FMAM收音机原理与制作讲解

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1、通信工程系电子综合实践课程设计FM/AM收音机原理与制作学生姓名学 号所在系通信工程专业名称计算机通信班 级指导教师二O二年六月目录1.前言2.1通信的基本概念 2.1.1 通信的定义2.1.2 几个名词：信息、消息、信号 2.2通信系统3.2.1通信系统的组成3.2.2 通信系统的分类3.3无线电波信号5.3.1 无线电波5.3.2 无线电发射与接收基本原理 6.3.3无线电波的发射6.4 调幅收音机7.4.1收音机原理图 7.4.2 超夕卜差式收音机 9.5 输入调谐回路105.1 输入调谐回路的作用与要求 105.2 输入调谐回路的组成与工作原理 116 变频电路1.26.1 变频电路的

2、基本组成 1.26.2 变频原理127中频放大级（是超外差式收音机的重要组成部分）137.1 中频放大级的作用 137.2 对中频放大级的基本要求 1.38检波电路1.48.1 检波电路的作用158.2 检波电路的要求158.3 检波原理1.59 调试1.5.小结.17.参考文献：1.81近几年来，鉴于以蜂窝移动为代表的各类无线通信业务猛增，人们已不满足于传送 话音，还要求传送高速数据和活动图像。因而，需要在有限的无线信道频带内，传送高 速数据、宽带信号。然而，高速、宽带信号，在通过移动的时变多径信道传输时，会引 起严重的衰落现象，通信无法保证。为此，通信理论工作者研究出了很多抗各类衰落和 抗

3、干扰的新对策，如：LDPC码、正交频分复用（OFDM多载波调制、多天线系统、多用 户检测、链路自适应技术等信理论和新技术。20世纪，电信技术得到极大发展，特别是全球范围电话网络的形成，导致通信新技 术的不断出现，即用同轴电缆代替双绞线，使系统的容量大大增加。微波系统的产生于 应用，使通信系统的容量进一步的增加。纵观电信技术发展的全过程，可以发现一个明 显的特点一频率是有低电频向高电频端不断发展的。可以这样说，电信技术的发展历史 是不断开拓更高频率或更短波长的历史。从长波、中波、短波超短波发展到微波，这期 间几乎每隔6年频率递增一个数量级。20世纪70年代出现的光纤通信引发了通信技术 新的革命，

4、由于光纤极宽的带宽和极小的损耗，使通信技术的容量提高了几个数量级， 成为世界应用最广泛的通信技术。1通信的基本概念1.1 通信的定义利用电子等技术手段，借助电信号（含光信号）实现从一地向另一地进行消息的有效 传递和交换，称为通信。通信的实质是实现信息的传输与交换。将一切信息从发送者传到接收者的过程。1.2几个名词：信息、消息、信号信息是一种不确定度的描述，是消息中包含有意义的内容。消息中包含了信息，消息有不同的形式，如符号、文字、语音、数据、图象等，根 据所传的消息不同分成了目前的各种通信业务。不同的消息中可以包含相同的信息我们可以从消息中提取信息。信号为消息的表示形式，在通信系统中传递的实际

5、是各种消息的电（光）信号，是信息具体的存载体。2通信系统2.1通信系统的组成实现信息传递所需的技术设备和传输媒质的总和称为通信系统图2.1 -1通信系统模型在通信系统过程中，信源、信宿、信道是信息传播的三大要素。信源是信息的发源 地，信源及信息源的作用是把各种可能的消息转换成原始电信号。信宿是传输信息的归 宿，其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息，可以是有线的，也可以是无线的， 而有线和无线又都有多种传输媒质。信道即传递信息带的通道，是信源和信宿之间联系 的纽带。发端设备与接收设备：发端设备对原始信号完成某种变换（如调制或编码），再送入传输介质（信道）；接收设备与发端设备功能相反，从接收信

