调频收音机设计仿真报告

一、绪论

调频收音机（FM Radio）无论过去还是现在一直在人们的生活娱乐中占有非常重要的地位。从老式的晶体管收音机到今天的网络收音机，说明通过广播享受生活一直是人们喜欢的生活方式。听收音机和看电视一样，可以增长很多知识，而且像有声小说这样的读物在电视里是听不到的，并且现在广播的发展速度也很快，曲艺、歌曲、体育、文艺、评论等等，可以说包罗万象。

目前调频式或调幅式收音机，一般都采用超外差式，因为它有如下优点：

1.由于变频后为固定的中频，频率比较低，容易获得比较大的放大量，因此收音机的灵敏度可以做得很高。

2. 由于外来高频信号都变成了一种固定的中频，这样就容易解决不同电台信号放大不均匀的问题。

3. 由于采用"差频"作用，外来信号必须和振荡信号相差为预定的中频才能进入电路，而且选频回路、中频放大谐振回路又是一个良好的滤波器，其他干扰信号就被抑制了，从而提高了选择性。

但是超外差式电路也有不足之处，会出现镜频干扰和中频干扰，这二个干扰是超外差式收音机所特有的干扰。这在设计电路和调试时应该设法减少这些影响。

本次课程设计的任务是设计并制作一个调频收音机，使收音机的调频部分实现88MHz ~ 108MHz调频广播接收；并且完成电路设计，相关参数计算；完成各模块仿真，并提供仿真报告；完成印刷电路板设计、制作及安装调试。

本次设计采用的是“高频放大、本振电路、混频、中频放大、鉴频及低频放大电路”的电路单元，其整机具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真度小、噪声小等优点；且外围电路元件较少，适合自己动手焊接装配，以达到学习和实践相结合的目的。

二、设计方案

1. 主要技术指标

（1）工作频率范围：收音机接收到的无线电波的频率范围成为收音机的工作频率，在整个接收的范围内满足主要的性能指标，工作频率必须和发射机的频率相对应。调频广播收音机的频率范围为88-108MHz，因为调频广播发射机的频率一般为88-108MHz。中频频率为465kHz。

（2）灵敏度：收音机接收微弱信号的能力称为灵敏度，一般用输入电压来表示。可以接受的信号越小，灵敏度就越高。一般生活中调频收音机的灵敏度为5-30uV。

（3）选择性：收音机从各种干扰信号中选出所需要的信号或衰减不要的信号的能力称为选择性，单位用dB表示。dB数越高选择性越好。调频收音机的中频干扰大于50dB。

（4）通频带：收音机的频率响应范围称为通频带。调频收音机的通频带一般为200kHz。

（5）输出功率：收音机的负载输出最大不失真功率称为不失真功率。输出功率应该不小于100mW。

2. 设计方案

（1）方案论证与设计

调频收音机主要由天线、高频放大、本振、混频、中频放大、鉴频、低频放大和扬声器几个模块组成。本设计利用三极管的放大特性进行信号的放大，再通过并联谐振选频网络进行频率的选择。采用分级设计的方式进行各个模块的设计。

为防止前后级电路的干扰，影响，可在两级之间加射极跟随器或者采用电感耦合的方式将前后级隔离，减少后级电路对前级电路的影响。

（2）系统原理框图

天线

~

（3）工作原理介绍

调频（FM ）收音机由输入回路、高放回路、本振回路、混频回路、中放回路、鉴频回路和音频（低频）功率放大器组成。

高频放大后信号与本地振荡电路产生的本振信号进行混频，混频后输出，再将混频信号由中频回路进行选择，提取以中频为载波的调频波。该中频选择回路由滤波器构成。中频调制波经中放电路进行中频放大，然后进行鉴频得到音频信号，经功率放大输出，耦合到扬声器，还原为声音。

（4）总体电路图

所需元件清单如下表

元器件名称型号数量/个

电阻10k5 5k2 3k4 2k1 1k5

电位器104（100k可调）1可调电感

电感220uH2

1

10mH3

电容

1pF3 18pF1 150pF2 10uF12

可调电容3/10pF1陶瓷鉴频器1纯铜收音机拉杆天线全长762mm,四节1三极管S90146

三、各单元电路设计

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，因此晶体管的负载应为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。同时对于此高放，还应满足一下三点要求要求：

（1）工作稳定。

（2）选择性好，即有一定的通频带。

（3）失真小，增益高，且工作频率变化时增益变动不应过大。

高频小信号谐振放大电路主要由晶体管、负载、输入信号和直流电源等部分电路组成。晶体管基极正偏，工作在甲类，负载为LC并联谐振回路。该放大电路能够对输入的高频小信号进行反向放大。

其中f0=12f√ff=88~108fff，下面以88MHz为例，进行仿真。

XSC1

静态工作点设置如下：

Rb1

3kΩ

Rb2

10kΩRe1

1kΩ

3V

Q1

2N2369

选频网络如下图所示:

其中电容C=，电感为的可调电感，二者并联，组成并联谐振网络。仿真结果及分析

由仿真结果可得电压增益A==,满足放大倍数大于10的要求。

通过光谱分析仪可得，其输出中心频率位于处。

2.本振电路

本次设计采用西勒电路作为本振电路。西勒电路主要特点就是在回路电感L两端并联了一个可变电容C4，而C3为固定值的电容器，且满足C1、C2远大于C3，C1、C2远大于C4。

回路的总等效电容为

所以，振荡频率为

在西勒电路中，由于C4与L并联，因此C4的大小不影响回路的接入系数。如果C3固定，通过变化C4来改变振荡频率，则R’’L在振荡频率变化时基本保持不变，从而使输出振幅稳定。

此种振荡器的优点是：较易起振，振荡频率也较为稳定，波形失真较小，当参数设置得当时，其频率覆盖系数较大，因而选用此电路进行电路设计

对于一般小功率自动稳幅LC振荡器，静态工作点要远离饱和区，靠近截止区，以得到较大的输出阻抗。一般根据具体电路和电源电压大小集电极电流一般取1～4mA,在实际偏置参数选定时，在可能条件下发射极偏置电阻尽可能取大一好。参数选择主要是根据满足振荡频率，满足起振条件并有足够的振荡幅度和规定的频率稳定性等因素加以考虑。若以频稳性角度出发回路电容应取大一些，有利于减少并联在回路上的管子极间电容等变化的影响。但C不能过大，C过大，L会