自制手持式频率合成数字调谐试调频接收机

V/U段通讯一直受到广大无线电爱好者的关注.

　　以往报刊上介绍的自制宽频带调频接收机大都是手动调谐式,它们通过手动调整高频头调谐电压实现调谐,用调谐电压的高低指示电台频率的位置(有的用指针式电压表头,有的用数字式电压表头).普遍存在调谐难、易跑频、噪音大、无法存台、频率显示不直观等问题,导致实用价值大打折扣,常常不能满足广大无线电爱好者的需要.

　　很多爱好者都想拥有一部物美价纛的数字调谐宽频带调频接收机.笔者设计制作了一台频率合成数字调谐式调频接收机,供大家参考.该机可接收49MHz~870MHz范围内的调频信号,可用于收听调频广播、校园调频广播、电视伴音和6米、2米等业余无线电通讯信号,以及调试无线电发射设备等,用途十分广泛.

　　一、本机特点
1、操作使用简洁.仅用5个按键开关即可实现所有控制.

　　2、交互界面友好.数字显示接收频率、频率步进、存储频道等重要参数,简洁直观.支持手动、自动两种读写频率方式,既可直接输入接收频率,亦可自动搜索电台发射信号,并依次存储到相应频道(多达99个,能满足一般用户需要).

　　3、频率性能稳定.使用I2C控制总线和PLL锁相环技术,消除频率漂移现象.

　　4、消除摩擦噪音.采用非易失性数字电位器,彻底消除摩擦噪音.

　　5、体积小巧易携带.配合市场上易购的成品机壳(自带电池盒),自重约175克.使用4节5号充电电池供电,外形美观,便于携带和外出使用.

　　二、工作原理电路原理见附图.电路总体可分为八部分:
1、以UPCI651组成的天线放大电路,可有效提高整机灵敏度.
2、以高性能SIBSDK型全增补频率合成式调谐器组成的接收和变频电路;
3、以单片机89C4051、存储器24C02.数字电位器X9313WP筹组成的数字控制电路;
4、以液晶显示模块PDC908S组成的交互界面显示电路,屏幕可视面积为48minx15mm;
5、由TDA7021T组成的中放、鉴频解调、静噪、调谐指示电路;
6、由LM386组成的音频放大电路;
7、由MC34063组成的33V电压DC-DC集成升压电路;
8、电池电压自动检测电路,当电池电压较低时,显示屏提示更换电池或及时给电池充电.

　　因整机采用模块化设计,所以电路十分整洁,制作调试十分简单.

　　本机选用高性能SIB5DK型全增补频率合成高频调谐器,应用I2C总线协议进行综合设计,其基准信号由晶体振荡器产生,控制的数字信息用(SCL、SDA)总线格式传输.高频调谐电路采用大规模集成电路,实现频率合成及VH、VL、U各波段的混频振荡,故锁相时间极短.

　　IC7及其外围元件构成单片机控制电路,利用I2C总线协议,实现以下功能:

　　(1)通过P1.4、P1.5两个端口,分别对S1BSDK型调谐器和IC6的SDA、SCL进行写控制(本机中省略I2C总线的上拉电阻.如改用其他系列高频头需要此电阻时,可直接焊接在高频头内部.

　　它使I2C总线在空闲状态时保持高电平),实现数字调谐和电台信息存储.

　　(2)通过P3.4、P1.0两个端口,分别对LCM1液晶显示模块的DATA和WR进行写控制,实现有关交互信息的直读显示.

　　(3)通过P1.3、P1.2两个端口,分别对IC3数字电位器的INC和U/D进行写控制,实现音量线性调整.为有效利用单片机有限的I/O口,此处将数字电位器的CS控制端直接接地.

　　来自天线的调频信号,经由C1、C2、L1组成的滤波电路,滤除低端无用信号后,再经IC1宽带天线放大电路(μPC1651增益可达20dB)进行放大后,进人S1BSDK型I2C总线高频头.高频头输出的38MHz第一中频信号IF,经C10送入调频接收专用集成电路IC2(TDA7021T)进行处理(其包括相关器、混频器、鉴频器、压控振荡器、静噪、相位比较器等电路),经解调后的音频信号由IC2的14脚输出,该音频信号由数字电位器IC3进行分压控制(音量谰节).

　　送入IC4进行音频功率放大至扬声器输出.

　　IC2的⑨脚为场强电压信号,调节R7可调整电压高低.当有电台信号时,IC2的⑨脚输出低电平.

　　Q1、LED1及其外围电路组成调谐指示电路,当接收到电台信号时,Q1导通,LED1点亮,同时追使单片机IC7的P1.6为高电平.P1.6是搜索电钟口的窗动存台控制信号,当P1.6为高时,自动存储当前频率到一个空闲频道.

　　单片机IC7的P3.0为电池电压检测端.D1、D2、R13、R15等组成电池电压检测电路,当电池鱼压正常时,D1导通,迫使P3.0为高电位,液晶显示屏不作电池提示.当电池电压过低(约3.9V)时,D1截止,P3.0在下拉电阻R15的作用下变为低电平,此时,液晶显示屏出现闪烁的电池符号.提示应该及时给电池充电.

　　IC5及其外围电路组成DC-DC升压电路,为高频头提供稳定的33V调谐电压.LCM1是串行数据显示专用液晶显示屏.R16、R17为分压电路,为LCM1提供3V工作电压.LED2为锁相指示灯,当频率锁定时,该灯常亮.

　　通过S1~S5按键开关,实现对接收机的各项控制.图中各键功能及名称如下:S1为"音量-",S5为"音量+".它们分别实现对输出音量的增加和减小控制.S2为"选择",S3为"节目+/确认",S4为"节目-".通过软件定义,它们和电源开关相互配合实现接收机初始化、自动调谐、手动调谐、从当前显示频率搜索和存储频道、删除频道.以及手动调谐步进值(分50kHz、1MHz、10MHz、100MHz四档)选择等功能.具体见附表.

　　三、制作调试因电路采用单片机控制和模块化设计,本机只要焊接无误,一般无需调试,即可投入使用.出现故障时,可按模块逐个排除.LCM1的显示屏比较脆弱,安装时要注意加固,与机壳间可适当加一片镂空的绒布作缓冲,防止松动碰撞.