6、号中 复原出原始信号（如 解调、译码等）。噪声源：是信道中的噪声及分散在通信系统其它各处的噪声的集中表示。在任何系统中必然存在，对通信的质量（可靠性）产生影响。因此通信系统设计的任务就是： 克服距离障碍，迅速、可靠地传递信息。2.2 通信系统的分类2.2.1 按传输媒体分类：有线通信：光缆、电缆、导线等无线通信：无线电波、卫星、散射、红外线等222 按传输信号类型分：222.1 模拟通信：携带消息的电信号参量是连续变化的，也称连续信号连续是指信号的某一参量是连续变化的，而不一定是时间连续的。图2222 1模拟信号波2.2.2.2数字通信：携带消息的电信号参量是离散变化的，也称离散信号。如:数据

7、信号、电报信号、PCM言号等。离散是指信号的某一参量是离散变化的，而不一定是时间离散的PSK2.2.2.3 模拟通信系统：传输模拟信号的通信系统图2.2.2.3-1模拟通信系统模型222.4数字通信系统：传输数字信号的通信系统息 源f. 源 编 码 器11111道 h編 码 器数 字制 器信数解调器11111仃源码器A111 (JA1I-*11111图2.224 1数字通信系统模型3无线电波信号3.1 无线电波无线电波是指在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波。在通过、 有交流带你的导线周围，就有变化的磁场存在，变化的磁场在它的周围有引起变化的电 场，而变化的电场又在周围更远的地方

8、引起变化的磁场，这样电场和磁场不断地相互交 替产生，就能把电磁场向周围空间传播。波长大于1mn,频率小于300GHz的电磁波是无线电波。无线电波是一种能量的传播形式，电场和磁场在空间中是相互垂直的，并都垂直于传播方向，在真空中的传 播速度等于光速的约300000千米/秒。3.2 无线电发射与接收基本原理3.2.1 无线电发射的基本原理我们已经知道利用天线可以把无线电波向空中发射出去，但是天线的长度必须和电磁波长相对应，才能有效地发射。而且只有频率相当高的电磁场才具有辐射能力，因此 利用频率较高的无线电波才能传送信号。因此把无线波发射机种产生的高频振荡作为“载波”，将音频信号加到“载波”上。这个

9、过程叫做调制。经过调制以后的高频振荡 叫做已调信号。利用传输线可把已调信号送到发射天线，变成无线电波，发射到空间去。经过调制 以后可以使广播信号有效的发射，而且不同的发射机可以用不同的“载波”频率，使彼 此互不干扰。一台广播发射机应该包括四个部分：一是声音的变换域放大，这一部分的频率较低, 叫做低频部分；二是高频振荡的产生、放大、调制和高频功率放大，统称高频部分；三 是天线与传输线；四是直流电源部分。话筒和音频放大器的作用，是把声音变换成调制器所需的一定强度的音频电信号。 高频振荡器的作用是产生高频正弦振荡，即载波，它的频率叫做载频。3.2.2 基本无线电接收原理由发射机发出的无线电波，经接收

10、机天线接收，转变为感应电势。从天线感应出的 不同频率的已调波信号中选出所需信号的任务由输入电路承担。二输入电路选出的信 号，仍是已调波信号，不能用它去直接推动耳机或喇叭，还必须把它恢复成音频信号。 这种从已调波信号中检出音频信号的过程，叫做检波或解调。3.3 无线电波的发射3.3.1 载波用来运载音频信号的无线电波叫做载波。3.3.2 调制用低频信号控制高频载波的过程叫做调制，低频信号叫做调制信号。如果载波的幅 度被低频信号控制，这种调制叫做调幅；如果载波的频率被低频调制信号所控制，这种 调制叫做调频，如果载波的初相被低频调制信号所控制，这种调制叫做调相。经过调制 后的电磁波叫做已调波，它可以

