汽车收音机TDA7513射频电路应用指南
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:723
    
    
    汽车收音机应用环境的特殊性对电路性能具有更高的要求,而射频电路的设计是实现高性能的关键。本文介绍了tda7513的射频电路设计方法,作者根据实际设计经验提出了提高射频电路emc特性和噪声特性的设计方法和措施,并指出了射频电路性能测试的注意要点。
    射频电路是收音机电路设计的重点和难点,如果射频电路设计不好,收音机的噪限灵敏度和信噪比以及其它技术指标都会大大下降,甚至只能手动收到很少的几个广播电台,自动搜索电台功能失效。从收音机天线端的广播信号场强来看,信号的动态范围非常大,尤其是汽车收音机所处的环境变化快而大。
    收音机射频电路通常很难集成进ic中,一般由分离元件组成前置低噪声放大器(lna)和谐振带通滤波器。汽车收音机射频电路的作用从时域上看是要将微弱的广播信号放大,通过自动增益控制电路(agc)为后级混频器提供稳定的载波信号强度;从频域上看,它要跟踪所选择的电台信号,滤除掉干扰信号如镜像频率(>60db抑制)和本振频率,改善射频信号质量。
    
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    射频电路设计
    图1是我们设计的汽车收音机射频电路方框图,它由天线滤波器和射频低噪声放大器以及谐振带通滤波器组成。该款汽车收音机的设计目标是噪限灵敏度为0dbu(30db s/n)、音频信噪比64db、自动搜索灵敏度小于10dbu,具有较强的抗邻频道干扰和其它干扰信号能力,实现mcu全自动调整功能。
    
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    图2是汽车收音机tda7513的fm收音机部分射频前端电原理图。c31、c32、d2(1sv172)、c44组成调频波段天线信号调节电路,1sv172是vhf~uhf频段天线信号衰减器,它是电流控制型元件,随着电流的增大其阻抗减小。它受控于后级fm宽带agc和窄带agc合成产生的fmagc电流,起控点为天线信号电平57dbu。l5、c36、v2(kv1410)、c43、r19、c45组成天线带通滤波器,带宽为12mhz左右。该天线滤波器可以人工用无感调批调节射频线圈l5,也可以通过mcu调节变容二极管v2,从而实现自动调整功能。
    q2(3sk126)、c38、r15、r20、c46、r21、c47、c41、r17组成低噪声射频放大器,增益为30db。本设计中选用n沟道场效应管3sk126作射频放大器具有输入阻抗高、增益高和噪声低的优点,而且是电压控制型器件,设计简单。q2受控于后级fm宽带agc和窄带agc合成产生的fmagc电压,起控点为天线信号电平78dbu。t3、c34、v1(kv1410)、c28、c35组成rf谐振带通滤波器,带宽为8mhz左右,t3为fm rf变压器。该带通滤波器同样可以人工用无感调批调节t3,也可以通过mcu自动调节变容二极管v1。
    接收机的接收极限是由接收机自身噪声性能决定的,所以在收音机的射频电路中要求尽量选用低噪声元件。
    提高射频电路性能的措施
    为提高收音机的emc性能和降低收音机自身的噪声,采取下面的措施非常必要:
    1. 选择正确的供电模式。当收音机工作时应关断对其它单元(如cd和dvd等)的供电,只对收音机单元供电。最好对fm和am的射频电路分开供电,在fm模式只对fm的射频电路供电,关断对am的射频电路供电,在am模式只对am的射频电路供电,关断对fm的射频电路供电。采取这样的措施后可以使整机信噪比至少改善10db。
    2. pcb板的布线也非常重要,应将fm射频电路、am射频电路、osc振荡电路、中频电路、功放电路的电源线和地线彼此隔离,并最后汇接到整机电源端。在空间许可条件下,可将fm和am射频电路用屏蔽盒屏蔽起来。使用屏蔽盒可使整机信噪比改善4db左右。晶体和本地振荡电路都应用各自的地线环绕起来,元件布局时应使输出的振荡信号线尽量短,这样有利于提高载噪比指标。
    3. 应选择低emi的mcu,甚至在mcu的程序中采取emc指令来降低mcu对收音机的干扰。采用按键中断方式来代替常见的按键扫描方式,让mcu在收音状态下关断(即mcu停此振荡)等。采取这些措施可以使收音机的接收灵敏度提高15dbu左右。
    4. 为防此闪电和雷击,有必要在天线端加上瞬态电压击穿(tvs
    
