调频收音机设计
摘 要本课题将在国内外现有的发展基础上，对目前市面上大多数调频收音机系统产品的资料进行查阅后，制订了一系列适合于本课题的预期实现目标，并最终成功设计出一款调频收音机控制系统，基于短波无线电通信技术的调频收音机是指能够实现通过短波频率的射频信号作为通信媒介的接收机控制系统。本系统利用模拟电路、电路调试技术、射频电路处理、放大器设计、鉴频器设计等技术，通过电阻电容电感等基本元器件，完成了一个高性能FM调频收音机系统。经过系统软硬件联合调测，能实现通过高效的短波信号接收并通过FM内部电路将短波FM调制波中携带的音频数据进行解析，还原成高音质的音频信号，并通过一个扬声器功率功率放大器将音频信号进行放大，通过扬声器进行语音输出，使得用户能够收听到高音质的频道节目。本课题经过了对这款FM调频收音机内部电路模块的不断调试优化，最终使得各模块以及模块之间能够高效工作，具有工作性能稳定、功耗低以及音质好等性能，具有较高的商业价值，非常适合推向市面上进行推广。
目录
一、 引言 1
（一） 调频收音机的发展背景 1
（二） 调频收音机的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 调频收音机的方案设计 3
三、 调频收音机的主要元器件 5
（一） GS1299型FM收音模块芯片简介 5
（二） S9018高频三极管简介 6
（三） S9014大功率三极管简介 6
四、 系统硬件设计 8
（一） 天线及调谐滤波电路设计 8
（二） 鉴频器模块电路设计 9
（三） 滤波器及音频功率放大器模块电路设计 10
五、 实物制作与安装 12
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
引言
调频收音机的发展背景
本课题将要设计的这种调频收音机将采用模拟电子技术作为基础，拟通过这个课题的设计过程来提升自我的专业知识应用技巧，并且通过这款调频收音机的实现，能够有效降低目前市面上相关产品的生产研 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
发成本，在本课题的设计过程中将结合模拟电路知识、数字电路知识以及三极管的工作原理等知识，通过综合应用，并且结合电路板的焊接以及调试技巧，使得最终设计出的这款调频收音机能够达到较高的播放音质并且能够接收到较多的FM频道。通过对这种调频收音机的发展过程进行了调研，调频收音机系统的发展与电子电路技术紧密相关，从上个世纪八十年代至今单片机技术已经经历了三十多年的发展历程，从最初的电子管到当今正在完善的高速射频晶体管，可谓是飞速发展，然而最早的调频收音机系统的出现是在晶体管技术出现之前就已经登上了历史舞台，当时电子技术的发展还处于电子管等庞大的基本元器件为主的阶段，此时的调频收音机系统内部主要是由一些外形体积特别庞大的模拟电路作为核心架构，当然一些应用环境中还要求当时的系统必须具备控制功能，可以使得用户能够根据需求灵活的对调频收音机系统的工作参数和过程进行一些选择和控制，那时候需要通过电子管构建基本的放大电路、滤波电路等来实现对短波信号的接收作用，使得调频收音机系统能够完成一些控制功能。模拟电子技术是在电子技术刚兴起时就已经出现，在此期间经历了不断的优化和发展，随着三极管等半导体器件的性能不断发展，通过纯模拟电路设计而成的FM接收机系统性能也在不断提升，与此同时这种形式的FM接收机系统研发成本较低，能够实现较大范围的普及，本课题就将以模拟电子技术作为基础，设计一款具有高性价比的FM接收机。
调频收音机的国内外发展现状
调频收音机系统发展到今天这个阶段可以说是达到了一个成熟的阶段，主要表现在设计人员能够从市面上众多优秀的主控微处理器中选择出自己所需的型号，在32位微处理器领域，ARM处理器是现如今国内外大多数嵌入式系统所青睐的主控芯片，而在调频收音机系统的设计方案方面，由于有较高质量的硬件设备作为基础，所以绝大多数的调频收音机产品都能够表现出非常高的稳定性和性能。在调频收音机系统的普及推广方面，由于目前市面上对于这种系统产品的需求较大，较多领域都在使用这种系统所提供的功能，所以有些研发单位就将这种调频收音机系统做成一个单独的功能模块，使其外形体积和成本大幅压缩，并且提供丰富的对外接口，使得其他用户能够直接使用这种调频收音机系统集成模块，这样就免去了再次开发的不必要麻烦。
