稳定）。

利用本机振荡产生的频率与外来接收到的信号进行混频，选出差频，即获得固定的中频信号（FM的中频为10.7MHz）。

2.3.2中频放大与检波

作用：

将选台、变频后的中频调制信号（调频为10.7M）送入中频放大电路进行中频放大，然后再进行解调，取出低频调制信号，即所需要的音频信号。

在图四电路中，中频放大电路的特征是具有“中周（中频变压器）”调谐电路或中频陶瓷滤波器。

IC内部变频电路送出的中频信号从“4”脚输出，10.7MHz的调频中频信号经三端陶瓷滤波器CF2选出送往IC的“7”脚，从“13、14”脚输出音频信号。

鉴频在IC内部。

IC的“13-14”脚之间的电容是检波后得到的音频信号耦合到音频功率放大输入端的耦合电容（通交隔直，让交流的音频信号通过，直流分量隔离）。

2.3.3低频放大与功率放大

作用：

解调后得到的音频信号经低频和功率放大电路放大后送到扬声器或耳机，完成电声转换。

图四电路中IC的“13～18”脚内部都是低频放大电路。

“1”脚为静噪滤波，接有电容C10（0.022UF），“3”脚所接电容C8（4.7UF）为功率放大电路的负反馈电容，“4”脚为直流音量控制端（改变引脚电位来改变内部差动放大器的放大倍数），外接音量控制电位器中心抽头。

IC的“25”脚接的C18（10UF）是功率放大电路的自举电容，以提高OTL功放电路的输出动态范围，“26”脚为功放电路供电端，外接C19（100UF）和C17（0.1UF）分别为电源的低频滤波和高频滤波电容。

音频信号经“24”脚输入到IC中进行功率放大，放大后的音频信号从“27”脚输出，经C16（100U）耦合送到扬声器或耳机发声，C20（0.1UF）是一只高频滤波电容，防止高频成分送入扬声器。

2.3.4电源及其他电路

本机的电源部分包括有两节1.5V电池、“26”脚外围的低频滤波电容C19（100UF）、C17（0.1UF）电源高频滤波电容，“8”脚外围的低频去耦滤波电容C2（10U），电源高频滤波电容C3（0.22UF）及由音量电位器连动的电源开关K1，R3和LED构成电源指示电路。

“21”脚外围的C12（4.7UF）、“22”脚外围的C13（10UF）是自动增益控制（AGC）电路滤波电容。

此外，为了防止各部分电路的相互干扰，IC内部各部分的电路都单独接地，并通过多个引脚与外电路的地相接，如“13”脚是前置电路地，“28”脚是功放电路地。

2.3.5天线接收部分

CXAl191M内部还设有调谐高放电路，目的是提高灵敏度。

拉杆天线收到的调频电磁波由C1耦合进入“12”脚调频FM高放输入，再进行混频。

调幅部分则由天线磁棒汇聚接收电磁波，经L1的次级线圈进入变频电路。

总结：

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。

2.4CXA1191M集成电路芯片的电路图

图3 CXA1691M内部方框图

2.5CXA1191M集成电路芯片管脚功能表

CXA1191M集成电路芯片管教功能及管脚的直流电压如下表所示

1、CXA1191M管脚功能如表1

表1

管脚号

功能

管脚号

功能

静噪

频道选择

FM鉴频

AM-IF输入

负反馈

FM-IF输入

音量控制

空脚

AM本振

调谐表

AFC

地

FM本振

AFC/AGC

稳压输出

AFC/AGC

FM高放调谐回路

检波输出

AM高放输入

功放输入

空脚

纹波滤波

FM高放输入

Vcc

调谐器地

功放输出

FMAM调谐器输出

地（功放）

2、CXA1191M管脚的直流电压如表2

表3（单位：

V）

管脚号

Vcc=3V

Vcc=6V

管脚号

Vcc=3V

Vcc=6V

0.84

0.88

2.18

2.7

1.88

5.43

1.5

3.0

0.34

0.88

1.25

1.6

4.5

1.25

1.49

1.25

1.49

1.25

1.0

1.25

1.0

1.25

2.71

5.4

0.3

3.0

6.0

1.5

3.0

0.36

0.2

0.36

0.2

3　电路设计

3.1硬件电路的设计

4系统测试

4.1调试所用的基本仪器清单

4.2调试结果

×××××××××××××××××××××××××

4.3　测试结果分析

5总结

参考文献

（5个左右参考文献，要按照严格标准写）

[1]张肃文.高频电子线路北京[M].北京：

高等教育出版社，2000.

[2]江思敏、姚鹏翼.PADS电路原理图和PCB设计[M].机械工业出版社，2007.

