基于Multisim的调频通信系统仿真

2023-09-29 来源：飒榕旅游知识分享网

LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

题目基于Multisim的调频通信系统仿真

学生姓名姬晓义

学号 ********

专业班级通信工程一班

指导教师何继爱王璐

学院计算机与通信学院

答辩日期 2013

年6月13日

兰州理工大学毕业设计

基于Multisim的调频通信系统仿真

Simulation of frequency modulation communication system based on Multisim

姬晓义（Ji Xiaoyi）

09250113

兰州理工大学毕业设计

摘要

调频通信系统设计中系统的介绍了发射系统和接收系统设计方案，特别是发射系统和接收系统的基本功能，频率选择，功放等，最后定性、定量分析这些电路性能。这些电路包括了发射系统和接收系统中的变容二极管直接调频电路、射极跟随器、放大器、高频小信号放大器、本振电路、混频电路、功放电路、鉴频器、低频放大器等。利用Multisim仿真软件将各个电路进行仿真，最后，把各个电路进行级联，并进行修改，修改之后，逐级进行调试仿真，得出最终仿真结果图。

设计的基本目的是：通过理论和实践学习，使我们了解各个电路工作处于高频时的工作原理，特性参数及微变等效电路等，掌握高频单元电路的线路组成、基本工作原理、分析方法、技术要求及典型集成电路的实际应用，并且具备一定的理论水平和足够的实践技能，为进一步学习通讯技术的专业知识和职业技能打下基础。

关键词：调频；发射系统；接收系统；Multisim 仿真；电路分析

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Abstract

Design of FM communication system introduced the system of emission and receiving system design scheme, Especially the basic function of emission and receiving system, frequency selection , Power amplifier ,The circuit performance analysis and qualitative, quantitative. The circuit includes a emission system and receiving system in Varactor diode direct FM,emitter follower, amplifier, High frequency small signal amplifier, The oscillator circuit , mixer circuit, The power amplifier circuit, frequency detector and low-frequency amplifier . Each circuit is simulated with Multisim simulation software, Finally, all the circuits are cascaded, And modify, After the modification, Step debugging simulation, The final simulation results figure.

The basic design of this finish school are: Through the combination of theory and practice, so we know when each circuit at high working principle, characteristics and micro-dependent equivalent circuit parameters, frequency control circuit of the line unit composition, the basic working principle methods, technical requirements, and some typical IC, and have a certain theoretical level and enough of the practical skills, communication technologies for the further study of expertise and professional skills basis.

Key words :frequency modulation;emission system ;receiving system ;multisim smulation;circuit analysi

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第1章绪论 ................................................................................................................................ 1

1.1 研究背景 ....................................................................................................................... 1 1.2 研究现状 ....................................................................................................................... 1 1.3 设计内容 ....................................................................................................................... 2 第2章基本原理 ........................................................................................................................ 4

2.1 引言 ............................................................................................................................... 4 2.2 开发平台简介 ............................................................................................................... 5 2.3 基本理论 ....................................................................................................................... 6 第3章调频发射系统电路仿真 .............................................................................................. 14

3.1 振荡级 ......................................................................................................................... 14 3.2 变容二极管调频 ......................................................................................................... 15 3.3 缓冲级 ......................................................................................................................... 18 3.4 功率输出级 ................................................................................................................. 19 3.5 调频发射系统整机电路图级联 ................................................................................. 20 第4章调频接收系统电路仿真 .............................................................................................. 22

4.1 高频放大电路 ............................................................................................................. 22 4.2 本振电路 ..................................................................................................................... 23 4.3 混频器 ......................................................................................................................... 24 4.4 中频放大电路 ............................................................................................................. 25 4.5 鉴频电路 ..................................................................................................................... 26 4.6 低频放大电路 ............................................................................................................. 27 4.7 调频接收系统整机电路图级联 ................................................................................. 28 总结 ............................................................................................................................................ 31 参考文献 .................................................................................................................................... 32 附录 ............................................................................................................................................ 33

1 发射整机电路图 ............................................................................................................ 33 2 接收整机电路图 ............................................................................................................ 34 3 外文翻译 ........................................................................................................................ 35 致谢 ............................................................................................................................................ 53

III

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第1章绪论

1.1 研究背景

中文名称：调频，英文名称：frequency modulation；FM 定义：瞬时频率偏移按照给定调制信号瞬时值函数改变的角度调制。该函数通常是线性的。

应用学科：通信科技（一级学科）；通信原理与基本技术（二级学科）。

调频调制（FM），就是高频载波的频率不是一个常数，是随调制信号而在一定范围内变化的调制方式，其幅值则是一个常数。与其对应的，调幅就是载频的频率是不变的，其幅值随调制信号而变。

一般干扰信号总是叠加在信号上，改变其幅值。所以调频波虽然受到干扰后幅度上也会有变化，但在接收端可以用限幅器将信号幅度上的变化削去，所以调频波的抗干扰性极好，用收音机接收调频广播，基本上听不到杂音。使载波频率按照调制信号改变的调制方式叫调频。已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定；但已调波的振幅保持不变。调频波的波形就像是个被压缩得不均匀的弹簧，调频波用英文字母FM表示。载波的瞬时频率按调制信号的变化而变，但振幅不变的调制方式。载波经调频后成为调频波。用调频波传送信号可避免幅度干扰的影响而提高通信质量。

1.2 研究现状

频率调制（FM）：Edwin H. Armstrong是无线广播技术的发展先驱之一，他在1918和1933年分别发明了超外差无线接收机和调频技术[1] ，这两项概念和他在1912年发展的再生电路技术已成为现代无线电子的基础。美国的调频电台广播频率为88-108MHz ，频道带宽200kHz。调频收音机在1940年问世时仅支持单声道。立体声则到1960年才出现，内容包括MPX多路信号以及立体/单声道混合 (stereo-mono blending )与软静音 (soft mute )等噪声消除技术。

电子音乐合成技术是最有效的合成技术之一，它最早由美国斯坦福大学约翰卓宁（John Chowning）博士提出。20世纪60年代，卓宁在斯坦福大学开始尝度使用不同类型的颤音，他发现当调制信号的频率增加并超过某个点的时候，颤音效果就在调制过的声音里消失了，取而代之的是一个新的更复杂的声音。今天看来，卓宁当时只是在完成无线电广播发射中最

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常用的调频技术（也就是FM广播）。但卓宁的偶然发现，却使这种传统的调频技术在声音合成方面有了新的用武之地。当卓宁领悟了FM调制的基本原理后，他立即开始着手研究FM理论合成技术，并在1966年成为使用FM技术制作音乐的第一人。

频率调制广泛应用在通信、调频立体声广播和电视中。我们习惯上用FM来指一般的调频广播（76-108MHz，在我国为87-108MHz、日本为76-90MHz），事实上FM是一种调制方式，即使在短波范围内的27-30MHz之间，做为业余电台、太空、人造卫星通讯应用的波段，也有采用调频（FM）方式的。FM radio即调频收音机，FM调频收音机作为MP3的一项附加功能，从实用角度来说，现在的MP3这方面做得并不很出色，应该说还不如普通的收音机，在接收范围、精度等方面还都有差距，只能说是一个有益的补充。当然，你注重这个功能的话，也有做得不错的产品。而在具体机型上，针对FM，不同产品还有细分，是否可以保存选定的频道、可以保存多少个频道、立体声和普通声道可以自己设定还是由机器来设定。

国内外研究现状：

调频（frequency modulation）技术自20世纪30年代诞生以来，经历半个多世纪的发展，拥有广大的收听人群和相当成熟的市场。目前，尽管国内外出现了各种数字音频广播标准，但是正如FM调频广播花费近60年时间才完全渗入AM调幅广播市场，模拟音频广播也必将还有很长的生命期。尤其是对国内市场，FM调频广播仍然是我国主要的音频广播标准。

作为标准的模拟无线广播技术，FM调频广播一直以来并没有太大的技术进展。早期的收音机制造商们多采用分立元器件设计FM调频接收器的各个模块，最后调试。由于设计调试过程异常繁琐，现代FM调谐芯片的设计大多采用了双用了双极工艺实现。FM最前沿的用途主要是军事上的电子对抗，情报部门的干扰和反干扰等，列如，FM/cw焦平面无扫描激光成像雷达是一种小型化、全固态、高帧频、高精度的三维成像激光雷达,在商业和军事上均具有重要实用价值,因此该激光雷达已经成为国内外研究热点之一。国外已经取得了一系列的研究进展,而国内还处于初始研究阶段。

1.3 设计内容

设计主要是利用Multisim仿真软件仿真调频通信系统的各个模块仿真图，在完成各个模块仿真的基础上接着完成整个大模块通信系统的仿真图，整个过程工作量比较大，而且要有比较强的专业知识。首先，要求对通信电子线路的各个电路模块比较熟悉，不同的信号一般采用不同的调制方式。其次，一般情况下，高频载波为单一频率的正弦波，对应的调制为正弦调制。最后，高频电子线路能够实现的功能和单元电路很多，实现每一种功能的电路形式

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更是千差万别，但它们都是基于非线性器件实现的，大多也是从基本电路的基础上发展而来的，如何将各个单元模块组装起来并调出信号就成为关键。设计中主要有发射系统和接收系统两大系统，要求对两大系统中各个小电路模块选择必须适合，才能够容易仿真出结果。其次是要求非常熟悉Multisim软件如何操作，特别是对仿真电器件的选择，频率如何调制，如何能够调制出理想的仿真图，好好研究各知识块的原理，多查阅课外资料，多向老师和同学请教，争取独立完成这次设计。