本文主要研究内容
本课题的主要内容是设计一款调频收音机控制系统，实现对短波频率的射频信号进行接收并解析的功能，拟将利用模拟电路、电路调试技术、射频电路处理、放大器设计、鉴频器设计等技术，通过电阻电容电感等基本元器件，完成一个高性能FM调频收音机系统，并实现如下性能指标：
1、能够实现对短波信号的高效接收，并通过FM内部电路将短波FM调制波中携带的音频数据进行解析，还原成音频基带信号。
2、能够音频基带信号进行较为高效的信号放大、功率放大、滤波等处理。
3、能够通过一个功率放大器对扬声器进行驱动，通过扬声器进行语音输出，使得用户能够收听到高音质的频道节目。
调频收音机的方案设计
本课题将采用下图中的结构框图来对调频收音机系统进行模块化设计，在硬件系统层面上将整个系统划分成了短波天线接收模块、调谐滤波模块、鉴频器模块、滤波器、音频功率放大器模块、扬声器模块以及电源模块等部分，下图中的调频收音机系统框图是通过Visio软件绘制的，能够清晰的将这款接收机内部的各个功能电路模块的工作原理以及信号流通关系进行了展示，这里需要对下图中各个电路模块的功能和实现原理进行设计。
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图1 调频收音机系统框图设计
为了实现将周围空间中的微弱功率短波信号进行接收，配置了短波天线接收电路，由于FM接收系统中使用的频段都是高达几十M甚至几百MHz的射频频段，所以对于天线的要求较高，使得其能够满足对于FM带宽的要求，由于我国的民用FM频段处于86~107MHz频率之间，所以在选用天线时一定要能够满足对该频段信号的最高效接收，与此同时天线不能够将杂波掺杂到接收信号中。
调谐滤波电路的主要作用是将天线接收到的较大频宽范围内的射频信号进行频道选择和杂波过滤，我们在使用FM收音机选择频道的过程中通常会通过按键来选择一个收听频道，这个操作过程映射到底层硬件电路就是一种调谐滤波作用，它的主要实现过程是将调谐滤波电路中的可变电感或者可变电容的参数值大小进行改变，从而使得谐振电路能够对目标频率（目标频道信号）进行有效的导通，而将不需要的频率（频道信号）进行较大幅度的电压衰减，通过该电路的处理就能够将用户想要收听频道对应的射频频率信号进行选择，随后将该信号送入到鉴频器电路中进行处理，与此同时还需要将选择出来的射频信号进行电压放大。
目录
一、 引言 1
（一） 调频收音机的发展背景 1
（二） 调频收音机的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 调频收音机的方案设计 3
三、 调频收音机的主要元器件 5
（一） GS1299型FM收音模块芯片简介 5
（二） S9018高频三极管简介 6
（三） S9014大功率三极管简介 6
四、 系统硬件设计 8
（一） 天线及调谐滤波电路设计 8
（二） 鉴频器模块电路设计 9
（三） 滤波器及音频功率放大器模块电路设计 10
五、 实物制作与安装 12
总结 16
参考文献 17
致 谢 18
附录一 原理图 19
附录二 PCB图 20
附录三 元件列表 21
引言
调频收音机的发展背景
本课题将要设计的这种调频收音机将采用模拟电子技术作为基础，拟通过这个课题的设计过程来提升自我的专业知识应用技巧，并且通过这款调频收音机的实现，能够有效降低目前市面上相关产品的生产研 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
