【参赛】100k-30M 高中频二次变频收音机

airzwd · 发表于 2020-1-6 20:48:05

本帖最后由 lq19512003 于 2020-1-7 13:34 编辑

继上次《用通用零件DIY中波二次变频场效应管平衡混频数字调谐收音机》之后，用网友提意见，将频率扩展到短波更有可玩性。利用闲暇时间，借嘉立创5元打板的东风，马上将想法付诸行动。现将此制作用来参加第十一届DIY大赛，并将所有的图纸，PCB，单片机源程序开源，望有兴趣参与的朋友一起来完善它。
本接收机用的是高中频方案，第一中频为52.450M,第二中频为450K。为什么选择52.450M的第一频呢？原因是逛某宝，正好看到有52.450M的晶体滤波器，所以就它了。无晶体滤波器的也完全可以用中周来替换，不过电路图要修改一下。高中频的方案，可以使抗镜像干扰轻松做到40db以上，而且全段灵敏度均衡性可以做得很好，大大减少组合干扰。图一为本人用自制的8K-160M矢量网络分析仪测的0-30M带通的频幅特征，可以看出51M以上的频率的衰减达到40db以上，对业余制作来说指标完全可以接受了。

第一混频用到了二极管双平衡混频器，型号为ADE-1-24.用二极管双平衡混频的好处此贴就不展开了，有很多的资源可以参考，缺点就是本振需要用到较大功率，手册里规定最小应达到+7dbm.。
本机接收范围为100KHz-30MHz,频率步进为1KHz，电路图见图2，具体如下：
Schematic_高中频二次变频收音机-模拟板_模拟板_20200106200847.png

Schematic_高中频二次变频收音机-模拟板_模拟板_20200106200847.png

一、模拟部分
天线接收到的信号经过两只BF998双栅场效应管的放大跟阻抗变换，将信号输入到0-30M BFP过滤掉其它信号。经过低通选频后的信号经过二极管双平衡混频器ADE-1-24与本振信号进行平衡混频，将接收频率转换成52.450MHz的第一中频。
本机振荡采用MB1504锁相环芯片，用三只9018完成振荡、放大、阻抗变换。第一混频后的52.450MHz的中频信号经过晶体滤波器对需要的信号选频再进入第二混频器BF998双栅场效应管进行混频，第二本振利用26M的晶振倍频后产生稳定的52M的本振。混频后通过中周和陶瓷滤波器选出450KHz的第二中频信号。陶瓷滤波器微型用开关二极管来选择中频通带。第二中频由经典的收音机芯片TA7640AP来担任。本人是相当喜欢用TA7640AP，噪声小，增益高，AGC动态大，外围电路简单，关键是量大便宜好找。最后功放采用经典的LM386担任。
图3是第一中频的频幅曲线，可以看到明显的双峰，这是由于本人设计是偷懒，实在不想去绕中频变压器的原因，做一做阻抗匹配，可以做出很漂亮的曲线来。现在这样的设计，对接收是完全没问题的，灵敏度、相频干扰、邻频干扰都可以满足要求。这样的好处是尽量减少调试的难度。
QQ截图20191224131927.png