11、通过天线向空间辐射出去。(a载波b)调制信号手弦披调幅浪wwwwww()调相波WMVWW(e)调频渡图3.3 1调幅、调频、调相3.3.4 解调从已调波中，将低频调制信号还原出来的过程叫做解调。解调又有检波和鉴频之分4调幅收音机4.1收音机原理图7 E FT4 i Iiic CXA1191M图4.1 1收音机原理图调频高放568213功率放大调频中放调频鉴频调幅高放图 4.1 2 IC CXA1191M1独 IMfMwm申JKatte示ntT?)M HIX输入-IMM AFC 收麵 强 ifflWI 迥恠 摧振本tw电限xstft nwt個期 P5flt MWW 离故 地楝出JCU*蚊战 咅報

12、 枪迪 AFC AFC soffit地 Midi VCC 址谀 WTA 債出 AGO AOC 地r虚iM申 m St AiSCCXA I 19 LM/P图 4.1 3 IC CXA1191M8表4.1 4色环电阻表色环第一色环有效数字第二色环有效数字第三色环有效数字第四色环应乘倍率第五色环误差黑0001黑11110 1%红22210A2 2%橙33310A3黄44410A4绿55510A5 0.5 %蓝66610A6 0.25 %紫77710A70.1 %灰88810A8 0.05 %白99910A9金0.1 5%银0.01 10%无色 20%4.2 超外差式收音机超外差式收音机最突出的特点：

13、它把接收的电台信号与本机振荡信号同时送入变频 管进行混频，并始终保持本机振荡频率比外来信号频率高465Hz通过选频电路，取两个信号的“差频”进行中频放大。这种电路叫做超外差式电路，采用超外差式电路的收 音机叫做超外差式收音机。4.2.1 超外差式收音机的基本组成超外差式收音机由输入回路、变频器、中频放大器、检波器、AGC电路、低频放大级、功率放大级和扬声器组成910图4.2.1 1超外差式收音机方框图4.2.2 超外差式收音机工作过程输入回路从无线接收到的许多广播电台发射出的高频调幅波信号，选择出所需要接收的电台的信号，将它送到混频管。收音机中的本机振荡电路产生高频调幅振荡信号， 也被送到混频

14、管。利用晶体管的非线性作用，这两种信号经混频后，输出多种不同频率 信号。其频率有：两种信号原有频率、这两种信号的“和频”、“差频”等。其中 差频为465kHz,由选频回路选出465kHz的中频信号，将其送到中频放大器放大，经放 大后的中频信号再送到检波器检波，还原成音频信号；音频信号再经前置低频放大和功 率放大送到扬声器，由扬声器还原成声音。4.2.3 超外差式收音机的特点a）在接收波段范围内，对信号放大量均匀一致：由于变频级将外来的高频已调波 信号变为465kHz的固定中频，然后对固定中频信号进行放大。因此，在整个接收波段 范围内，放大量均匀一致。b）灵敏度高：输入回路选择出的高频已调波信号

15、，经变频级变频后，信号频率 变为固定中频，能够使晶体管工作在放大量较大的最佳工作状态。c）选择性好： 由于“差频”的作用，只有外来信号与本机振荡信号的频率之差 为465kHz,才能进入中频放大电路。又由于中频放大器的负载为谐振回路，因此，选频 特性好。5输入调谐回路5.1 输入调谐回路的作用与要求输入调谐回路的作用：从天线接收下来的多个电台信号中选择出所要接收的 电台信号，并抑制掉其它不需要的电台信号及各种干扰及噪声信号。输入调谐回路的要求：良好的选择性、频率覆盖要足够宽、电压传输系数要大而 且要稳定。5.2 输入调谐回路的组成与工作原理输入调谐回路有磁性天线输入调谐回路和具有外接天线的输入调

