1、收音機原理與實習,物理與電子學院 2007-8-18,一、無線電波的傳播方式,1、地波 沿地球表面附近的空間傳播的無線電波叫地波。 2、天波 依靠電離層的反射來傳播的無線電波叫做天波。 3、沿直線傳播的電磁波 是沿直線傳播的。,二、無線電廣播信號的類型及傳播,聲波在空氣中傳播速度慢（約340 m/s），衰減快，傳播距離短。 把聲音信號變成電信號 將聲音信號調(diào)制到高頻載波（單一頻率的等幅振蕩波形）上，以電磁波形式從天線發(fā)射出去。,無線電廣播信號的類型及傳播,調(diào)幅（AM）是使載波的振幅隨調(diào)制信號的幅度變化而變化，該過程如下圖所示。,無線電廣播信號的類型及傳播,調(diào)頻（FM）是指在調(diào)制過程中使載波的頻

2、率隨調(diào)制信號幅度變化而變化，波形變化如下圖所示。,一、無線電廣播信號的類型及傳播,中波廣播的頻率范圍為5351605 kHz，該波段的電磁波主要沿地表進行傳播。 短波的頻率范圍為330 MHz，它主要靠距地面50400 km左右的高空電離層的反射進行傳播，傳播距離較遠。 調(diào)頻廣播的頻率范圍為88l08 MHz，屬于超短波波段。由于它只能在空間直線傳播，因此它的傳播距離較近。,一、無線電廣播信號的類型及傳播,一個調(diào)幅廣播頻道所占帶寬為 9千赫，因而傳送的聲音信號最高頻率約4.5千赫 。 一個調(diào)頻廣播頻道所占帶寬為200千赫，聲音信號最高頻率可達15千赫，因而保真度高。,頻譜資源的利用,通常使用的

3、無線電波的波長范圍從幾毫米到幾千米，根據(jù)波長或頻率把無線電波分成幾個波段，如下表所示：,三、初識收音機,1調(diào)幅式收音機,2調(diào)頻式收音機,收音機的主要性能指標,1頻率范圍：指收音機所能接收到的廣播電臺信號的頻率寬度。 2靈敏度：指收音機接收微弱廣播信號的能力。 3選擇性：指收音機區(qū)分相鄰電臺的能力。 4保真度：指收音機重放出來的聲音信號保持原來聲音真實程度的能力。 5、輸出功率：輸出功率是指收音機輸送給揚聲器的音頻信號的功率,收音機的正確使用,1正確使用電源 2選好收聽波段 3正確使用天線 4調(diào)節(jié)調(diào)諧旋鈕 5正確使用音量調(diào)節(jié)旋鈕,礦石收音機 最早的收音機，也是最簡單的收音機形式。 只使用一個線圈

4、（自己繞制，相當于調(diào)諧電路）和一塊礦石（具有二極管特性，實現(xiàn)檢波功能）來實現(xiàn)。 礦石收音機還有一個特點：不用電！ （用耳機收聽）,調(diào)幅收音機的原理,調(diào)幅收音機的原理,直放式（來復再生式）收音機,易于安裝調(diào)試，成本低，但它 的靈敏度低，選擇性不太好。,調(diào)幅收音機的原理,超外差式收音機,調(diào)幅收音機的原理,超外差式收音機電路的主要特點,超外差式收音機能把接收到的頻率不同的電臺信號都變成固定的中頻信號（我國的標準是465kHz),再由放大器對這個固定的中頻信號進行放大。 優(yōu) 點：靈敏度高，選擇性好，音質(zhì)好（通頻帶寬）、工作穩(wěn)定（不容易自激） 缺點：鏡像干擾，中頻干擾，互調(diào)干擾,調(diào)幅收音機的電路分析,一

5、、調(diào)諧回路（輸入回路） 就是用線圈與可變電容器并聯(lián)形成的調(diào)諧回路。調(diào)諧回路的電感和電容參數(shù)決定了頻率調(diào)諧范圍。 為了獲得滿意的效果，常常借用天線。天線一般不是直接接到調(diào)諧回路上，而常常是借線圈或電容耦合到調(diào)諧回路中 。,調(diào)諧回路,調(diào)諧回路是由可變電容 Ca、Cat 和天線線圈 Lab 組成。調(diào)節(jié)可變電容 C 可使 LC 的固有頻率等于電臺頻率，產(chǎn)生諧振，以選擇不同頻率的電臺信號。再由 Lcd 耦合到下一級變頻級。,調(diào)幅收音機的電路分析,二、變頻回路,回路組成： 由混頻、本機振 蕩和選 頻三部 分電路 組成。,變頻級,變頻作用：變頻級是以晶體管 Q1 為中心，它兼有振蕩、混頻兩種作用。 它的主要

6、作用是把輸入的不同頻率的高頻信號變換成固定的465kHz 的中頻信號。,本振回路,本振條件： 正反饋 (相位條件） 幅 度 (反饋量要足夠大） 由晶體管 Q1 、可變電容 Cb 、振蕩變壓器（簡稱中振或短振) B2 和電容 C2構(gòu)成變壓器反饋式振蕩器。它能產(chǎn)生等幅高頻振蕩信號，振蕩頻率總是比輸入的電臺信號高 465kHz。,選頻電路,由B3的初級線圈和諧振電容C 組成并聯(lián)諧振電路，它的諧振頻率在465kHz，對 465kHz 的中頻信號產(chǎn)生最大的電壓，并且通過次級線圈耦合到下一級去。,統(tǒng)調(diào),在改變調(diào)諧回路的諧振頻率時（選擇所要收聽的電臺時），必須同時調(diào)整振蕩回路的振蕩頻率，這樣才能得到固定的中