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第2章基本原理

2.1 引言

高频电路是通信系统，特别是无线通信系统的基础，是无线通信设备的重要组成部分。无线通信系统（或称无线电通信）的类型很多，可以根据传输方法、频率范围、用途等分类。不同的无线通信系统，其设备组成和复杂度虽然有较大的差别，但他们的组成基本不变，图2.1是典型的无线通信系统的基本组成方框图。

扬声器音频放大器中频放大与滤波话筒音频放大器解调器变频器激励放大器输出功率放大载波振荡器本地振荡器混频器天线开关解调器高频小信号放大图2.1无线通信系统的基本组成

图中虚线以上部分为发送设备（发信机），虚线以下部分为接收设备（收信机），天线及天线开关为收发共用设备。信道为自由空间。话筒和扬声器属于通信的终端设备，分别为信源和信宿。上下两个音频放大器分别为放大话筒输出信号和推动扬声器工作而设置的，属低频器件，以及话筒，扬声器，天线开关，本设计不讨论。上面的音频放大器输出的信号控制高频载波振荡器的某个（些）参数，从而实现调制。下面的解调器就是针对上面发射端的调制而进行的检波（调制的逆过程）。已调制信号的频率若不够高，可根据需要进行倍频或上混（变）频。经天线辐射出去。接收机一般采用超外差的形式，在通过高频选频放大（初步的选择放大并抑制其它无用信号）后进行下混（变）频，取出中频后在进行中频放大（主选择放大，具有较大的放大增益和较强的滤波能力）和其他处理，然后进行解调。超外差接收机的主要特点就是由频率固定的中频放大器来完成对接收信号的选择和放大。当信号频率改变时，只要相应地改变本地振荡信号频率即可。

发送设备主要完成调制、上变频、功率放大和滤波能力，其结构大同小异。根据调制和

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上变频是否合二为一，发送设备结构分为直接变换结构和两次变换结构两种形式，在每中调制方式中也都可以采用单通道调制和双通道正交调制方式。在发送设备中，一般存在两种变换：第一种变换是将信源产生的原始信息变换成电信号，而这一信号的频谱通常靠近零频附近，属于低频信号，称为基带（Baseband）信号；第二中变换称为调制（Modulating），是将基带信号变换成适合在信道中传输的信号形式（一般为射频或高频的带通信号）。调制后的信号称为已调信号（Modulated Signal），相应的没有进行调制之前的基带信号也可称为调制信号（Modulated Signal）。调制时还需要一个高频振荡信号，称为载波（Carrier），它可由高频振荡器（Oscillator）或频率合成器（Frequency Synthesizer）产生。载波通常为单一频率的正弦信号或脉冲信号。

接收设备的任务主要是有选择的放大空中微弱的电磁信号（同时应尽可能的保证信息的质量），并恢复有用信息。接收设备的结构通常采用超外差（Super Heterodyne）形式，图2.1中接收机即为一次变频超外差结构。随着设备小型化和系统化，接收设备的结构出现了许多新的形势，在接收设备中有相应的两种反变换。将接收到的已调信号变换为基带信号的过程称为解调（Demodulating），把实现解调的部件称为解调器（Demodulator）。解调时一般也需要一个本地的高频振荡信号，称为恢复载波（或插入载波)。有时将收发设备中的调制器和解调器合称为调制解调器（Modem）[2]。

设计的基本目标是：通过理论和实践教学，使我们了调频通信系统的工作原理，特性参数及微变等效电路，掌握通信系统的单元电路线路的组成、基本原理、分析方法、技术要求及一些典型集成电路的实际应用，并且具备一定的理论水平和足够的实践技能，利用Multisim仿真软件完成整机电路设计及仿真，为进一步学习通讯技术的专业知识和职业技能打下了基础。

2.2 开发平台简介

随着电子信息技术和计算机技术的发展和应用，电子产品已与计算机息息相关，产品智能化日益完善，电路集成度越来越高，但产品的更新周期却是越来越短。

Multisim 11.0是Interactive Image Technologies公司2000年以后推出的Multisim 最新的版本。可以设计、测试、仿真各种电子电路，包括电工电路、模拟电路、数字电路、射频电路及部分微机接口电路等。可以分析解决被仿真的电路中的元器件设置出现的各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察不同故障情况下的电路。

它有丰富的元件库，为用户提供元器件模型的扩充和技术，虚拟测试仪器、仪表等种类

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齐全，其操作方法与实际仪器十分相似，具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等 18 种分析方法，基本上能够满足一般电路的分析设计要求，提供了多种输入输出接口，Multisim2000 可以与国内外最流行的印刷电路设计自动化软件Protel及电路仿真软件Pspice之间的接口对接，也能通过Windows 电路图传送文字到处理系统中进行编辑，同时还支持VHDL和Verilog HDL语言的电路仿真与设计功能。

Multisim 11.0 把所有的元件分成13类库，再加上放置分层模块、总线、登录网站等共同组成元件的工具栏。

Multisim 11.0提供了18种仪表，仪表工具栏通常位于电路窗口的右边，也可以用鼠标将其拖至菜单的下方。

Multisim 11.0具有以下特点：

(1)Multisim 11.0是一个电路原理设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。其元器件库提供数千种电路元器件供仿真选用，同时也可以新建或扩充没有的元器件库，并且建库所需的元器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到，所以Multisim很容易用到工程中去。

(2)Multisim 11.0 虚拟测试仪器仪表种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如万用表、信号发生器、双通道示波器、直流电源；还有实验室很少有或没有的仪器，如波特图示仪器、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真度测量仪、频谱分析仪和网络分析仪等，当然，它并不是什么都有比如好多芯片等。

(3) Multisim 11.0 具有较详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等，以帮助设计人员分析电路的性能和可行性。

Multisim11.0 可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工电路、模拟电路、数字电路、射频电路及微机接口电路等；可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察不同故障情况下的电路工作状况。在进行仿真的同时，软件还可以存储测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有元器件清单，以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体数据等[3]。

2.3 基本理论

发射系统：

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设计要求

（1）载波频率在4MHz左右，（2）最大频偏为±75kHz，（3）天线的最大阻抗为75，（4）输出功率大于或等于200mW，（5）中心频率稳定度大于10，

（6）电路板面尽量小，整机体积尽可能小。设计目的

（1）巩固和充分运用理论课本上学习到的知识，（2）提高设计能力，将理论知识和实践动手能力相结合，

（3）为以后从事电子线路设计、研发电子产品工作打下良好的基础。

发射系统设计方案采用传统的设计方案，电路由频振荡级,缓冲级,功放输出级三及电路组成。这种方法能够实现快速频率变换，具有较低的相位噪声以及最高的工作频率段。

其优点是能实现快速频率变换，具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率段。根据方案设计要求，电路设计分为三部分来实现 1. 频率振荡级

由于中心频率是固定的，可考虑采用频率稳定度较高的克拉泼振荡电路。 2. 缓冲级

因为功放级输出信号较大，工作状态的变化会影响振荡器的稳定性，或波形失真或输出电压减小。为避免相互影响，通常在中间添加缓冲隔离级。将振荡级与功放级隔离，以减小功放级对振荡级的影响。

3. 功放输出级

为了获得较大的功率增益和较高的集电极效率，该级可采用丙类功率放大器，输出回路用来实现阻抗匹配并进行滤波。

总体方案框图

3调频震荡级

缓冲级功放级图2.2 方案框图

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基本原理

通常小功率发射机采用直接调频方式。其中高频振荡级主要是产生频率稳定、中心频率符合指标要求的正弦波信号，且频率经常受到外加音频信号电压变化；缓冲级主要是对调频振荡信号进行跟踪，并提供末级所需的激励功率，同时还对前后级起有一定的隔离作用，以避免级功放的工作状态变化而影响振荡级的频率稳定度；功放级的作用是确保高效率输出足够大的高频功率，并将调制信号发射出去[4]。

单元电路作用: 1. 调频振荡器

低频小信号部分是将调制信号不失真的微小放大，在直接调频发射系统中，调频振荡器的电路形式主要有晶体振荡器直接调频，电抗管调频、变容二极管调频。晶体振荡器直接调频电路的优点是提高了振荡器中心频率的稳定性；电抗管调频电路与变容二极管调频电路相比，要复杂一些。考虑到本设计任务要求中心频率的稳定性高，用克拉泼振荡器就可达到[5]；另外，由于调频发射机的频率受到外加调制信号电压调变，因此，回路中的电抗要能够跟调制信号的改变而改变，应用一可变电抗器件，它的电容量或电感量受调制信号控制，将它接入振荡回路中，就能实现调频。而最简便、最常用的方法就是利用变容二极管的特性直接产生调频波，因要求的频偏不大，故采用变容二极管部分接入振荡回路的直接调频方式。我们选择了变容二极管调频电路。

2. 缓冲隔离级

缓冲级通常采用射极跟随器电路。在电路的最初设计阶段，并没有添加缓冲器，但是经过思考之后，觉得有必要在调频电路和高频放大电路中间加一个缓冲器以减少两级信号之间的相互干扰，增强电路的抗干扰能力。

3. 高频功率放大器

晶体管的工作状态有截止、导通和饱和三种状态。在晶体管不具备工作条件时，它处截止状态，内阻很大，各极电流几乎都为0。当晶体管的发射结加合适的正向偏置电压、集电结加反向偏置电压时，晶体管导通，其内阻变小，各电极均有工作电流产生（IE=IB+IC）[6]。适当增大其发射结的正向偏置电压，使基极电流IB增大，集电极电流IC和发射极电流IE也会随之增大。