16、谐回路，今 天我们所讲的是中波磁性天线输入调谐回路。5.2.1 中波磁性天线输入调谐回路的组成图521-1中波磁性天线输入调谐回路上图由调谐电容（C1a）,调谐线圈（L1），补偿电容（），中波磁性天 线（俗称磁棒）及输入线圈（L2）组成。图中C2是第一级（变频级）放大电路输入端的交流旁路电容。C1b是本机振荡的调谐电容，它是与输入调谐电容器C1a制作在一起的双连可变电容器。C1a与C1b之间的虚线表示这两个电容器的转动轴是连动的中波磁性天线长度为5 20cm,它的作用是把磁性天线附近的电波汇聚到磁性天线上，并感应给调谐线圈L1 o中波调谐线圈L1通常使用 0.07mm*7的多股铜制纱包线， 采

17、用单层密线的方 法制成。也可以用单股铜制漆包线绕制。一般为 80120匝。输入线圈L2 一般为L1匝数的十分之一左右。5.2.1.1 输入调谐电容为了满足变频电路实现输入调谐回路与本机振荡电路频率跟踪的需要，以保证本振电路的振荡频率始终比输入调谐回路的频率高465KHZ,实现中应用双连可变电容器，即输入调谐电容 C1a与根本振电路中的振荡电容 C1b是安装在同一转动轴上的两个可变电容。当转动双连可变电容器的转轴时，C1a与C1b的容量将同时发生变化图521.1 1输入调谐电路5.2.1.2 补偿电容C2输入调谐回路的补偿电容C2与本机振荡电路中的垫整电容 C5都是一个容量只有几个PF的小型微调

18、电容器，也可称为半可调电容器6变频电路6.1 变频电路的基本组成变频电路由本机振荡器，混频器和选频回路（中频谐振回路）三部分组成。用以至 晶体管完成本机振荡和混频的电路叫做混频器。用两只晶体管分别完成本机振荡和混频 的电路叫做变频器。两者的工作的原理是相同的。6.2 变频原理把本机振荡产生的高频等幅振荡信号f 1输入回路选择出来的广播电台的高频已调波信号f2,同时加到非线性元件的输入端。由于元件的非线性作用，在输出端除了输出 原来输入的频率、f2的信号外，还将按照一定规律，输出频率为f1+f2、f1 f2等多种信号。在设计电路时，使本机振荡的频率比外来高频信号的频率，始终高出 465kHz。在

19、输出端采用调谐回路，并使回路的谐振频率为465kHz,然后将选出的465kHz 的中频信号送到中频放大器去放大。以上三种频率之间的关系：本机振荡频率一输入信号频率=中频输入回路昭厂-音坝包络输入回路图6.2-1变频电路的结构框图及图中各点的波形中颇载波F；=殆畑r 空中频放大电路tV1/2C81C7111-C1a /*T1*11111二+二pr*R13740 IICC/3U zrjx r 鬥ItilI本振图6.2-2收音机的变频电路7中频放大级（是超外差式收音机的重要组成部分）7.1中频放大级的作用中频放大级有两个作用：一个是将变频级输送来的465kHz的中频信号进行放大,提高灵敏度；对另一个

20、作用是对中频信号进一步筛选，提高选择性。然后，将筛选出来 的放大的中频信号，送到检波级去检波。7.2 对中频放大级的基本要求a）增益要咼b）选择性要好c）通频带要有一定宽带d）工作要稳定7.3 中频放大电路的组成中频放大电路有两级中频放大器和三个中频变压器组成变频图7.3 1中频放大电路中频变压器14#8检波电路检波电路由检波器件、低通滤波器及负载电阻（音量电位器）三部分组成（二极管）（型虑波电路）（音里电位器）中放电路一-I检波器件IABii低放电路图81检波电路的组成框图及各点波形检波电路的前面是中频放大电路，中频放大电路输出的是465KHZ的中频调幅信号U1,经过检波器件检波后，中频调幅

