單片調(diào)頻接收機(jī)

無線廣播曾經(jīng)是上個(gè)世紀(jì)的人們快速獲得資訊和實(shí)時(shí)娛樂節(jié)目的手段。商用廣播包括有中波調(diào)幅（AM），短波調(diào)幅和調(diào)頻（FM）廣播等。調(diào)頻廣播由于使用更高的無線頻段，可以提供更加優(yōu)質(zhì)聲音，容納更多的電臺，現(xiàn)在仍然流行于都市人們生活中。

下面是 1935 年人們可以獲得的商用調(diào)頻廣播接收機(jī)，配有優(yōu)質(zhì)大型音箱。那個(gè)時(shí)候它經(jīng)常被放置到舞臺上，令聽眾們辨別現(xiàn)場鋼琴演奏的聲音與它播放出從調(diào)頻電臺發(fā)出的音樂之間的區(qū)別。

1935 年電子管調(diào)頻收音機(jī)

由于工作頻段高（通常在 50Mhz~115Mhz），信號調(diào)制解調(diào)復(fù)雜，早期的調(diào)頻收音機(jī)比較昂貴和稀少。作為業(yè)余無線電愛好者通常也不會(huì)制作調(diào)頻接收機(jī)，而是選擇調(diào)幅接收機(jī)制作。

現(xiàn)在的調(diào)頻接收機(jī)已經(jīng)從電子管，發(fā)展到全數(shù)字化了。下圖顯示的是單片調(diào)頻廣播接收模塊 RDA5807M。外部只需配有少量的器件，就可以完成調(diào)頻廣播所有接收功能，它的價(jià)格只有幾塊錢人民幣。

安裝傳統(tǒng)的調(diào)幅、調(diào)頻收音機(jī)，需要對接收電路上的調(diào)諧放大電路參數(shù)進(jìn)行繁瑣的調(diào)試過程，這使得制作過程變得困難和琢磨不定。

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RDA5807M 調(diào)頻收音機(jī)接收模塊

而使用 RDA5807 則不需要任何電路調(diào)整，制作調(diào)頻接收機(jī)的過程方便和快捷?，F(xiàn)在它成為青少年無線電愛好者接觸學(xué)習(xí)無線電技術(shù)的新寵。

RDA5807M 采用 I2C 總線完成選臺和音量控制，制作者通過配有外部單片機(jī)（業(yè)余愛好者選擇 Arduino）完成控制。

RDA5807 靈敏度很高，外部只需要給 RDA5807M 引入 1.8~3.3V 的工作電源，接上耳機(jī)或者喇叭就可以收聽當(dāng)?shù)卣{(diào)頻廣播了。在它的天線引腳隨便加入一段引線，便可以提高接收廣播的數(shù)量和音質(zhì)。

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RDA5807 內(nèi)部功能框圖

RDA5807 內(nèi)部除了射頻放大和正交信號降頻電路還是用模擬電路，其余部分都采用的數(shù)字信號處理的方式完成音頻立體聲音的解調(diào)和放大輸出。

通過 I2C 總線還可以讀取內(nèi)部對接收信號強(qiáng)度數(shù)值（RSSI），反映了接收機(jī)從天線獲得無線信號的大小，它采用對數(shù)方式表示信號的幅值。

下面通過單片機(jī)設(shè)置 RDA5807 接收頻率范圍從 80Mhz，掃描到 110Mhz，每隔 25kHz 采集一個(gè) RSSI 數(shù)值，便可以反映出當(dāng)?shù)卣{(diào)頻廣播頻道的無線頻譜分布情況。

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通過 RDA5807 采集 FM 無線信號接收強(qiáng)度

將采集到的 RSSI 按照頻率繪制出來，可以看到周五下午北京海淀地區(qū)可以接收到的調(diào)頻廣播電臺的總數(shù)大約是 22 個(gè)。

這些調(diào)頻廣播電臺信號很強(qiáng)，RDA5807 模塊基本上不需要外置天線便可以接收到清晰的立體聲調(diào)頻廣播節(jié)目。

通過 RDA5807 獲得當(dāng)?shù)卣{(diào)頻廣播信號的 RSSI

RDA5807 接收到無線信號的強(qiáng)度（RSSI）反過來也可以獲得接收模塊與發(fā)射機(jī)之間的距離信息。

手邊有一臺 DS345 數(shù)字信號發(fā)生器，它的最高輸出頻率為 30MHz。

將其設(shè)置輸出頻率在 29Mhz 附近，輸出波形為方波信號。方波信號是奇諧信號，它只包含有基波以及奇次諧波（3，5，7 等）。它的三次諧波頻率為 87Mhz。在 87Mhz 附近，本地沒有調(diào)頻廣播電臺。

DS345 信號發(fā)生器

將 DS345 輸出的方波信號，引到一根 30 厘米長的天線上。其中的三次諧波無線電能量就輻射到周圍的空間。

設(shè)置 RDA5807 模塊接收頻率為 87Mhz，它可以接收到信號發(fā)生器的信號。RSSI 的強(qiáng)度超過了 50，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于附近調(diào)頻廣播的信號強(qiáng)度。

由于信號發(fā)生器頻率是固定的，所以 RDA5807 音頻并沒有輸出。從它接收到的 RSSI 可以反映出它天線上的無線射頻信號強(qiáng)度。

采集 RDA5807 距離信號源天線不同距離下的 RSSI 強(qiáng)度

將 RDA5807 放置在可以移動(dòng)的導(dǎo)軌上，采集它距離信號發(fā)源天線不同的距離下所對應(yīng)的 RSSI 信號的強(qiáng)度。

在靠近天線附近，RSSI 大約是 60 左右。隨著距離增加到 140 厘米，RSSI 逐步降低到 45。

為了能夠準(zhǔn)確反映接收模塊距離信號天線之間的距離，需要將發(fā)射天線的長度減少到 10 厘米左右，RDA5807 的 RSSI 信號變化范圍就會(huì)很大。

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RDA5807 的 RSSI 信號與距離信號源天線距離之間的關(guān)系

這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，通過使用簡單的 RDA5807 模塊，可以方便間接測量到接收機(jī)與天線之間的距離。這給全國大學(xué)生智能車中的“信標(biāo)組”中的導(dǎo)航信號提供了新的一種可能性。

這種方案也有一個(gè)缺點(diǎn)，就是 RDA5807 的 RSSI 信號變化相對比較緩慢。從實(shí)際信號強(qiáng)度的變化，到 RSSI 穩(wěn)定輸出之間大約需要 0.3 秒鐘的時(shí)間。在實(shí)際運(yùn)動(dòng)控制中，還需要結(jié)合其它信標(biāo)檢測方法共同獲得位置信息。

現(xiàn)在，收音機(jī)的制作變得越來越簡單了。它的原理也發(fā)生了巨大的變化。從最初的模擬信號的放大、解調(diào)的過程，都變成了數(shù)字信號處理，這適合了數(shù)字時(shí)代原住民中青少年制作的需要，原來的無線電愛好者的樂趣將會(huì)逐漸成為一種回憶。
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