当晶体管发射结的正向偏置电压增大到一定值（硅管等于或略高于0.7V，锗管等于或略高于0.3V）时，晶体管将从导通放大状态进入饱和状态[7]，此时集电极电流IC将处于较大的状态，而且不受基极电流IB控制。晶体管的导通内阻也很小，集电极与发射极之间的电压低

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于发射结电压，集电结也由反偏状态变为正偏状态。

高频放大器属于线性放大器。根据电路所需要的电压增益和选择性，来确定电路形式。一般电路形式有单调谐放大器和双调谐放大器。在对放大器选择性要求不高的场合，可以选用单调谐放大器。为提高放大器的电压增益，可以选择多级放大器级联的电路形式。要使天线上获得令人满意的发射功率，而且整机效率较高的话，应该选择丙类功率放大器。末级功放的功率增益不能太高，否则电路性能不稳定，容易产生自激。因此要根据发射机各部分的作用，适当地分配功率增益。才能使天线上获得令人满意的发射功率，而且整机效率较高。

接收系统：

通信电子电路在实际生活中的应用十分广泛，接受设备也有很广泛的应用。在窄带调频通信设备中，为了获得良好的频道选择功能，使其具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真小、噪声小等优点大都采用混频超外差接收方案[8]。调频接收机的各单元电路：高频放大、混频、本振电路、中频放大、鉴频及低频功放级。

主要技术指标 1. 工作频率范围

接收系统可以就收到的无线电波的频率范围称为接收机的工作频率，在整个接受的波段范围内要满足主要的性能指标，工作频率必须和发射机的频率相对应。因为调频广播接收机的频率范围为88-108MHZ，这是因为调频广播发射机的频率一般为88-108MHZ，中频频率：465KHZ。

2. 灵敏度

接收机接收微弱信号的能力称为灵敏度，一般用输入电压的大小来表示，接受的信号越小，灵敏度就越高。一般生活中调频接收机的灵敏度为5-30uV。

3. 选择性

接收机从各种干扰信号中选出所需要的信号，或衰减不要的信号的能力称为选择性，单位用dB（分贝）表示，dB数越高选择性越好。调频接收机中的中频抗干扰大于50dB。

4. 通频带

接收机的频率响应范围称为频率特性或通频带。调频接收机的通频带一般为200KHZ。 5. 输出功率

接收机的负载输出最大不失真（或非线性失真系数为给定值时）功率称为不失真功率。输出功率应该≥100mW。

接收机电路的基本内容应该包括：

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（1）高频小信号放大电路（2）混频电路（3）振荡器电路（4）鉴频电路

整个电路由六部分组成，分别为输入回路、高频放大、混频、本振、中放、鉴频、低频放大。其基本框图如下：

天线扬声器

输入回路高频放大混频器中频放大鉴频器低频放大

图2.3接收机基本原理框图

本振高频小信号放大电路

高频小信号谐振放大器的作用就是放大各种无线电设备中的高频小信号。高频小信号谐振放大电路主要用于接收机的高频放大器和中频放大器中，作用就是放大各种无线电设备中的高频小信号。

高频小信号调谐放大器的电路是由高频功率管做放大器件，并联谐振回路作为负载。混频电路

混频又称变频，是一种频谱的线性迁移过程，它是使信号的频率由一个量值变换为另一个量值的过程，变换后，信号的频谱结构不会发生变化。具有这种功能的电路称为变频器。

一般用混频器产生中频信号，混频器将天线上接收到的信号与本振产生的信号混合，混合的频率等于中频时，信号可以通过中频放大器，被放大以后，进行峰值检波。检波后的信号被低频功率放大器进行放大，然后显示出来。由于本振电路的振荡频率随着时间变化而变化，因此，频谱分析仪在不同的时间段内接收到的频率是不同的。

在高质量的通信设备中或工作频率较高时，常常使用二极管平衡混频器或二极管环形混频器。其优点是噪声低、电路简单、组合分量少。环形混频器的输出是平衡混频器输出的两

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倍，且减少了电流频谱中的组合分量，这样就会减少混频器中所特有的组合频率干扰。与其它（晶体管和场效应管）混频器比较，二极管环形混频器虽然没有变频增益[9]，但由于具有动态范围大，线性好及使用频率高等优点，因此本次设计选用二极管环形混频器。

本振电路

电容三点式振荡器输出波形较好、振荡频率高、频率稳定性好，电路如图2.4所示。

CCEC(12V)R1LCC

C1CBR2RFRLC2图2.4电容三点式振荡器

由图可见：与发射极连接的两个电抗元件为同性质的容抗元件C1和C2；与基极和集电极连接的为异性质的电抗元件L，根据前面所述的判别准则，该电路满足相位条件。其工作过程是振荡器接通电源后，由于电路中的电流从无到有变化，将产生脉冲信号，因任一脉冲信号包含有许多不同频率的谐波，因振荡器电路中有一个LC谐振回路，具有选频作用，当LC谐振回路的固有频率与某一谐波频率相等时，电路产生谐振。虽然脉动的信号很微小，通过电路放大及正反馈使振荡幅度不断增大。当增大到一定程度时，导致晶体管进入非线性区域，产生自给偏压，使放大器的放大倍数减小，最后达到平衡，即AF=1，振荡幅度就不再增大了。于是使振荡器只有在某一频率时才能满足振荡条件，于是得到单一频率的振荡信号输出。

中频放大电路

中频放大电路的任务是把变频得到的中频信号加以放大，然后送到检波器检波。中频放大电路对超外差收音机的灵敏度、选择性和通频带等性能指标起着极其重要的作用。中放的作用主要有两个：（1）提高增益；（2）抑制邻近干扰[10]。

对中放的主要要求是：工作稳定，失真小，增益高，选择性好，有足够的通频带。对于高放，因工作频率f0高，通频带B=f0/QL宽，故高放回路的Q值越高越好，不必考虑B太窄的问题。但是对于中放，由于工作频率较低，若回路Q值过高，频带可能太窄而不能通过全部信号分量，所以希望在要求的通频带条件下选择性越高越好。也就是说，要求谐振曲线几

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乎接近矩形。实际的谐振曲线是很难接近矩形的，这时就考虑矩形系数Kr.Kr=2△f0.1/2△f0.7.

鉴频电路

从调频波中\"检出\"原来调制信号的过程称为调频波的解调,又叫鉴频。实现鉴频的电路称为鉴频器,也叫频率检波器。

鉴频器使输出电压和输入信号频率相对应的电路。用于调频信号的解调，常见的有斜率鉴频器、相位鉴频器、比例鉴频器，对这类电路的要求主要是非线性失真小，噪声门限低。

间接鉴频法：就是先对调频信号进行变换或处理，再从变换后的信号中提取原调制信号

的鉴频方法。又可分为振幅鉴频法和相位鉴频法两大类。

调频波振幅恒定，故无法直接用包络检波器解调，显然，若能将等幅调频信号变换成振幅也随瞬时频率变化，既调频又调幅的FM-AM波[11]，就可以通过包络检波器解调此调频信号。用此原理构成的鉴频器称为振幅鉴频器，其工作原理如图2.5所示。

图2.5振幅鉴频器原理

(a)(b)µFM变换电路µ包络检波µ00wcwµ低频功放

1.对放大电路的要求：

对低频功放的要求是根据负载的需要，提供足够的输出功率。因此，低频功放的输出电压和输出电流都应有足够大的变化余量。低频功放一个重要指标是最大输出功率，就是在正弦信号输入下，输出波形不超过规定的非线性失真指标，放大电路的最大输出电压与最大输出电流有效值的乘积。

对低频功放的另一个重要要求就是具有较高的效率。放大电路输出给负载的功率通常是直流电源提供的。在输出功率较大的情况下，效率问题更为重要。如果功率放大电路的效率不高，这样将造成能量的浪费，更重要的是消耗放大电路内部的电能将转换成为热能，使管

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子、元件等温度升高，因而不得不选用较大容量的放大管与其它设备。

2.放大电路中三极管的作用

在低频功率放大器中，三极管经常工作在大信号状态下，使得管子特性曲线的非线性问题充分暴露出来[12]。一般来说，低频功率放大器的输出波形的非线性失真比小信号放大电路要严重的多。在实际的低频功率放大器中，应根据负载的实际要求，尽量设法减小输出波形的非线性失真。

3. 放大电路的分析方法

在低频功率放大器中，由于三极管的工作点在其范围内变化大，因此，进行电路进行分析时，一般不能采用微变等效电路法，而应采用图解法来分析放大电路的静态和动态工作情况。

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第3章调频发射系统电路仿真

3.1 振荡级

振荡级采用较为稳定的克拉泼电路如图3.1所示三极管Q1应为甲类工作状态，其静态工作点不应设的太高，工作点太高振荡管工作范围易进入饱和区，输出阻抗的降低将使振荡波形严重失真，但工作点太底将不易起振。

图3.1 稳定克拉泼电路图

主要原件参数的确定：R1 、R2、R3、R4确定高频三极管2N2222A的静态工作点。L1、C4与C2、C3组成并联谐振回路，其中C3两端电压确定振荡器反馈电压Vvo。C2、C3的比值确定反馈系数F,电路起振条件为VvoF>1。由于要求载频为4Mhz，根

f12LC (3.1)

