短波接收器

短波接收机

摘要

本文介绍了以二次变频FM接收芯片MC3362为核心,以锁相环频率合成器MC145152产生第一本振的二次变频短波调频接收机的设计与实现.

由于该设计中采用高中频变频技术,将第一中频提高到10.7MHZ,为该机的镜像抑制比及组合频率抑制性等指标达到题目的要求奠定了基础;利用MC145152实现的锁相环频率合成器易与单片机接口,实现全频段自动调谐,设定范围自动调谐,手动步进调谐等多种调谐方式,并扩展了频率范围;利用双栅场效应管BF982作高放管,同时自动调整中心频率,兼顾了窄带高增益与高放稳定性的矛盾;人机交互系统有4*4小键盘和122*32点阵液晶显示器, 并利用实时钟芯片DS12887中的不掉电SRAM存台,同时可实时显示时间;利用DC-DC变换芯片实现电池供电,并有电池欠压报警,使该机各项性能指标均达到或高于题目要求.

一.方案选择与论证

1.系统方案设计与论证:

根据题目的要求,提出几种系统方案:

(1).方案一(如下图):

该方案采用PLL频率合成器产生本振的一次变频技术.输入回路把接收到的信号送入混频器,和PLL产生的第一本振混频,经中放调谐放大后送到鉴频器鉴频,然后把解调后的信号经音频功放推动扬声器.

本方案的主要特点在于系统结构简单,易于实现. 但本方案不易达到题目要求的某些指标,如镜像抑制比.

(2).方案二(如下图):

此方案不同于方案一之处在于采用二次变频技术,这样相对方案一来说可以明显提高镜像抑制比.由于采用二次变频,还可利用其变频级的增益,提高整机的灵敏度.并利用D/A产生的直流电压自动调整输入回路中心频率,兼顾了高放增益与带宽的矛盾.

(3).方案三(如下图) :

本方案由于采用DDS技术产生本振信号,可以获得很高的频率稳定度,采用这种方案可以大大改善系统性能,如台调谐频率可精确步进、系统选择性、频率稳定度、等指标都可以做得很高.但系统复杂,不易控制,实现起来技术难度较大.

2.方案的确定

综合考虑以上三种方案的优缺点、难度和可实现性,我们选择了方案二.

系统总原理图如下页:

二. 理论分析与计算

1.信号带宽的计算:

设载频信号为:

调制信号为: 则,该调频波可以描述为:

t U t u c C ωcos )(=t

U t u Ω=ΩΩcos )

(

KHz f 8<∆ 式中k f 为调频波的调频灵敏度.该调频波的最大相偏m f 式中△f m 为最大频偏,F m 为调制信号中最高频率分量.接收机的带宽B Fm 为:

故接收机的频率步进

我们选频率步进为4KHz.

2.中频的选取:

本题采用超外差式FM 接收机,这种方式能使接收机的性能得到改善,但同时混频器又会给接收机带来干扰问题.理想情况下,混频器的输出只有输入信号F c 与本地振荡的频率F l 混出的中频分量F c -F l 或F l -F c ,而实际中还有其它的许多频率分量也会经混频器输出,这就有可能产生下面的干扰:

(1).信号与本身的自身组合干扰.有公式:

(p,q 是非负整数)

q p p f f l c -±=1)

()(t u k t f c Ω+=ωω313==∆=Ω∆=

KHz

KHz F f m m m m f ω()KHz

F m B f Fm 812max =+=

当F c /F l (或者说变频比)一定时,并能找到合适的p,q 就会形成干扰,而阶数越小,干扰越严重(p+q>1).在接收频带一定的情况下,提高中频可以减小这种干扰的数目和阶数.

(2).外来干扰与本振的组合干扰.这种干扰是由混频器的非线性而形成的假中频.

如果干扰频率F j 满足上式,就能形成干扰.式中, F l 由接收的信号频率决定,用

代入上式,可得 这一类干扰主要有中频干扰,镜像干扰及其它副波道干扰.

影响本设计的主要是镜像干扰.

设混频器中F l >F c ,当外来干扰频率F j = F l +F i 时,U j 与U l 共同作用在混频器的输入端,也会产生差频F j -F l =F i ,从而会在接收机输出端听到干扰电台的声音.

对于F l

镜频的一般关系式为:

l l j f q

f q p f 1±=i c l f f f +=l c j f q

p f q p f 1±+=i

c i l j f f f f f 2-=-=i

l j f f f 2±=

如果选用低中频,如常见的455KHz、465KHz,则在题目要求的频率范围中,会有很强的镜频干扰,如果要达到20dB的镜频抑制比,这会使高放的选择性的任务变得很重,甚至可能达不到题目的要求.

根据以上的分析,为保证得到大于20dB的镜像抑制比,综合考虑系统的复杂性和可实现性,把系统的第一中频定为实际中常用的10.7MHz.

同时,我们选择二次变频方式,第二中频选择了常用的455KHz.

(2).PLL频率合成方式.如果将锁相环中的VCO作为接收机的本振,则本振的频率稳定度将与PLL参考频率的稳定度相同,由于PLL的参考频率一般用晶体振荡器产生,所以这时本振将达到晶体的频率稳定度,可大大提高整机性能,且易与在单片机控制下实现频率步进扫描.预置电台,存储电台等多种功能.基于PLL频率合成器的方案有诸多优点,故我们选用了这个方案.

三.方案的实现

1.输入回路的选用

为获得较好的选择性,同时满足阻抗匹配,提高灵敏度,在输入端加上输入回路,该部分一般完成选频放大,阻抗匹配的功能.

(1).无源选频网络.右

图是一个简单的调谐回

路,它实际上是一个带通

滤波器.本题要求的接收

范围是8-10MHz,带宽为

2MHz,设中心频率为

9MHz,则Q=f0/B w=4.5,这样低的Q值会使整机的选择性变差.

(2).三极管调谐

放大器.

右图是一高频

调谐放大器的典型

电路,这种用双结型