21、信号的下半部分被削除，成为含有残余中频信号的 低频脉动信号U2,再经过低通滤波电路滤除残余的中频信号， 即可在负载电路电阻上得 到音频信号U3,调节音量电位器，选出幅度适当的音频信号电压， 经电容耦合送入低频 放大电路。8.1 检波电路的作用从中频放大电路送来的调幅信号中解调出音频信号并将解调出的音频信号送入音 频放大电路。8.2 检波电路的要求检波电路的效率要高、失真要小、滤波性能良好。8.3 检波原理中频放大器输出的中频信号经中频变压器 T4二次绕组送入检波三极管 V6的发射 极，利用二极管的单向导电特性，把中频信号的负半周削去，变成只有正半周的中频脉 动信号。这个脉动信号中包含有直流成分

22、、残余的中频信号及音频包络三部分。利用C6、 R6 C7构成n型滤波电路，滤除残余的中频信号。检波后的音频信号电压降落在音量 电位器Rp上,经电容C9耦合送入低频放大级。检波后得到的直流电压作为自动增益控 制的AGC电压，被送到受控的第一级中频放大管 V5的基极。图8.3 1中频放大器9调试如果噪声过大，确认元件、焊接都无问题时，应着重考虑变频级及中频级电路，变 频管、中放管的B值是否过大？增益是否过高？振荡过强？如过高、过强，可以考虑在 中频变压器的初级并联 120k的电阻，在振荡线圈次级并联一只二极管或几十千欧电 阻。a）试听响度：调准电台，试听喇叭声响，在 30斥的房间放声响亮，表明达到

23、功率 输出要求。b）失真度试查：声音应柔和动听，音量小时或大时的发音都很圆润。失真度大的 收音机听上去有闷、嘶哑、不自然感觉。c）试听灵敏度：对准电台方向，从最低端到最高端试收多少个电台。电台多，噪 声小为佳，收本省以外较远的或电波较弱的电台声音较响，说明灵敏度高，合 格。d）试查选择性：调准一个电台，然后微微偏调频率_10%KHz左右，若声音减少许多，表明合乎要求。16小结本学期课程设计组装收音机收获很大，在科技日益发展的今天，高科技的电子产品 应不暇，收音机似乎已经成为社会发展进步中的淘汰物，我们更多地是靠网络、电视去 获取信息，收音机只在特定的时候会用到，比如考试时用来接收英语听力。课余

24、闲暇， 我们已经不会再用收音机去调自己喜欢的台，收听新闻、音乐或者故事，所以就在我们 认为收音机已经不是生活中的必需品时，也就没有去留意它的工作原理。虽然收音机的制作过程是很基础的理论，但这些基础理论也有基础的知识作铺垫。 在这之前学过的物理、电路、低频电子线路等课程的知识对于收音机的制作都是不可缺 少。所以学习是一种循序渐进的过程，不可以一蹴而就。如果之前的课程没有学好，对 于收音机原理的理解就会非常困难。在本学期学习通信电路原理时，觉得课程内容难度很大，不好理解。通过组装收音机， 发展在通信电路原理中曾经学习的章节都在收音机的原理中运用结合起来，最后形成了我们手中的成品。同时我也对曾经学过

25、的理论知识有了更深的理解。我也体会到理论知 识不免会很枯燥，但只要与实际结合起来，就会变得趣味十足，也会更好被我们吸收理 解。同时实践的过程也是检验我们是否真正理解理论知识的一种途径，只有当理论与实 践相结合起来，学习才会变得有趣，并且有意义。17参考文献：1 董在望：通信电路原理第二版北京：高等教育出版社，2002,P132-P1412 魏明：收音机的使用与维护，浙江科技技术出版社，1990,P67-P753 周惠潮：常用电子元件及典型应用，电子工业出版社，2005,P89-934 张魏：通信原理与通信技术，西安电子科技大学出版社，2004,P98-15 江力：通信原理，清华大学出版社，2007,P58-646 吴玲达、李国辉、史永焕：计算机通信，国防科技大学出版社，1999,P9-147 陶宏伟： 收录机原理与维修 电子工业出版社2007,P23-348 沈保所、候春萍：现代通信原理，国防工业出版社，2007,P3-99 王伟宏：收录机原理及电路分析 高等教育出版社2005,P12-21818