通过公式计算可以确定L1和电容的值。如果输出频率不对还可以在仿真时用频率计观察频率并调节L1的大小即可得到需要频率。

图3.2 振荡器仿真波形图3.3 频率计

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如图3.1所示，利用multisim仿真软件，仿真振荡器。画好电路图，设置好原件参数，按图接好示波器和频率器。仿真后可看到波形和频率。开始发现频率过小根据LC的计算公式将L1的值调大得到合适频率。

3.2 变容二极管调频

变容二极管Cj通过耦合电容C1并接在LCN回路的两端，形成振荡回路总容的一部分。因而，振荡回路的总电容C为：

CCNCj （3.2）

振荡频 1 1 f  2  LC  2  L ( C  C ) （3.3）

加在变容二极管上的反向偏压为：

VRVQ直流反偏调制电压O高频振荡，可忽略 （3.4） RC1

图3.4 变容二极管调频

振荡器V0CNCjLC2VQ变容二极管利用PN结的结电容做成，在反偏电压时呈现出一定的结电容（势垒电容），而且这个结电容能够灵敏地随着反偏电压在一定范围内变化，关系曲线称Cj～Ur曲线图如图3.5所示。

图3.5 变容管调频原理

0CjCjE0uum0uftt0

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从上图可知：未加调制电压时，直流反偏VQ所对应的结电容为Cj。当调制信号为正半周时，变容二极管负极电位升高，即在反偏电压增加时，变容二极管的电容Cj减小；当调制信号为负半周时，变容二极管负极电位下降，即反偏减小时，Cj变大，其变化具有一定性的非线性特性，当调制电压非常小时，近似在Cj～R曲线的线性段，Cj调制电压服从线性变化，当调制电压变大时，曲线的非线性特性不可忽略，会带来一定的非线性失真。由上图可知，如果调制电压很小，工作在Cj～VR曲线的线性段时，假如不考虑高频电压对变容二极管影响。设用调制信号来控制变容二极管结电容，则：

RVQVQcost (3.5)

由图3.3可见：变容二极管的电容随υR变化

即： CjCjQCmcost （3.6）可得出振荡回路的总电容为

ftfoftfofcost （3.7）由此式可得出振荡回路总电容的变化量为

CCNCjCNCjQCmcost (3.8)

由上式可知：它随调制信号的变化规律而变化，式中f的是变容二极管结电容变化的最大幅值。我们知道，当回路电容有微量变化C时，振荡频率也会产生f的变化，其关系如下

f1C •f02C0 (3.9)

C式中，是f0未调制时的载波频率；0是调制信号为零时的回路总电容，显然

CoCNCjQ （3.10）

1f0 C 2  L ( C N jQ ) （3.11）将（3.9）式代入（3.10）式，可得：

1 （3.12） f(t)(f0/C0)Cmcostfcost2频偏：

1 （3.13） f(f0/C0)Cm2 振荡频率：

CC(CNCjQ)CjCmcost （3.14）

由公式（3.3）可计算出中心频率f0

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由此可见：振荡频率随调制电压线性变化，从而实现了调频调制。其频偏f与回路的中心频率f0成正比，与结电容变化的最大值Cm成正比，与回路的总电容C0成反比。

图3.6 振荡变容二极管调频电路

如图3.6为根据上述原理所采用的振荡变容二极管调频电路。其中V1为输入信号。 C5为高频滤波电容，L1给输入信号提供通路。R6、R8为变容二极管偏置电阻。其中偏置电压：

/ R 8 R 6 ) VQ  ( R 8 （3.15） vcc

图3.7变容二极管调频电路仿真图

由图3.7可知，当输入信号V1经克拉泼振荡器产生的正弦信号再经变容二极管调频后，此时则产生一个调频正弦波信号，如图3.7仿真图通道B输出信号所示。

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3.3 缓冲级

为了减小功放级对振荡级的影响，设计中在振荡级和功放级加入了缓冲级。因为功放级输出信号较大，工作的变化（如谐振阻抗的变化）会影响振荡器的频率稳定度，或波形失真或输出电压减小。缓冲集常采用射极跟随器电路，如下图3.8是设计所采用的电路。调节射极电阻可以变射极跟随器的输入阻抗，射极跟随器具有输入高阻抗输出低阻抗特点、电压放大倍数近似为1的特点。射极电阻=VEQ/IQ，R9、R10确定偏置电压，经过计算合理即可。

图3.8缓冲级电路

射极跟随器其实起到了跟踪输入信号的作用，其输出结果并没有太多的变化。

图3.9缓冲器波形

将振荡器调频电路接好，输入信号到缓冲级，并调试输入合适的信号，仿真出缓冲器前后波形，于是看到缓冲器输出波形没有什么变化。通道A为变容二极管调频正弦输入信号，其调试正确信号为一标准的正弦图；通道B为射极跟随器输出信号，在电路设计合理，调试正确的前提下，输出图形也是一标准的正弦图。

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3.4 功率输出级

高频功率放大器用于发射机的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过天线将其辐射到空间。Q4一级丙类功率放大器的输入信号,丙类功率放大器作为发射机末级功率放大器以获得较大的输出功率和较高的效率。

图3.10丙类高频功率放大器

由R13、R20和射极电阻组成静态偏置，进行线性放大避免后级丙功放放大失真。C20 、L7为选频网络。

前级输入C1信号为4MHZ，通过

f 0  (3.16)

12LC公式计算，假定L7=10uH则可以计算出C20为170pF，Q1组成的丙放主要进行功率放大。R15用来设置丙放基极反偏电压。丙放采用零偏置电压来确定Q。

图3.13 功率放大器输出

从缓冲器输出的信号接入C1。示波器接法如图所示A通道是放大后的信号，B通道接缓

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冲器输出的信号。即接C1前面，运行仿真，发现功率放大器不放大。后发现是没注意输入信号和匹配网络，放大器设计有问题。改变方案后，将C20、L7设置正确后，发现还是没放大。偏置电阻（电位器调到50%）以及Q4丙放的射极电阻（电位器0%），发现大约能放大10倍。

3.5 调频发射系统整机电路图级联

图3.14发射整机电路图

整机电路在级联时主要是要搞清楚信号的走向问题，在发射机各单元电路设计正确的基础上，在级联时一定要确保输入信号正确接入下一级单元电路，如果各级电路参数设计正确的话，这样才能正确调试整机电路的最终结果图。

级联时出现的故障主要是由于高频电子线路由于受到分布参数和各种耦合与干扰因素的影响，其稳定度比起低频电路来说要差，因此调试工作比较复杂，特别是整机的调试，需要细致耐心，前后级要多次反复调整，直到满足技术指标为止。切记不要急躁，要有耐心，更不能盲目地更改参数，否则会比较麻烦，得不到预期的结果。

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发射整机联调过程中常会遇见的故障分为以下两类： 1.调频震荡级与缓冲级相联时的常见故障

调频震荡级与缓冲级相联时，可能出现震荡级的输出电压幅度明显减小或波形失真变大的情况[13]。产生的原因可能是射级跟随器的输入阻抗不大，使震荡级的输出负载加重，可通过改变射级电阻，提高射级跟随器的输入阻抗。

2.功放级与前级级联时的常见故障

（1）输出功率明显变小，波形失真度变大，原因可能是级间的相互影响，使丙类功放谐振回路的阻抗发生变化，可以重新调谐，使回路谐振。

（2）主震级的振荡频率改变或停振时。发生的原因可能是下一级功放输出信号变强，经地线、电源线或连接导线耦合到主振级，从而改变了振荡级回路参数或主振级的状态。可以添加电源去耦合滤波网络，修改振荡回路的参数，或重新布线，减小级间相互耦合。

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第4章调频接收系统电路仿真

4.1 高频放大电路

高频放大器是用来放大高频小信号的器件，在接收机中，高频放大器所放大的对象是已调信号，它除载频信号外还有边频分量。根据高频放大器的对象是载频信号，通常都采用高频功率管做放大器，并用并联谐振回路作为负载。这样设计的好处是：（1）回路谐振能抑制干扰；（2）并联回路谐振时，阻抗很大，从而输出的信号很大；如图4.1所示。

图4.1 高频放大电路

高频放大器仿真图如下图4.2所示：

图4.2图高频放大仿真波形

通道A输出波形是天线经输入回路是的信号，也就是信源信号；通道B是经高频放大的

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信号。

由图4.1可知：R6、R8为三极管Q2的偏置电阻，以使其工作在放大区。输入VCC=20V，V(BR)>=VCC，输出功率P0=1/2（I0*R5）2，V0=I0*R7,电容C2起隔直耦合作用，C4起隔直作用，Q1、Q3两个三极管构成乙类功率放大器，R3、R5的值都取1.0欧，负载R7为8.2欧，最终由R7输出功率。由仿真结果得出，放大器将电压幅值放大20倍。

4.2 本振电路

图4.3 本振电路

这次设计中，采用改进型电容三点式振荡电路。本振电路的输出频率信号要与高频放大电路的输出信号进行混频，得到一个中频信号。因此，要求本振电路输出频率必须稳定，所以采用改进型电容三点式振荡电路。如果本振电路的输出信号不太稳定，将引起混频器输出信号大小的改变，振荡频率的漂移也会使中频信号改变。振荡器的振幅与振荡管的特性以及反馈电路的特性相关，当温度和其它管子与反馈电路的特性改变时，振幅也相应会改变，如上图4.3所示；仿真结果图如下图4.4所示。