参考文献、注释的表述及编排格式说明（仅供参考）

一、参考文献表述和编排格式：

参考文献指的是写作论文时研究过、阅读查找过并且对形成本文有借鉴、参考作用的所有文献资料。

从理论上说，参考文献可以是引用过的文献，也可以是仅仅潜在性地启发了作者的思路而并没有直接引用的文献。

参考文献的类型标识：

M-专著，C-论文集，N-报纸文章，J-期刊文章，D-学位论文，R-报告，S-标准，P-专利，A-专著、论文集中的析出文献，EB/OL-电子文献，Z-其他未说明的文献类型。

如下表：

参考文献

类　　型

期刊

文章

专

著

论

文

集

学位

论文

报告

报纸

文章

标准

专利

专著、析出文献

电子文献

其他

文献类型

标　　示

EB/OL

（一）参考文献的常用的表述格式：

1．专著、论文集、研究报告：

[序号]主要责任者（注：

两个责任者之间用逗号隔开）．文献题名[文献类型标识]．出版地：

出版者，出版年.

举例：

[1]　刘小龙．电视艺术美学[M]．北京：

中国广播电视出版社，1999.

[2]　吴海霞，沈剑平．电视论坛[C].北京：

人民教育出版社，2003．

（2）．

[3]　中国教育与人力资源问题报告课题组.从人口大国迈向人力资源强国[R].北京：

高等教育出版社，2003.

2.学位论文：

[序号]主要责任者．文献题名[D]．保管地：

保管单位，完成年.

举例：

[1]　邓友.论电视艺术的美学性[D].北京：

北京广播学院，2004.

3.析出文献：

[序号]析出文献主要责任者（注：

两个责任者之间用逗号隔开）．析出文献题名[A]．原文献主要责任者.原文献题名[C].出版地：

出版者，出版年．析出文献起止页码（如文内已列明，则省略）.

举例：

[1]　[英]穆尔.电影理论的结构[A].瞿涛.电影学文集[C].北京：

人民出版社，1993.

4.期刊文章：

[序号]主要责任者．文献题名[J].刊名，出版年，卷（期）.起止页码.

举例：

[9]　李海．音乐传播的文化思考[J]．当代传播，2004，（10）：

26-27．

5.报纸文章：

[序号]主要责任者．文献题名[N]．报纸名，出版日期（版次）．

举例：

[1]　周济.情系教育办好教育[N].中国教育报，2004－1－29

（1）．

6.网络文献：

[序号]主要责任者．网络文献题名[文献类型标识]．网络文献的出处或可获得地址.

举例：

[1]　吴霓.教育科学大家谈[J/OL].

[14]　方锦柔.中国人民大学学报论文文摘（1983—1993）.英文版（DB/CD）.北京：

中国百科全书出版社，1996.

7.外文期刊文献编排格式及示例

①作者姓名采用“姓在前名在后”原则，具体格式是：

姓，名字的首字母.如：

MalcolmRichardCowley应为：

Cowley,M.R.，如果有两位作者，第一位作者方式不变，&之后第二位作者名字的首字母放在前面，姓放在后面，如：

FrankNorris与IrvingGordon应为：

Norris,F.&I.Gordon.；

②书名、报刊名使用斜体字，如：

MasteringEnglishLiterature，EnglishWeekly。

其它与中文格式相同。

举例：

[1]　JONESRM..MechanicsofCompositeMaterials[M].NewYork:

McGrawHillBookCompany,1975.

[2]　DOWLERL.TheResearchUniversity'sDilemma:

ResourceSharingandResearchinaTransinstitutionalEnvironment[J].JournalLibraryAdministration,1995,21（1/2）:

5－26.

[3]　GUOAi-bing.AutoShowRevsupCustomers'Desire[N].ChinaDaily,2002-06-07

（1）.

8.各种未定类型文献：

[序号]主要责任者.文献题名[Z].出版地：

出版者，出版年.

举例：

[1]　何东昌.中华人民共和国重要教育文献（1991-1997）[Z].海口:

海南出版社,1998.

（二）文末参考文献的编排：

参考文献的序号左顶格，并用数字加方括号表示，如［1］、［2］……。

每一条参考文献条目的最后均以小圆点“.”结束。

参考文献不必注明具体页码。

根据文科学术论文的写作习惯，中文文献以作者姓氏中拼音字母顺序呈现，外文以作者姓氏英文字母顺序呈现，本文中所引用过的文献，均必须在参考书目中列出，但没引用到的文献也不可以多列。

理工科毕业论文（设计）参考文献主要用于注明论文（设计）中所参考文献的来源。

参考文献采用顺序编码制，在引文处按引用文献在论文中出现的先后顺序用阿拉伯数字连续编码，并与正文中引用的标注一一对应。

例：

多尺度1/f模型己在多种领域中得到了成功的应用，模型中较低的状态维数可降低2D估计问题的计算复杂度。

1/f模型最早被应用在光流估计的问题上[38]，而多尺度1/f模型也可作为目标表面重构和图像分割等问题的先验模型[39]。

参考文献：

[38]　文成林.周东华多尺度估计理论及其应用[M].北京:

清华大学出版社,2002.

[39]　文成林.多传感器单模型动态系统多尺度数据融合[J].电子学报.2001（3）:

341-345.

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