论文-基于软件无线电的AM接收机(2)

图1.2 理想软件无线电接收机框图

从理论上讲，采用软件无线电技术设计的AM接收机在性能指标上比模拟接收机更

好，但实际使用时还会受到中波传播环境、天线匹配等因素的制约，这些因素直接决定

着设计方案的优势能否在听觉效果上体现出来。

中频广播的电波传播途径主要是靠地波传播，只有一小部分以天波形式传播。无线

电波碰到导体时，就在在导体中产生感应电流，从而损耗掉一部分能量。这种使电波能

量变弱的现象，称为对电波的吸收。大地是导体，对中波有较强的吸收作用，故地波传

播的中波广播传播距离不远。白天时由于阳光照射使电离层密度增大，电离层变成良导

体，致使以天波形式传播的一小部分中波进入电离层就被强烈地吸收掉了，难以返回地

面，于是就造成白天难以收到远处的中波电台。夜晚时电离层变薄，密度变小，导电性

能变差，对中波的吸收作用降低，中波的传播距离会更远些。所以夜晚收听到的中波电

台数量就多些。

城市的高层建筑越来越多，对广播信号的屏蔽作用越来越强，严重地减弱了中波信

号的场强，使接收到的广播信号极其微弱。实验时，可以把接收装置放置在空旷的场地，

在楼内实验时，要放置在凉台、窗台处。

造成中波广播接收效果差的另一个重要因素是电磁环境恶化。现在，各种家用电器

用具（日光灯、电视机、电脑、微波炉、电磁炉、充电器）越来越多，工业用的电动机、

电焊机也随处可见，无线通信有多种制式的网络在运行，还有多种专网通信设备在运行，这些因素都会导致中波广播的电磁环境严重恶化。

采用软件无线电技术的AM接收机，在天线输入端口并不采用输入谐振电路，对天

线进来的信号没有经过选频，会有多种频率的干扰信号进来，这也会导致接收效果变差。

1.5 本文的工作

本文承担课题的设计任务要求是：

（1）能接收到150kHz～1710kHz的AM广播节目。

（2）要求ADC尽量靠近天线。

（3）设计并实现AM接收机。

本文就是按照课题的要求，设计并实现基于软件无线电技术的AM接收机。

本文采用美国芯科实验室生产的支持AM/SW/LW/FM频段广播的无线接收专用芯

片Si4734，作为接收主芯片，通过单片机对Si4734进行参数设置，把AM接收所需的

基本参数设置进去。再通过LCD液晶屏把Si4734的工作状态显示出来。Si4734的输出

经过音频功率放大芯片放大，送给扬声器产生出可听得到的声音。

1.6 本文的章节安排

第一章为绪论部分，先简要地介绍软件无线电的产生、特点及应用，接着简述了超

外差接收机的基本原理，易受外界电磁干扰的原因，然后陈述了设计基于软件无线电的

AM接收机的可行性。

第二章详细描述了基于软件无线电的AM接收机硬件电路设计内容。包括：方案选

择、总体设计思路、单片机最小系统设计、LCD液晶屏电路设计、收音主芯片电路设计、

功放电路设计、稳压电源电路设计等内容。

第三章详细叙述了基于软件无线电的AM接收机软件设计内容。包括：LCD液晶屏

应用程序设计、Si4734应用程序设计等内容。

第四章的内容是电路调试与实验结果部分，包括硬件电路调试，程序软件调试和实

验结果描述。

第五章是本文的总结，主要叙述了个人在软、硬件设计和调试过程中的心得体会，

并展望了本课题后续完善的方向。

2 基于软件无线电的AM接收机硬件设计

2.1 方案选择

课题任务要求，运用软件无线电技术设计AM接收机，该接收机的工作频段在

150kHz～1710kHz的AM广播。而这个频率段属于中波和长波（长波广播波段为

152kHz～279kHz，中波波段为520kHz～1710kHz）。课题还要求ADC（模数转换器）

尽可能地靠近天线，也就是要求在天线和接收不之间尽可能地不要再增加选频、低噪声