图4.4本振电路仿真波形

起振条件：A0*F>1；平衡条件：A*F=1，ΨA+ΨF =2nπ（n=0,1,2,3,……）。R1、R4为三

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极管偏置电阻，C1起隔直作用，R3为负载，其输出电路产生了的振荡波。C3=100pF,C4=200pF输出振荡波的频率为11MHz。

4.3 混频器

采用二极管环形混频器，R1、R2的值都为1k，V1端输入高频已调信号，V2端输入本振信号，T2端输出中频信号。从图可知，当V2为正半周时，D1、D4管电压为正值，D1、D4管导通，而D2、D3管电压为负值，D2、D3管截止。同理，当V2在负半周时，D2、D3管导通，D1、D4管截止。如图4.5所示。

图4.5二极管环形混频电路

由图可知示波器1中A、B通道分别显示的高频放大信号和本振信号，示波器2显示的是混频之后的波形。

图4.6 混频之前高频放大以及本地振荡波形

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经过变频器混频之后输出的波形，如图4.7所示。

图4.7混频后波形

混频器的输出为含有高频放大后的信号、本振信号、放大信号和本证信号之和和之差、经过各种数学运算的等频率分量的信号。混频器的输出接有选频回路，选出中频信号，再经中频放大器放大，获得足够高的增益。

4.4 中频放大电路

中放的作用有两个主要目的：（1）提高增益，因中频信号频率低，晶体管的参数及回路谐振电阻较大，因此易于获得较高的增益。差外差接收机检波前的总增益主要取决于中放电路。（2）抑制邻近频道干扰。

图4.8中频放大电路

对中放的主要要求是：工作稳定，失真小，增益高，选择性好，有足够宽的通频带。对

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于高放，因工作频率f0高，通频带BW=f0/QL宽，如果高放回路的Q值越高越好，这时不必考虑BW太窄的问题[14]；但对于中放，由于工作频率较低，假如回路Q值较高，频带可能太窄而不能通过全部信号分量，所以在它要求的通频带的条件下选择性越高越好，也就是说谐振曲线接近矩形。

图 4.9中频放大仿真结果

通道A是经混频器的输入混频信号，通道B是经中频放大后的输出信号。

图中C2是高频滤波电容，R及C是减重网路，可增加抗干扰性。其原理是：在发射机中用加重网络加重高音，接收时用减重网络削弱高音，从而不存在高音频率失真。这样做的目的是，减重网路把高音端的干扰减弱了，使接收机的信噪比得以提高；也就是说，减重网络压缩了通频带，减小了噪声。图中电容C上的输出电压在高频时因C的电抗减小而下降。

4.5 鉴频电路

鉴频器的任务是从调频信号中检出调制信号，它包括变换部分及振幅检波器部分[1]。

图 4.10检波电路

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如图4.10所示的电路图是利用LC谐振回路实现振幅鉴频，LC谐振回路构成的频幅变换网络将等幅的信号变换为FM-AM信号，然后利用包络检波电路恢复出原调制信号。

直接时域微分法

原理：设调制信号为uf(t)，调频波为

t) U u ( t cos[ w c t  k f f (  ) d  ] （4.1） FM0对此式直接微分可得：

t(t u  u FM ) )d U[wckff(t)]sin[wctkf f ( （4.2） 0dt由上式可以看出：电压u的振幅与瞬时相位w(t)wckju(t)成正比，故上式为一个FM-AM波。然后利用包络检波器从此FM-AM波提取出原调制信号即可。

图4.11检波仿真结果

通道A是中频放大后的输入信号，通道B是检波器输出信号。

因为调频波振幅恒定，所以无法直接用包络检波器解调。由于二极管峰值包络检波器线路简单、性能好，能够将等幅的调频信号变换成振幅也随瞬时频率变化、既调频又调幅的FM-AM波，也就可以通过包络检波器解调此信号。

4.6 低频放大电路

从鉴频器输出的信号一般很小，所以在输出极一般都采用低频功率放大器，把信号放大到所需要的大程度，然后再输出。如果是音频信号，可以外加一个喇叭。低频放大电路如图4.12所示：

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图4.12低频放大电路

低频放大电路的仿真图如下所示，通道B是检波后的信号，通道A是低频放大信号。

图4.13低频放大电路仿真结果

R4、R3、R8分别为Q1、Q2、Q3的偏置电阻，C3、C4、C5起隔直耦合作用，负载R6上输出经低频放大后的原始信号。

4.7 调频接收系统整机电路图级联

由于调频接收机这部分电路比较复杂，难度也比较大，特别是级联时各单元电路存在匹配不当问题，有些单元电路需作出修改，在调试时需要细致耐心、前后级要多次反复调整，不要急躁，要有耐心，直到满足技术指标为止。

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图4.14接受整机电路图

调频接收机调试故障分析

1.调频高频头电路的组成与作用是调频高频头电路主要包括输入电路、高频放大电路和变频电路。调频高频头的作用是选择所要接收的调频电台信号，并将它放大、混频，变成载频为10.7MHz左右的中频信号，然后输送到中频放大器。由于这些单元电路在仿真是有单元小电路，仿真时没有太大的问题，只是注意各单元的信号输入与输出，弄明白信号走向问题，耐心调试会达到预期效果。

2.中频放大电路，调频接收机的中放电路的主要作用：一是调谐回路的谐振频率不同，二是调频中放电路不加自动增益控制，使中放电路保持较大的增益，以便实现限幅。最初，

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中放电路设计不合理导致有输入信号没有放大信号，经过思考向老师请教，最终是由于输入信号有问题而得以解决。

3.鉴频器

（1）鉴频器的作用是对调频信号进行解调，还原产生原调制信号，对调频收音机来讲，是从10.7MHz的中频信号中解调得到音频信号。

（2）鉴频的方法鉴频过程分为两步，先把等幅的调频信号经线性变换电路转换为幅度随调频信号的频率变化规律而变化的调频调幅信号，这时调频信号的幅度变化就是解调所需的音频信号，然后再用检波器从调频调幅波中把音频信号解调出来。一开始想用斜率鉴频器，可级连时不成功，下一步采用比列鉴频器得到同样的结果。在进一步试探性的运用相位鉴频器，结果输入信号仿真图正确，检波信号波形失真比较大。最后问同学问老师最终弄明白了需用调频调幅波原理，最终确定采用二极管峰值包络检波器，调试达到预期目的。

4. 低频放大电路，最初想用运放起来做末级放大，可由与参数设计不对最终失败，用三极管放大，单元电路仿真成功，级联时放大波形失真较大。最后采用三极管级联形式解决问题。

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总结

毕业设计是检验大学四年我对所学知识综合运用的情况，首先要提出、分析和解决实际问题，其次是锻炼实践动手能力,是对学生实际工作能力的具体训练和考察。

这次设计主要针对信号发射和信号接收提出自己的设计方案，并利用仿真软件来实现自己设计的电路图。设计中发射部分用到了频率振荡级，缓冲级，功放输出级；接收部分用到了高频小信号电路，混频电路，本振电路，鉴频电路，低频功放等。由于对所学电路不熟悉，导致在设计的过程中无法设计出正确的电路图，算不出电路中元器件的参数等，使得在设计过程中绕了许多弯路，做了许多的无用功。

设计过程中查阅了大量的有关高频电子线路设计的书籍，巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在教材上所没有学到过的知识。通过这次设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，还需把所学的理论知识与实践相结合起来，从实践中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟跟平时的理论还是存在着很大的差异，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中特别是发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够透彻，掌握得不够牢固等。总之，通过这次毕业设计之后，我发现自己的不足之处还是很多，我下去一定把以前所学过的知识重新温故，为自己加以利用。

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参考文献

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附录

1 发射整机电路图

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2 接收整机电路图

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3 外文翻译

Data Broadcasting using Mobile FM Radio:Design,

Realization and Application

Hang Yu, Ahmad Rahmati, Ardalan Amiri Sani, Lin Zhong Department of Electrical & Computer Engineering Rice University, Houston, Texas, USA

{hang.yu, rahman, andaman, zhang}@rice.edu, Applied Research Center Motorola Mobility, Libertyville, Illinois, USA{jehan, venu}@motorola.com

ABSTRACT

In this work, we offer a novel system, MicroStation (μStation) that allows ubiquitous data broadcasting applications using the FM radio on mobile devices such as smartphones. μStation includes two key modules to enable data broadcasting based on existing mobile FM radio hardware. Channel Selector assigns different FM channels to neighboring μStation broadcasters to avoid collision and guides μStation listeners to find their broadcasting of interest. Data Codec realizes bit-level communication between mobile devices through existing FM radio hardware. We describe an implementation of μStation on the Nokia N900 smartphone, and provide low-level APIs and services to support application development. We also demonstrate two representative applications: Facebook-FM and Sync-Flash. These applications demonstrate the capability of μStation to readily enable a new class of ubiquitous data broadcasting applications on mobile devices.

Author Keywords :FM radio, data broadcasting, mobile devices. ACM

Classification

Keywords:C2.0

Computer-Communication

Networks:

Data

communications

General Terms Design, Experimentation, Measurement. INTRODUCTION

Peer-to-peer (P2P) and location-based mobile applications have long been an important focus of the ubiquitous computing community. A few recent indicative applications include Color [1]

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which allows a user to share photos with others in their vicinity, and Cisco StadiumVision [2] which delivers location-based content and service for sports venues. The proliferation of such applications requires power-efficient and overhead-free mobile broadcasting technologies.