图4是第二中频的频幅特性，陶瓷滤波器是选择性很优秀，轻松做到60db.
QQ截图20191224132008.png

二、数字部分
数字部分控制采用是常用的STC51单片机，我用的是STC12C5608AD。旋转编码器（飞梭）控制MCU产生控制信号改变MB1504本振频率，当频率数换算后显示在LCD1602上。5秒后关LCD1602的背光，并使MCU休闲，以达到省电的目的。MCU休眠前会将当前频率记录在EPROM里，下次开机能记忆频率。
三、制作与调试
本机除了一个52.450M的晶体滤波器比较少见以后，其它的元件都是普通得不能再普通的了。调试也很简单，先调第一本振，看能否满足频率覆盖，第一本振的线圈是我用调频中周改的，4T就够了，0-5V可以满足45M-83M的频率覆盖，用在此机绰绰有余。这里我重点说一下MB1504的调试。用示波器测量fr,fp脚的信号，看分频是否正确，如果频率锁住了可以看到两个脚都输出1kHZ的方波信号。如果锁不住就要检查LPF参数是否得当了。另外将我本人设计的MB1504的计算方法做了个EXCEL表格，有需要的朋友尽管拿去使用，这对你以后设计PLL的环路滤波器将大大减少工作量。本表格同样适用于其它型号的电流泵的鉴相器。
第一本振调好后，调第二本振，由于我手头没有52M的晶振，所以用26M的晶振经过二倍频得到52M的信号。第二本振的电感也是用中周改的，也是用了4T，2T处抽头，提高Q值。
调频率准备以否这里推荐一款“神器”，就是RTL 2832电视棒，装一个SDR软件，调到本振频率点（需大于25M）,可以看到一条清晰的线，那么恭喜你，你的振荡器工作性能良好。如果看到一条杂散的线，那么可能的频率不稳定或者PLL的相噪有点大，需要你好好检查下元件的参数是否适当了。如果没有出线线条，那么抱歉，你的振荡器可能没有起振。
450K的中周用的是现成的中周，从天津安悦处购的，3毛钱一个，很便宜。低频中周就两只，一只用于陶瓷滤波器前，用于阻抗变换，另一只用于TA7640,调试的时候将电台的声音调到最大即可，有扫频仪的可以上仪器，这里不展开了。
四、接收性能测试
手头无专业的测量仪器对此机进行定量的测量，手头有的机子就剩一台9700DX了，所以对比实验肯定不全面的。9700DX的技术指标短波波优于30uV，9700DX能接收到的电台此机通通能拿下，9700DX不能接收的，本机也没收到，所以灵敏度上看只能算是平手了。中波测试了，跟9700DX差不多。长波没接收过信号，灵敏度不清楚。
五、使用收听感受
使用了一段时间，对此机最大的感觉就是灵敏度高，选择性好，操作比较方便，通过飞梭控制，手感较好，LCD1602显示接收频率，比较方便，波段切换快捷，搜台方便。
现将源程序一并公开出来，有兴趣的朋友可以加以改进，可以加入电台存储的功能，或者其它功能。对调频有兴趣的我建议调频用DSP代替，用SI4730或者SI4702的方案很好，各方面的指标都可以做得很好。这样，一台全波段的收音机就完整了。再加个NE602之类的混频器，就可以解调SSB，CW信号了。
下图为PCB的工程图，用的是立创EDA.

下图为PCB实物的正面。

下图为PCB背面

下图为连接好线的内部图

下图为77mm的扬声器

机壳正面图

PCB的Gerber文件一并送上，可以直接给厂家打板

Gerber_模拟板_20200106200943.zip (152.72 KB, 下载次数: 919)
高清电路图

Schematic_高中频二次变频收音机-模拟板_模拟板_20200106200900.pdf (241.82 KB, 下载次数: 1050)
PLL环路滤波器计算表

MB1504环路滤波器计算器.zip (13.54 KB, 下载次数: 672)
最后送上工程及源程序

工程及源程序.zip (45.35 KB, 下载次数: 636)

今晚录了一段接收视频，晚上6M-9M电台较多，其它频段电台少。
https://v.youku.com/v_show/id_XN ... m=a2hzp.8244740.0.0

airzwd · 发表于 2020-1-6 22:16:04

aihao 发表于 2020-1-6 21:57
厉害，赞一个，一直想做一个这样的模拟机，构思几年了，无奈才输学浅，又想着车机可以改短波，加上SI4734可 ...

SI5351是个很好用的IC,我做完这个就一直在构思着做SI5351的接收机。正好你问了，那我也把我画的电路图一并放出来吧，没有经过试验，不敢保证性能。整体结构跟这台接收机类似，只不过第一本振，第二本振，包括SSB解调的拍频都由SI5351输出。第一本振不用加滤波，电平已经可以推动二极管平衡混频用，第二、第三混频可以加个低通，毕竟SI5351输出的是方波。我画的电路图供你参考，需要SI5351也可以提供给你。谢谢你的加分，祝你玩得开心。
Schematic_SI5351收信机_SI5351收信机_20200106221537.png