放大电路。

根据一段时间的资料查找与材料分析，最终决定采用美国芯科实验室SILICON

LABS（）生产的专用收音机芯片Si4734作为接收主芯片，该芯片的功

能完全能满足课题设计的要求。经过分析发现这是一个十分理想的方案选择，使得原本

复杂又繁琐的收音机电路变得简单易实现，既简化了硬件设计的要求，又降低了设计方

案的资金预算。

Si4734是支持广播AM/FM/SW/LW频段的无线接收专用芯片，内部集成有VCO（压

控振荡器）、AFC（自动频率控制）、AGC（自动增益控制）、85dB动态范围的ADC、

7级可选择的AM通道滤波器、内置低压差电压调整器、高级音频处理能力。还具有

AM/FM搜索调谐功能、AM/FM/SW/LW数字调谐功能、参考时钟可通过程序设置功能、

宽范围的磁棒天线或环天线直接接入芯片，此外，该芯片还支持无线数字广播（RDS）。

Si4734支持两线I2C接口或三线SPI接口，通过微处理器可直接对它进行参数设置

或读取。Si4734可选择两种供电电压，数字部分必须采用1.62～3.6V的数字供电电压，

模拟部分可选择2.7～5.5V的供电电压。

单片机的选择。选用Atmel公司的AT89LS52单片机比较合适，该单片机既控制

Si4734，还要控制LCD液晶屏的读写。AT89LS52是普通的8位51系列单片机，有三

组IO口，支持ISP编程，可用3.3V供电，保证能与Si4734的数据接口之间有较好的

电平匹配能力。在实际购买阶段，没能买到AT89LS52，只弄到两片AT89LS51。AT89LS51

的ROM只有4K，比AT89LS52的ROM少4K，其它方面都相同。这对单片机程序的

编写有些限制，编程时需要优化，保证程序能下载到ROM中去。

单片机程序下载器选择。AT89LS51虽然支持ISP下载功能，是采用串口、并口还

是USB下载还经过了一番调研，现在的笔记本电脑很少配备串行接口了，所以决定用

USB作为单片机的程序下载口。这就需要一个USB到JTAG（ Joint Test Action Group，

联合测试行动小组，是一种国际标准测试协议，与IEEE 1149.1兼容）接口转换的下载

线。

LCD液晶屏的选择。深圳金鹏公司的液晶屏OCMC2X16A，是一款普通的液晶屏，

价格也不高。它支持两行显示，每行能显示15个字符，内部没有汉字字库。OCMC2X16A

是5V供电的，其数据口的电平也是5V的TTL电平，通过查阅资料，发现它的数据口

电平是：输入高电平VIH最小值是2.2V，输入低电平VIL最大为0.6V，输出高电平

VIH最小值是0.9V，输出低电平VIL最大为0.5V。故用3.3V供电的AT89LS51也能达

到与OCMC2X16A数据口之间电平匹配的功能，无需再另外增加电平转换芯片。

音频功率放大器的选择。选用ST公司的TDA2822M作为音频放大器芯片，该芯片

需要的外围器件较少，在使用16欧姆耳机作为负载时，可输出170mW的功率，能满足

实验使用的需要。该功放芯片的供电范围比较宽，且是DIP封装的，也方便在面包板上

装配。

晶振的选择。本设计方案中需要两个晶振，一个给单片机AT89LS51使用，选用插

脚封装的11.0592MHz的晶体；另一个是给Si4734使用的，参考资料中要求晶振的频率

必须是32.768kHz，就按照要求选用插脚式的普通晶体。

电源稳压芯片的选择。设计方案中选用两个电源稳压芯片，一个是普通的LM7805A，

它输出固定的5V电压，用它为LCD液晶屏、音频功率放大器供电。第二个稳压 …… 此处隐藏：2865字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……