In this work, we exploit the FM radio that is increasingly available on mobile devices to provide a data broadcasting system for P2P and location-based applications. We are motivated by a recent and important hardware trend on mobile devices: due to its continuously reduced cost and integration with other wireless technologies (e.g., Wi-Fi and Bluetooth) on a single chipset, the FM radio is becoming increasingly available on mobile devices such as smartphones, tablets and media players. Testimony to this trend includes the hardware requirements of the Windows Phone 7 Platform, which embraces the FM radio [3]. As another example, the Apple iPhone and iPod Touch already incorporate the FM receiver and transmitter hardware, and the software to enable them is reportedly under development [4]. The mobile FM receiver and transmitter are intended to allow users to listen to the broadcasted programs, and stream music to short-range home and automobile stereos, respectively. However, we go beyond such intended uses of the mobile FM radio and enable data broadcasting applications based on existing hardware.

We reveal two challenges toward enabling practical and deployable data broadcasting applications. First, simultaneous broadcasters must not collide. Therefore, they should coordinate with each other to use the available FM channels while remaining quickly identifiable by interested listeners. Unlike radios in white space, FM radio has a much shorter range (~5 meters) and multiple orthogonal channels so that the solution requires special treatment toward the hidden-node problem and channel allocation. Second, the solution must not modify the FM radio hardware, but has to rely on the device’s audio interface to realize data broadcasting. Therefore, binary data must be properly converted into audio, and the broadcaster and listener must be symbol-synchronized using software.

We address these challenges with μStation, a software solution that operates without modification to device Paper Session: DIY and Design hardware, operating system, and the FM radio driver. μStation has two key modules: Channel Selector and Data Codec. First, Channel Selector enables automatic and efficient FM channel allocation, so that nearby broadcasters use orthogonal channels with high probability. Meanwhile, it ensures listeners to find the channel with broadcasting of interest timely, by letting broadcasters periodically announce their presence. Second, Data Codec

performs conversion between binary data and audio to compatibly work with the FM radio

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hardware. More importantly, it effectively achieves symbol synchronization in software by leveraging different sampling frequencies in the FM transmitter digital-to-analog converter (DAC) and FM receiver analog-to-digital converter (ADC).

We have implemented μStation on the Nokia N900 smartphone and provided both low-level APIs and services to support a large set of mobile applications. We have also developed two representative applications using μStation to demonstrate its effectiveness. First, Facebook-FM broadcasts a user’s Facebook ID so that nearby users can load the corresponding Facebook profile to facilitate social interaction. Second, Sync-Flash realizes a synchronized flashing pattern using many smartphone screens from users physically close to each other, e.g., the audience of a concert or a sports game.

As the first publicly reported system that aims to enable ubiquitous data broadcasting applications using existing mobile FM radio hardware, μStation has offered the FM radio, which possibly obtains little attention before, significant potential to facilitate the interaction between physically adjacent mobile devices. We hope our initial endeavor with μStation can enlighten more innovative ways to leverage the FM radio as an important hardware feature on current and emerging mobile devices.

BACKGROUND OF MOBILE FM RADIO We next provide background of the mobile FM radio.

Spectrum Usage

The spectrum usage of FM radio falls into the UHF band and spans from 87.5 MHz to 107.9 MHz in the U.S. In this case, the spectrum is equally divided into 103 orthogonal channels, each of which is 200 KHz apart from its neighbors. A FM channel can be identified by its center frequency, or by a unique number (e.g., Channel #1 for the channel at 87.5 MHz). In each FM channel, FM radio uses 15 KHz and 30 KHz bandwidth for broadcasting monaural and stereo audios respectively. The remaining bandwidth is used for sideband applications such as the Radio Broadcast Data System (RBDS otherwise known as RDS in Europe) [5], and the currently obsolete Microsoft DirectBand [6].

Both licensed and unlicensed FM broadcasting use the same set of channels. Licensed broadcasting usually comes from radio stations owned by commercial organizations or educational institutions, with a fixed coverage and schedule.

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Figure 1: FM radio hardware architecture on mobile devices

As a result, given time and location, licensed broadcastings are often highly predictable, as indicated by [7].

Regulations for Unlicensed Broadcasting

Most countries allow unlicensed FM broadcasting. The US FCC regulates the output power and mandates that the field strength of any unlicensed FM emissions must not exceed 250 microvolt/meter at 3 meters, leading to a maximum output power of approximately 15 nW. The EU regulation is similarly enacted but the maximum allowed output power is 50 nW. Australia allows output power as high as 10 μW, but only if the unlicensed transmission does not interfere with present licensed broadcastings. We note that a few countries such as China do not yet allow unlicensed FM broadcasting; mobile devices used in these countries usually have the FM transmitter disabled. Due to our implementation and experimental constraints, we work under the US FCC regulations.

We define available FM channels in the following way: a FM channel is available if the channel RSSI under licensed broadcasting is below certain threshold (e.g., -110dBm in our implementation). We note that a FM channel can be available even with present licensed broadcastings, as long as the licensed broadcasting is sufficiently weak. As a result, checking the availability of a FM channel can be simply done by measuring the channel RSSI, which is supported by mobile FM radio. Our RSSI based definition ensures the quality of unlicensed broadcastings, yet there can be alternative ways to define available FM channels such as using the human perceivable quality of licensed broadcasting. Nonetheless, μStation is agnostic of the

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definition of channel availability, as we will show later.

Hardware Architecture

We show the hardware architecture of mobile FM radio in Figure 1. We note that the FM transmitter and receiver may be in the same or separate integrated circuits, e.g., the Nokia N900 uses the Silicon Lab Si4713 for the transmitter and Broadcom BCM2048 for the receiver, while the iPhone 4 utilizes the Broadcom BCM4329 including both the transmitter and receiver. Furthermore, some FM radio chipsets have an internal DAC for converting digital audio into analog audio, and an ADC for the opposite conversion. Other chipsets only provide an analog audio interface; an audio codec chip provides the necessary ADC and DAC, and effectively bridges the FM radio hardware with the rest of the system through a digital audio interface. μStation is independent on these implementation issues by interfacing with the digital audio interface provided by either the FM

Figure 2: The headphone, earphone and the winding case used in our experiments

radio chipsets or the audio codec. For generality, we use the term FM radio hardware to refer to the FM transmitter, FM receiver and audio codec if existing.

Current mobile FM transmitters and receivers employ different antennas. To achieve small antenna loss, the antenna length should be at least a tenth of the carrier wavelength, i.e., about 30 cm for FM radio. Noticeably, this is too big for mobile devices such as smartphone. As a result, the transmitter simply uses a small antenna integrated in the chip, which is sufficient to provide the low permissible output power. The receiver, on the other hand, usually relies on an earphone or headphone as the external antenna, to maintain small antenna loss. But we note that recent FM receiver realizations such as [8] can work with a receive antenna that is built inside the mobile device.

Digital Audio

Digital audio has two important properties, the sampling frequency fs and the quantization resolution m. The audio can be either monaural or stereo. Stereo audio uses twice the bandwidth as a monaural audio does, i.e., 30 KHz and 15 KHz in each FM channel respectively.

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The DAC and ADC in the FM radio hardware can work with any sampling frequency below their maximum, e.g., 96 KHz in the N900. For FM transmission, if the sampling frequency of the digital audio is lower than the maximum, the DAC will perform up-sampling to the input digital audio while maintaining the bandwidth of the output analog audio. For FM reception, the digital audio output always has the maximal sampling frequency but one can further perform down-sampling using software. μStation exploits these properties of the DAC and ADC to address the symbol synchronization challenge.

Other Data Broadcasting Standards

FM radio has a set of benefits compared to other current and emerging wireless technologies supporting broadcasting, such as Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee and ANT [9]. First, FM radio is inherently connection-free, unlike all the other technologies that require device pairing. This feature of FM radio prevents extra overhead in connection establishment and maintenance, and thus makes FM radio perfectly fit mobile applications that are short-lived and impromptu. Second, FM radio is power-efficient compared to other technologies especially Wi-Fi, due to its much lower output power under unlicensed regulation. The power efficiency allows an always-on treatment of the FM radio on battery-constrained mobile devices. Third, due to the short range and low frequency nature of mobile FM radio, it can provide an accurate indication of physical proximity with minimum influence from environments.

Figure 3: RSSI with different cable lengths of the earphone and headphone

The combination of all the features makes FM radio an outstanding choice for one-way data broadcasting as the focus of this work. For example, to broadcast one’s socializing profile as one walks around, device pairing not only is unnecessary but also degrades the throughput significantly; meanwhile broadcasting in Wi-Fi’s range would allow a much smaller number of simultaneous

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broadcastings due to interference.

We note that Bluetooth can be alternatively used for broadcasting without device paring, by presenting the message as the device ID in the Bluetooth beacon that is periodically broadcasted. However, this non-standard use of Bluetooth has two limitations. First, each message has a limited length, as the ID is limited to 128 bits. Second, the achievable data rate is limited, e.g., around 1 Kbps for Bluetooth vs. up to 20 Kbps for μStation. The second limitation is made worse when there are multiple Bluetooth broadcasting devices since they have to share the medium for broadcasting beacons.

CHARACTERIZATION OF MOBILE FM RADIO

The mobile FM radio has several distinctive features compared to conventional FM radio from licensed stations, such as limited output power and the use of external antenna for receiving. Since it is relatively new to mobile devices, to the best of our knowledge, there is no published work about its characteristics. Therefore, we next experimentally evaluate the properties of the mobile FM receiver and transmitter with real-life settings, based on the FM radio chipsets in the Nokia N900.