Schematic_SI5351收信机_SI5351收信机_20200106221537.png

airzwd · 发表于 2020-1-7 22:21:23

撞针发表于 2020-1-7 22:13
不知楼主能否设计以arduino为控制器的si5351，三路输出模块呢？两路做一，二本震，第三路做差拍振荡(上下边 ...

arduino我没有去了解，我习惯用单片机来编程。我设计制作的8K-160M矢量网络分析仪就是用STM32来控制SI5351输出三路信号。

airzwd · 发表于 2020-1-6 22:38:04

aihao 发表于 2020-1-6 22:33
我也发一个我收藏的图，前端处理和楼主一样。

没错，我也参考了他的设计。其实高放最重要的作用还是阻抗匹配。拉杆天线在短波阻抗很大的，有好几千，且呈容性，直接接入效率很低。

airzwd · 发表于 2020-1-7 08:47:50

bg6ulw 发表于 2020-1-7 03:59
楼主能对第一本振详细工作原理及如何显示工作频率，介绍一下吗？谢谢

由Q1等元件组成电容三点式压控振荡器（VCO），Q2放大后经Q3射极跟随器输出至ADE-1-24混频。MB1504的输入信号同Q2后端输出，这样的好处是对振荡器的影响减到最小，同时不受第一混频器的影响。振荡信号经MB1504分频与晶振分频信号比较，由MB1504内部鉴相器比较，输出脉冲并经LPF环路滤波器生成电压控制VCO压控振荡器。这是一个闭环控制系统。

aihao · 发表于 2020-1-6 22:30:12

这里有一点不懂请教下，记的德生的鸡鸡都是先带通后高放，您的这款机机是先高放后带通，有啥区别么？我感觉应该是先带通好啊。

aihao · 发表于 2020-1-6 21:57:30

厉害，赞一个，一直想做一个这样的模拟机，构思几年了，无奈才输学浅，又想着车机可以改短波，加上SI4734可以短波，又对模拟高中频接收犹豫不决……这两天在构思用SI5351做本振，高中频接收，不知楼主对用SI5351做本振怎么看？

aihao · 发表于 2020-1-6 22:33:02

提示: 该帖被管理员或版主屏蔽

bg6ib · 发表于 2020-1-6 23:37:49

原价采购是个大问题，很想仿制，5351为啥不用STC51改用stm32了，C51源代码还能看一点，32就晕了
你也买了这款19264屏，我也搞i了一个

bg6ulw · 发表于 2020-1-7 03:59:15

楼主能对第一本振详细工作原理及如何显示工作频率，介绍一下吗？谢谢

lq19512003 · 发表于 2020-1-7 08:00:57

非常感谢您参赛，您的资料中缺少一张重要照片，有您ID，作品名称，日期的，详细要求请见大赛公告，也可参考其他通过审核的参赛帖。

lq19512003 · 发表于 2020-1-7 08:09:27

aihao 发表于 2020-1-6 22:33
**** 该帖被屏蔽 ****

请不要在参赛贴内贴图，以免影响参赛作品的评分，如有要讨论的问题请到相关板块发帖讨论，您发的图已屏蔽，感谢您的支持！

airzwd · 发表于 2020-1-7 08:40:31

bg6ib 发表于 2020-1-6 23:37
原价采购是个大问题，很想仿制，5351为啥不用STC51改用stm32了，C51源代码还能看一点，32就晕了
你也买了 ...

用STM32是原因主要是电压的问题，5351及LCD都是工作在3.3V,其实代码都是相通的。

airzwd · 发表于 2020-1-7 08:48:34

lq19512003 发表于 2020-1-7 08:00
非常感谢您参赛，您的资料中缺少一张重要照片，有您ID，作品名称，日期的，详细要求请见大赛公告，也可参考 ...

好的，谢谢版主，马上补图。

66718 · 发表于 2020-1-7 09:07:43

赞一个，这是本届大赛，我最喜欢的作品之一。

aihao · 发表于 2020-1-7 09:17:44

问下楼主TA7640的1和2脚为啥加一个10K电阻？LA1260能这样用么？我手头有几片1260.

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aihao aihao 当前离线积分 5066 IP卡狗仔卡	发表于 2020-1-6 22:33:02 \| 显示全部楼层提示: 该帖被管理员或版主屏蔽
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