谈数字调频收音机基本设计

摘　要：作为收音机重要组成部分的调谐电路和本振电路一直采用传统的电容、电感手动调台方式，传统的数字调谐收音机大多都是采用微控制器(MCU)+锁相环(PLL)+调谐器的结构方案。本文介绍了利用数字锁相频率合成技术构成收音机的电调谐部分并阐述了收音机基本设计原理。

关键词：数字收音机；设计；原理；锁相频率
引言：
　　自1922年公共广播就开始在欧洲出现。十年来，广播加入了数字变革并为数字音频广播(DAB)制定了尤利卡标准。这是欧洲第一个数字播出标准，它早于电视的数字播出标准。目前，数字音频广播在世界范围的应用日益广泛，有36个国家已经采用或正在试验和测试。近几年来，因为随着无线电通信技术的飞速发展，锁相环以及频率合成技术在各个领域都得到了非常广泛的应用。因为锁相环它具有跟踪特性、窄带滤波特性以及锁定状态无剩余频差存在，所以在频率合成技术中，采用锁相环路能够产生频率准确度很高的振荡信号源。利用这样的振荡信号源产生的频率作为收音机电路的调谐频率以及本振频率就能够实现数字化收音。利用单片机控制锁相环路种的分频数就能够改变振荡信号源的输出频率，从而来达到调台的目的。
二、设计方案
1.整机设计方案
　　采用专用的芯片可以使整个系统体积小、重量轻、可靠性好、灵敏度高、功耗低。设计中高放、混频、中放、解调等电路采用C X-A 10195；自动调谐、程控搜索、电台载频显小等功能由锁相频率合成器芯片BU2614， MCS-51系列中片机及相应的外围电路配合完成。通过BU2614的串行口与中片机通信来改变分频比，用B U2614内部的分频器和鉴频鉴相器，与CXA1019S的本振VCO构成数控锁相环，通过改变分频比从而来改变接收的频点。
　　锁相频率合成单元：这一部分既是设计的重点也是难点，FM调频收音机的接收频率范围是88108MHz，因此所选用的频率合成器芯片最高频率须达到110 MHz才能满足要求。ROHM公司生产的锁相频率合成调谐集成芯片BU2614最高频率可达到130MHz，完全满足要求，另外该芯片内带有高灵敏度的RF放大器，支持IF,计数功能。利用锁相环路法构成数字式频率合成器，应用B U2614内部的数字逻辑电路把压控振荡器VCO频率一次或多次降频至鉴相器频率上，再与参考频率在鉴相电路中进行比较，所产生的误差信号用来控制VCO的频率，使之锁定在芯片内参考频率的稳定度上。
2.软件系统设计
　　在收音机开机后，首先把上次关机时的电台调出来，并把上次关机前的各个台号存储的电台频率数据还原。然后开始动态扫描各个数字键，判断是否直接调用已存好的电台。如果有数字键按下，则调用已存在该键下的电台，并显小该电台频率。如果没有数字键按下则转入判断功能键。当有功能键按下时，则执行相应的功能。若没有功能键按下，则存储当前电台数据后再返回继续进行循环扫描的步骤。
3.测试结果分析进行改进措施
　　当设计制作完成后，对整机进行了测试，结果完全达到了预想的要求，可实现全频段范围搜索、选择存储电台，在特定范围搜索选择存储电台，调用已存储的任意电台，载波频率显小等功能，接收机镜像抑制比极高，但也存在着各频点灵敏度略有不同的问题，经调整天线输入端的带通滤波器及相关电路，效果有较大改善。
　　从本设计的调频收音机所采用的器件来实现的功能上看，还有可以改进和完善的地方，如显示器采用LCD液晶显小可提供汉字信息、增加时间显小，功能键采用复合键从而来减少按键的数量;从整机供电、携带方便等角度考虑，整机应当采用的是更低的电源供电。总的来看，本设计大致的接收性能还是达到了要求，有的已远超过设计要求，控制功能基本完善。
4.软件系统设计
　　在收音机开机后，首先把上次关机时的电台调出来，并把上次关机前的各个台号存储的电台频率数据还原。然后开始动态扫描各个数字键，判断是否直接调用已存好的电台。如果有数字键按下，则调用已存在该键下的电台，并显示该电台频率。如果没有数字键按下则转入判断功能键。当有功能键按下时，则执行相应的功能。若没有功能键按下，则存储当前电台数据后再返回继续进行循环扫描。
5.测试结果分析改进措施
　　设计制作完成后，对整机进行了测试，结果是能够完全达到预想的要求的，可以实现全频段范围的搜索、选择存储电台，在特定范围搜索选择存储电台，调用已存储的任意电台，载波频率显示等功能，接收机镜像抑制比极高，但也存在着各频点灵敏度略有不同的问题，经调整天线输入端的带通滤波器及相关电路，效果有较大改善。从本调频收音机所采用的器件来实现的功能上看，还有可以改进和完善的地方，如显示采用LCD液晶显示可提供汉字信息、增加时间显示，功能键采用复合键以减少按键的数量；从整机供电、携带方便等角度考虑，整机应采用更低的电源供电。总的来看，该设计的接收性能达到了要求，有的已远超过设计要求，控制功能基本完善。
参考文献：
[1]张冠百，锁相与频率合成技术．电子工业出版社，227页
[2]覃韦岭，张才朋，刘争红，调频收音机，电子世界2002年第8期，3页