AN OVERVIEW OF μSTATION

μStation leverages existing FM radio hardware to allow mobile devices with data broadcasting and reception, as the μStation broadcaster and μStation listener respectively. We assume that each mobile device is, at any given time, either a broadcaster or a listener. Application can choose and quickly switch between these two roles at will. Figure 4 provides an overview of μStation: for both broadcasters and listeners, μStation interacts with the FM radio hardware and presents an interface to applications with low-level APIs and services. There are two key modules in μStation. Channel Selector uses one control channel and multiple data channels so that with a high probability, no two nearby broadcasters will use the same data channel. Furthermore, Channel Selector guarantees listeners to find their broadcasting of interest in a timely fashion, even when devices are mobile. Data Codec converts binary data into an audio stream for transmission and vice versa for reception, in order to compatibly work with the FM radio hardware. Data Codec meanwhile achieves symbol-synchronization between the broadcaster and listener, solely in software.

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Figure 4:Overview of μStation

μSTATION CHANNEL SELECTOR

μStation can be considered as a special incarnation of the extensively researched cognitive radio systems in which collision between coexistent users has to be resolved [10]. μStation Channel Selector enables multiple unlicensed and equally important broadcasters to efficiently share multiple orthogonal FM channels. While apparently the most efficient way to avoid collision is to let the broadcasters use orthogonal channels, achieving it is nontrivial.

μStation Channel Selector is based on one control channel and multiple data channels, all of which are available FM channels. First, all μStation broadcasters share the control channel. On the control channel, a broadcaster either

periodically announces which data channel it is using, or finds an unused data channel by listening to the announcement from other broadcasters. Second, only one broadcaster can use each data channel to broadcast application data. Any listener that is interested in the application on a data channel can receive the broadcasting based on the periodical announcement on the control channel.

The control channel enables quick discovery of the data channel usage by broadcasters and their applications. This is important since each device can only listen to one channel at any time. The control channel allows broadcasters to indicate their presence on a single channel to all potential listeners. However, in order to efficiently leverage the spectrum resource of available FM channels, application data broadcasting should utilize individual data channels. Without the control channel, it would take listeners much longer time to scan all the channels to find the right one.

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Channel Convergence

For Channel Selector to operate correctly, we must ensure that all μStation devices in a particular geographical area converge on the same control channel and have identical lists of data channels. The convergence is easily achievable if all μStation devices have the same set of available FM channels. In this case, the FM channel with the smallest channel number can be treated as the control channel and others as data channels.

In order to achieve channel convergence, we leverage an important property of FM channels. That is, the FM channel availability is time and location-dependent and more importantly, highly predictable, since licensed radio stations often follow a fixed broadcasting schedule. As a result, one can simply construct a mapping from time and location to available FM channels offline, and store it in a remote server which can be accessed in real time. We highlight that the location dependency of FM channel availability is coarse-grained due to the large coverage of licensed broadcastings; a device will usually see the same list of available FM channels even when it moves over certain kilometers. Therefore, localization based on cell towers is more than sufficiently accurate, and device can even locally store the mapping with minimal cost. Additionally, the device only needs to store the mapping with locations where it is used.

Figure 5: (Left) Symbol synchronization by μStation Data

Codec (Right) Bit error rate over different



CONCLUSION

In this work, we reported the design, realization and applications of μStation, a data broadcasting system using the mobile FM radio. μStation does not require any modification to device hardware, OS or FM radio driver, and supports efficient channel selection and transmitter-receiver symbol synchronization. μStation enables developers to easily implement a

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wide range of data broadcasting applications with a compact set of APIs and services, as demonstrated by Facebook-FM and Sync-Flash.

μStation departs from the traditional use of mobile FM radio for audio transmission and reception and is the first publicly reported exploration toward using it for short-range data broadcasting. While we have showed the feasibility of mobile FM radio for ubiquitous applications, its potential invites more serious efforts from both the research community and mobile hardware vendors.

REFERENCES

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10. Nokia Maemo, http://maemo.org/. 11. PulseAudio, http://www.pulseaudio.org/.

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数据移动调频广播的设计,实现和应用

杭宇，艾哈迈德，阿米里，林中约翰，维纳斯.

电子与计算机工程莱斯大学，休斯敦，德克萨斯

美国{杭宇，拉赫曼，安达曼，张} @rice.edu BetaWorks应用研究中心，摩托罗拉移动，利伯蒂维尔，

伊利诺斯，美国{若望，维纳斯 } @motorola.com

摘要

在这项工作中，我们提供了一个新的系统Microstation（μ站），允许无处不在的数据广播应用程序使用调频收音机的移动设备如智能手机。μ站包括基于现有的无线移动调频广播，硬件数据广播两个关键模块。通道选择器分配不同的调频频道到邻近的μ站广播，以避免碰撞和导致μ站找不到他们感兴趣的广播听众。通过现有的调频广播数据编解码器的硬件来实现移动设备之间的通信级。我们描述一个μ站实施，对诺基亚的N900智能手机提供编程接口，支持应用程序开发。

我们还演示了两个典型应用：脸谱网调频和同步闪光。这些应用程序演示μ站的能力，很容易使无处不在的数据广播在移动设备上应用。

关键词：调频广播，数据广播，移动设备。

ACM分类关键词：C2.0计算机通信网络，数据通信，一般条款的设计，试验，测量。引言

对于（P2P）和基于位置的手机应用程序，一直是无处不在的计算社区的一个重要焦点。最近的一些指示应用包括颜色，它允许用户和他们附近的人以及思科stadiumvision分享照片，提供一些体育场馆的位置相关内容和服务。这些应用需要和开销增殖直接推动了自由移动广播技术发展。

在这项工作中，我们利用调频广播在越来越多地移动设备上提供一个P2P和基于位置的应用程序的数据广播系统。我们的动机是非常重要，特别是移动设备的硬件发展趋势方面。

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由于其不断降低成本并把其他无线技术（例如，Wi-Fi和蓝牙）整合这在一个单一的芯片上，使调频广播越来越多的应用在移动设备如智能手机，平板电脑和媒体播放器见证这一趋势，包括Windows Phone 7平台的FM收音机硬件要求。另一个例子是，苹果iphone和ipod touch已经将调频接收机和发射机的硬件和软件正在研发中。移动调频接收机和发射机的目的是分别让用户收听广播节目，流行音乐和国内汽车音响。然而，我们超越了移动调频收音机现

有的硬件数据广播的这种用途。

我们发现两个挑战朝向使实际部署的数据广播中的应用。第一，同时运营电视台必须不碰撞。因此，他们应该相互配合，利用现有的调频频道同时保持快速识别感兴趣的听众。不像在白色空间的收音机，调频收音机具有更短的范围（~ 5米）和多个正交信道，解决方案需要特殊对待隐藏节点问题和信道分配。第二，解决方案必须不修改调频收音机的硬件，但也依赖于设备的音频接口实现数据广播。因此，二进制数据必须正确地转换成音频和广播，同步的应用软件必须适合听众。我们通过应用一个软件的方法解决了关于u站的挑战，没有进行DIY设计和devicepaper会话，硬件，操作系统，和调频收音机的司机进行修改。μ站有两个关键模块：通道选择器和数据编解码。首先，信道选择器能够自动、高效的FM信道分配，使附近的电台使用具有高概率的正交信道。同时，它确保听众找到通道的利息及时广播，让电视台定期公布他们的存在。第二，数据编解码器执行二进制数据和音频与FM无线电硬件兼容之间的转换工作。更重要的是，它有效地实现符号同步软件利用不同采样频率在调频发射机数字模拟转换器（DAC）调频接收机的模数转换器（ADC）。

我们已经实现了μ站对诺基亚的N900智能手机，以支持移动应用程序的一大组提供的底层API和服务。我们还开发了使用μ站来证明其有效性的两个典型应用。首先，Facebook的调频广播用户的Facebook ID，让附近的用户可以加载相应的Facebook的个人主页上，以促进社会的互动。其次，同步闪光实现了同步闪烁模式，采用了许多用户的智能手机屏幕身体靠近对方，如音乐会或体育比赛的观众。

作为首个公开报道的系统，旨在实现无处不在的数据广播应用，利用现有的移动调频收音机的硬件，μStation提供了FM收音机。之前，重大潜力之间的相互作用的物理相邻的移动设备可能获得很少关注，我们希望我们的初步努力与μStation可以启发更多的创新方式，利用当前和新兴的移动设备作为一个重要的硬件功能的FM收音机。

移动调频收音机背景的

接下来，我们提供的移动调频收音机的背景。

频谱使用

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在美国UHF频段的频谱使用调频收音机落入跨度从87.5 MHz~107.9 MHz之间。在这种情况下，频谱等分为103个正交信道，其中每一个是200千赫，除了它的邻居。

其中心频率FM频道可以被识别，或由一个唯一的编号（例如，在87.5 MHz的通道通道＃1）。FM收音机在每个FM频道，采用15 kHz到30 kHz的带宽分别播放单声道和立体声的音响。其余的带宽则用于边带的应用，如无线电广播数据系统（RBDS否则称为RDS在欧洲）[5]，目前已经过时的微软DirectBand[6]。

持牌及无牌调频广播使用同一组通道。广播电台通常来自于商业机构或教育机构所拥有的一个固定的覆盖范围和进度。

图1 调频无线电硬件体系结构的移动设备

因此，特定的时间和地点，持牌广播的往往是高度可预测

未经许可的广播条列

大多数国家允许没有执照的调频广播运营，.美国FCC调节输出功率规定在任何未经授权的情况下，调频发射场强必须不超过250毫伏/米3米，否则，导致约15 NW最大输出功率，欧盟条例颁布但同样允许的最大输出功率为50纳瓦，澳大利亚允许输出功率为10 Wμ高，但无传输不干扰本授权的广播。我们注意到，一些国家如中国还不允许没有执照的调频广播电台运营；这些国家使用移动设备通常有调频发射机残疾人。由于我们的实现和实验条在美国FCC规定下工作受限制。