发成本，在本课题的设计过程中将结合模拟电路知识、数字电路知识以及三极管的工作原理等知识，通过综合应用，并且结合电路板的焊接以及调试技巧，使得最终设计出的这款调频收音机能够达到较高的播放音质并且能够接收到较多的FM频道。通过对这种调频收音机的发展过程进行了调研，调频收音机系统的发展与电子电路技术紧密相关，从上个世纪八十年代至今单片机技术已经经历了三十多年的发展历程，从最初的电子管到当今正在完善的高速射频晶体管，可谓是飞速发展，然而最早的调频收音机系统的出现是在晶体管技术出现之前就已经登上了历史舞台，当时电子技术的发展还处于电子管等庞大的基本元器件为主的阶段，此时的调频收音机系统内部主要是由一些外形体积特别庞大的模拟电路作为核心架构，当然一些应用环境中还要求当时的系统必须具备控制功能，可以使得用户能够根据需求灵活的对调频收音机系统的工作参数和过程进行一些选择和控制，那时候需要通过电子管构建基本的放大电路、滤波电路等来实现对短波信号的接收作用，使得调频收音机系统能够完成一些控制功能。模拟电子技术是在电子技术刚兴起时就已经出现，在此期间经历了不断的优化和发展，随着三极管等半导体器件的性能不断发展，通过纯模拟电路设计而成的FM接收机系统性能也在不断提升，与此同时这种形式的FM接收机系统研发成本较低，能够实现较大范围的普及，本课题就将以模拟电子技术作为基础，设计一款具有高性价比的FM接收机。
调频收音机的国内外发展现状
调频收音机系统发展到今天这个阶段可以说是达到了一个成熟的阶段，主要表现在设计人员能够从市面上众多优秀的主控微处理器中选择出自己所需的型号，在32位微处理器领域，ARM处理器是现如今国内外大多数嵌入式系统所青睐的主控芯片，而在调频收音机系统的设计方案方面，由于有较高质量的硬件设备作为基础，所以绝大多数的调频收音机产品都能够表现出非常高的稳定性和性能。在调频收音机系统的普及推广方面，由于目前市面上对于这种系统产品的需求较大，较多领域都在使用这种系统所提供的功能，所以有些研发单位就将这种调频收音机系统做成一个单独的功能模块，使其外形体积和成本大幅压缩，并且提供丰富的对外接口，使得其他用户能够直接使用这种调频收音机系统集成模块，这样就免去了再次开发的不必要麻烦。
本文主要研究内容
本课题的主要内容是设计一款调频收音机控制系统，实现对短波频率的射频信号进行接收并解析的功能，拟将利用模拟电路、电路调试技术、射频电路处理、放大器设计、鉴频器设计等技术，通过电阻电容电感等基本元器件，完成一个高性能FM调频收音机系统，并实现如下性能指标：
1、能够实现对短波信号的高效接收，并通过FM内部电路将短波FM调制波中携带的音频数据进行解析，还原成音频基带信号。
2、能够音频基带信号进行较为高效的信号放大、功率放大、滤波等处理。
3、能够通过一个功率放大器对扬声器进行驱动，通过扬声器进行语音输出，使得用户能够收听到高音质的频道节目。
调频收音机的方案设计
本课题将采用下图中的结构框图来对调频收音机系统进行模块化设计，在硬件系统层面上将整个系统划分成了短波天线接收模块、调谐滤波模块、鉴频器模块、滤波器、音频功率放大器模块、扬声器模块以及电源模块等部分，下图中的调频收音机系统框图是通过Visio软件绘制的，能够清晰的将这款接收机内部的各个功能电路模块的工作原理以及信号流通关系进行了展示，这里需要对下图中各个电路模块的功能和实现原理进行设计。
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图1 调频收音机系统框图设计
为了实现将周围空间中的微弱功率短波信号进行接收，配置了短波天线接收电路，由于FM接收系统中使用的频段都是高达几十M甚至几百MHz的射频频段，所以对于天线的要求较高，使得其能够满足对于FM带宽的要求，由于我国的民用FM频段处于86~107MHz频率之间，所以在选用天线时一定要能够满足对该频段信号的最高效接收，与此同时天线不能够将杂波掺杂到接收信号中。
调谐滤波电路的主要作用是将天线接收到的较大频宽范围内的射频信号进行频道选择和杂波过滤，我们在使用FM收音机选择频道的过程中通常会通过按键来选择一个收听频道，这个操作过程映射到底层硬件电路就是一种调谐滤波作用，它的主要实现过程是将调谐滤波电路中的可变电感或者可变电容的参数值大小进行改变，从而使得谐振电路能够对目标频率（目标频道信号）进行有效的导通，而将不需要的频率（频道信号）进行较大幅度的电压衰减，通过该电路的处理就能够将用户想要收听频道对应的射频频率信号进行选择，随后将该信号送入到鉴频器电路中进行处理，与此同时还需要将选择出来的射频信号进行电压放大。
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