    
    汽车收音机应用环境的特殊性对电路性能具有更高的要求,而射频电路的设计是实现高性能的关键。本文介绍了tda7513的射频电路设计方法,作者根据实际设计经验提出了提高射频电路emc特性和噪声特性的设计方法和措施,并指出了射频电路性能测试的注意要点。
    射频电路是收音机电路设计的重点和难点,如果射频电路设计不好,收音机的噪限灵敏度和信噪比以及其它技术指标都会大大下降,甚至只能手动收到很少的几个广播电台,自动搜索电台功能失效。从收音机天线端的广播信号场强来看,信号的动态范围非常大,尤其是汽车收音机所处的环境变化快而大。
    收音机射频电路通常很难集成进ic中,一般由分离元件组成前置低噪声放大器(lna)和谐振带通滤波器。汽车收音机射频电路的作用从时域上看是要将微弱的广播信号放大,通过自动增益控制电路(agc)为后级混频器提供稳定的载波信号强度;从频域上看,它要跟踪所选择的电台信号,滤除掉干扰信号如镜像频率(>60db抑制)和本振频率,改善射频信号质量。
    
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    射频电路设计
    图1是我们设计的汽车收音机射频电路方框图,它由天线滤波器和射频低噪声放大器以及谐振带通滤波器组成。该款汽车收音机的设计目标是噪限灵敏度为0dbu(30db s/n)、音频信噪比64db、自动搜索灵敏度小于10dbu,具有较强的抗邻频道干扰和其它干扰信号能力,实现mcu全自动调整功能。
    
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    图2是汽车收音机tda7513的fm收音机部分射频前端电原理图。c31、c32、d2(1sv172)、c44组成调频波段天线信号调节电路,1sv172是vhf~uhf频段天线信号衰减器,它是电流控制型元件,随着电流的增大其阻抗减小。它受控于后级fm宽带agc和窄带agc合成产生的fmagc电流,起控点为天线信号电平57dbu。l5、c36、v2(kv1410)、c43、r19、c45组成天线带通滤波器,带宽为12mhz左右。该天线滤波器可以人工用无感调批调节射频线圈l5,也可以通过mcu调节变容二极管v2,从而实现自动调整功能。
    q2(3sk126)、c38、r15、r20、c46、r21、c47、c41、r17组成低噪声射频放大器,增益为30db。本设计中选用n沟道场效应管3sk126作射频放大器具有输入阻抗高、增益高和噪声低的优点,而且是电压控制型器件,设计简单。q2受控于后级fm宽带agc和窄带agc合成产生的fmagc电压,起控点为天线信号电平78dbu。t3、c34、v1(kv1410)、c28、c35组成rf谐振带通滤波器,带宽为8mhz左右,t3为fm rf变压器。该带通滤波器同样可以人工用无感调批调节t3,也可以通过mcu自动调节变容二极管v1。
    接收机的接收极限是由接收机自身噪声性能决定的,所以在收音机的射频电路中要求尽量选用低噪声元件。
    提高射频电路性能的措施
    为提高收音机的emc性能和降低收音机自身的噪声,采取下面的措施非常必要:
    1. 选择正确的供电模式。当收音机工作时应关断对其它单元(如cd和dvd等)的供电,只对收音机单元供电。最好对fm和am的射频电路分开供电,在fm模式只对fm的射频电路供电,关断对am的射频电路供电,在am模式只对am的射频电路供电,关断对fm的射频电路供电。采取这样的措施后可以使整机信噪比至少改善10db。
    2. pcb板的布线也非常重要,应将fm射频电路、am射频电路、osc振荡电路、中频电路、功放电路的电源线和地线彼此隔离,并最后汇接到整机电源端。在空间许可条件下,可将fm和am射频电路用屏蔽盒屏蔽起来。使用屏蔽盒可使整机信噪比改善4db左右。晶体和本地振荡电路都应用各自的地线环绕起来,元件布局时应使输出的振荡信号线尽量短,这样有利于提高载噪比指标。
    3. 应选择低emi的mcu,甚至在mcu的程序中采取emc指令来降低mcu对收音机的干扰。采用按键中断方式来代替常见的按键扫描方式,让mcu在收音状态下关断(即mcu停此振荡)等。采取这些措施可以使收音机的接收灵敏度提高15dbu左右。
    4. 为防此闪电和雷击,有必要在天线端加上瞬态电压击穿(tvs
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