我们定义了可调频频道以下面的方式：如果在广播信道的RSSI低于某一阈值的一个调频信道是可利用的（列如，在我们的实现-110dBm）。我们注意到一个调频信道可即使与目前的持牌广播，只要广播足够弱,作为一个结果，检查一个调频信道的可用性可以简单地通过测量通道的RSSI做，它是由移动调频收音机的支持，我们基于RSSI的定义保证无证广播的质量，还可以有其他的方法来定义可调频频道等利用广播人的感知质量。尽管如此，μ站是不可知的信道的可用性的定义，我们将展示后面。

硬件体系结构

我们在图1显示的移动调频收音机的硬件体系结构。我们注意到，调频发射机和接收机

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可以在相同或不同的集成电路，如诺基亚的N900使用硅实验室si4713为发射机和接收机的博通bcm2048，而iPhone 4采用Broadcom BCM4329包括发射机和接收机。此外，一些FM收音机芯片转换为数字音频转换为模拟音频有内部DAC，ADC和相反的转换。其他的芯片只提供模拟音频接口；音频编解码芯片提供了必要的ADC和DAC，有效的桥梁与其他系统的FM无线电硬件通过一个数字音频接口。μ站是由FM提供数字音频接口接口独立于这些实施问。

图2 耳机，耳机和绕组的情况下用在我们的实验

无线芯片组或音频编解码器。对于一般性，我们使用术语“FM无线电硬件指的是FM发射机调频接收机的音频编解码器，如果现有的。目前大多移动调频发射器和接收器使用不同的天线。为了实现天线损耗小，天线的长度至少应为十分之一的载波波长，即，约30厘米的调频收音机。很明显，这是移动设备，如智能手机太大。作为一个结果，发送简单的使用一个集成在芯片的小型天线，这是足以提供允许低输出功率。接收器，另一方面，通常依赖于一个耳机或耳机作为外部天线，保持天线损耗小。但是我们注意到，最近的调频接收机的实现如[ 8 ]可以与一个接收天线，是建立在移动装置。

数字音频的两个重要性质，采样频率和量化分辨率的M可以是单声道或立体声音频。立体声音频使用两倍的带宽，作为一个单声道音频，即，30 kHz和在每一个调频信道分别为15千赫。在调频无线电硬件DAC和ADC间可以工作的任何采样频率都低于其最大，例如，96千赫的N900。调频传输，如果数字音频采样频率低于最大，DAC将执行上采样的输入数字音频的同时保持输出模拟音频带宽。调频接收，数字音频输出总是具有最大的采样频率，但可以进一步进行下采样使用的软件。μ站利用DAC和ADC的这些性质地址符号同步的挑战。

其他数据广播标准

FM收音机相比其它现有和新兴的无线技术，支持广播有一整套的独特优势，如Wi-Fi，蓝牙，ZigBee和蚂蚁[ 9 ]。首先，调频广播本质上是自由结合，不同于所有其他的技术要求设备配对。此功能的FM收音机防止连接的建立和维护额外的开销，从而使调频收音机的完

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美契合，是短命的和临时的移动应用程序。第二，相比于其他技术，特别是无线调频收音机的功率效率，由于其较低的输出功率下未经许可的规定。功率效率允许一个总是在电池受限的移动设备的调频广播处理。第三，由于短的范围和低的频率移动调频收音机的性质，它可以提供从环境影响最小的物理接近准确的指示。

图3 与耳机和耳机不同的电缆长度的RSSI

所有的功能组合使调频收音机作为这项工作的重点的单向数据广播一个杰出的选择。例如，广播一的社交形象一走，设备配对，不仅是不必要而且也降低了吞吐量显着；同时在无线广播的范围将允许一个更小的数量的同时广播干扰造成的。

我们注意到，蓝牙可以用于没有装置配对广播，所呈现的信息在蓝牙信标，周期性地广播设备ID。然而，这种不规范使用蓝牙技术具有两方面的局限性。首先，每个消息都有一个有限的长度，为ID被限制为128位。第二，实现的数据速率是有限的，例如，在1 kbps的蓝牙与高达20 kbps的μ站。第二个限制是变得更糟时，有多个蓝牙广播设备，因为他们分享广播信标中。

移动调频收音机的表征

移动调频收音机相比传统的调频广播授权站有几个鲜明的特点，如输出功率有限，用于接收外部天线的使用。因为它是相对较新的移动设备，据我们所知，没有发表的作品，其特点。因此，我们下一步的实验评估与现实生活中的设置移动调频发射机和接收机的性能，基于在诺基亚N900 FM收音机芯片组。

μ站的概念

μ站利用现有的调频广播的硬件允许的数据广播和接收的移动设备，如μ站广播听众和μ站分别。我们假设每个移动设备，在任何给定的时间，一个电视台或听众。应用程序可以选择和快速切换这两个角色之间会。图4提供了一个概述：μ站为广播听众，μ站与FM无线电硬件交互，并提供一个界面，与底层API的应用程序和服务。有两个关键模块μ站。通道选

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择使用一个控制信道和多个数据信道，以较高的概率，没有两个附近的广播公司将使用相同的数据信道。此外，信道选择器保证听众找到自己感兴趣的及时广播，即使设备是移动的。数据编码转换成二进制数据传输的音频流和副反之亦然的接待，为与FM无线电硬件兼容的工作。数据编解码同完全实现了广播和听众之间的符号同步性，完全的软件实现。

图4 ustation的概述

u站通道选择

μ站可以被视为广泛研究认知无线电系统中共存的用户之间的碰撞也必须解决一个特殊的化身。μ站信道选择器允许多个无牌和同样重要的广播公司的有效地址共享多个正交调频频道。而显然是避免碰撞的最有效的方式是让广播使用正交信道，实现它是容易的。

μ站信道选择器是基于一个控制信道和多个数据信道，所有的可调频频道。首先，所有的μ站广播共享控制信道。在控制信道上广播，要定期公布它所使用的数据信道，或找到一个未使用的数据信道通过聆听其他广播公司公告。第二，只有一台可以使用每个数据信道的数据广播中的应用。任何听众，在数据通信中的应用感兴趣的可以接收基于控制信道上广播定期公告。控制信道的信道的使用使数据广播和他们的应用程序的快速发现。这很重要，因为每个设备只能随时听一个通道。控制信道允许广播公司表示他们对所有潜在的听众一个单通道的存在。然而，为了有效地利用现有的调频信道的频谱资源，应用数据广播应该利用个人数据通道。没有控制信道，它将需要更长的时间来扫描所有听众的渠道找到合适的人。

信道的收敛性

信道选择器操作正确，我们必须确保在一个特定的地理区域的所有μ站设备集中在同一控制信道和数据信道相同的列表。如果所有的μ站设备的可调频频道相同的收敛性是很容易实现的。在这种情况下，以最小的信道数目的调频频道可以作为控制信道和数据信道的人。

为了实现信道的收敛性，我们利用调频频道的一个重要性质。那是，FM信道的可用性

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是时间和位置依赖性，更重要的是，高度可预测的，因为持牌广播电台往往遵循一个固定的广播时间表。作为一个结果，一个可以构建一个映射从时间和地点可调频频道脱机，并存储在远程服务器上，可以实时访问。我们强调，调频信道可用性的位置依赖是粗粒度的由于持牌广播覆盖范围大；设备通常会遇到可用调频频道相同的清单，甚至当它移动超过一定公里。因此，基于细胞塔定位不仅仅是足够准确的，并可以在本地存储设备的映射以最小的成本。此外，该装置只需要存储映射的地方使用它。

图5（左）ustation数据编解码的符号同步（右）误比特率在不同的

结论：

在这项工作中，我们报告的设计，μ站的实现和应用，使用移动调频广播的数据广播系统。μ站不需要任何修改设备的硬件，操作系统或驱动程序和调频收音机，支持高效的信道选择和发射机接收机符号同步。μ站使开发人员能够轻松实现数据广播的应用程序提供一个API服务紧集的范围很广，如脸谱网调频和同步闪光。

μ站离开移动调频无线音频传输和接收传统的使用，是第一个公开报道的探索对使用它的短距离数据广播。虽然我们已经表明，无处不在的应用移动调频收音机的可行性，其潜在的邀请更多的努力，无论从研究社区与手机硬件厂商。

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致谢

最后衷心感谢何继爱老师在本次毕业设计的写作过程中对我的悉心指导，他严谨精细的治学态度，渊博的知识，孜孜不倦的工作热忱和诲人不倦的精神我将铭记在心！他优秀的管理能力和开明、正直的作风也给我留下了深刻的印象。感谢计算机与通信学院的老师们对我成长的关心和帮助。

同时，我们这组毕业设计的同学在设计中也帮我解决了不少的问题，在毕业设计的过程中帮我提出了很多建议和意见，在文档编写过程中对格式的要求给了我很多的提醒和帮助，最终在大家的帮助下完成了设计和文档编写。

再次感谢何老师和我的同学，感谢所有曾经关心和帮助过我的人，我将努力工作回报给予支持和关心我的人们。

最后感谢图书馆、电子阅览室为我提供查找资料的场所和优质的服务。

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