7、頻信號。在收音機中，上述兩個回路是采用一只同軸雙連可變電容（Ca、Cb）進行調(diào)整的。常用的雙連可變電容是等容式的。使用等容雙連可變電容時必須在本機振蕩回路中的可變電容 Cb 上并聯(lián)一個小電容 Cbt，適當?shù)剡x取 Cbt，以便使兩個回路得到較好的統(tǒng)調(diào)。,統(tǒng)調(diào),為什么會始終相差465KHz呢？,統(tǒng)調(diào),在低頻端本機振蕩回路的振蕩頻率和輸入諧振回路的諧振頻率相差465 kHz,則雙連從0旋到180過程中,其余各點都不滿足fL=fc+465kHz，也就是說只有低頻端一點跟蹤。,只有在中間一點(雙連旋在90角左右) 跟蹤。,統(tǒng)調(diào),1、兩點 統(tǒng)調(diào) 2、三點 統(tǒng)調(diào),中頻放大電路,經(jīng)過變頻級變換成 465 千赫

8、的中頻信號通過中頻變壓器 L3 耦合至 Q2 基極，經(jīng)過 Q2放大后由第二只中頻變壓器 L4 耦合到 Q3 進行第二次中頻放大，Q3 既是第二中放的放大管，又是檢波級，經(jīng) Q3 放大后的中頻信號利用 Q3 的 be 極的 PN 結(jié)的單向?qū)щ娞匦赃M行檢波。,返回,中頻放大作用,輸入電臺信號與本振信號差出的中頻信號 f 恒為某一固定值465kHz ，它可以在中頻“通道”中暢通無阻，并被逐級放大，即將這個頻率固定的中頻信號用固定調(diào)諧的中頻放大器進行放大。而不需要的鄰近電臺信號和一些干擾信號與本振信號所產(chǎn)生的差頻不是預定的中頻，便被“拒之門外”，因此，收音機的選擇性也大為提高。,檢波,檢波電路既有二極

9、管檢波，也有三極管檢波。 該電路利用 Q3 的 be 極單向?qū)щ娞匦宰鳛闄z波二極管用，C5、C6 是中頻濾波電容，W1 是檢波負載，兼音量控制電位器，檢波后的音頻信號由電位器的滑動臂經(jīng)隔直電容 C7 送至低頻放大器。,圖,自動增益控制,1.元件組成 主要由 R3、C4 組成 2.作用 當電臺信號發(fā)生強弱變化時,收音機輸出的功率或電壓幾乎不變,在接收強電臺時,不致使后級晶體管發(fā)生過荷失真. 3. 工作原理 檢波后，音頻信號的一部分，通過 R3 送回到第一中放管 Q2 的基極。由于 C4 的濾波作用，濾去了音頻信號中的交流成分，保留了直流成分。實際上送回到 Q2 基極的是音頻信號中的直流成分。當檢

10、波輸出的音頻信號增大的時候，Q3 的 IC3增大，Q3 的集電極電位就降低，通過R3，就會使 Q2 的基極電位降低，Q2 的集電極電流減小，Q2的放大倍數(shù)就會下降，從而保持檢波輸出的音頻信號大小基本不變，這樣就達到了自動增益控制的目的。,低頻放大電路,主要任務(wù)是把音頻信號進行放大，使功放級得到更大的音頻信號電壓，使收音機有足夠的音量。,功率放大級,把放大后的音頻信號進行功率放大，以推動揚聲器發(fā)出聲音。,整機電路,調(diào)頻收音機原理,由于頻率較高，從天線、高頻回路到各高、中頻放大器的調(diào)諧回路形式有所不同（中頻率也較高，定為10.7 MHz）。由于調(diào)制方式不同，解調(diào)采用鑒頻器。,鑒頻特性,在調(diào)頻信號中

11、心頻率fc上，輸出電壓UO0，當信號頻率偏離中心頻率升高、下降時，輸出電壓將分別向正負極性方向變化；在中心頻率fc附近，UO與f之間近似為線性，當頻率偏移過大，輸出電壓將會減小。,鑒頻的方法,斜率鑒頻器,先將等幅調(diào)頻信號送入頻率-幅度變換網(wǎng)絡(luò)，變換成幅度與頻率成正比變換的調(diào)幅-調(diào)頻信號，然后用包絡(luò)檢波器進行檢波，還原出原調(diào)制信號。,單失諧回路斜率鑒頻器,天線接收到的調(diào)頻信號與LC電路沒有“諧振”，而是處于“失諧”狀態(tài)。,單失諧回路斜率鑒頻器,并聯(lián)回路諧振頻率f0調(diào)離調(diào)頻波的中心頻率fc，使調(diào)頻信號的中心頻率fc工作在諧振曲線一邊上 。,自動頻率微調(diào)控制電路（AFC）,變?nèi)荻O管的結(jié)電容隨其兩端

12、的直流反相偏壓的變化而變化，反相偏壓越大，電容越小。,收音機準確調(diào)諧時，輸出電壓為0，即AFC為0。當混頻器輸出的中頻信號偏離10.7MHz，此時鑒頻器輸出一個與本振頻率漂移量成正比的誤差電壓，此電壓經(jīng)C2濾波后就得到AFC直流電壓，通過R1加在變?nèi)荻O管D1上，使D1反偏壓改變，導致D1等效電容改變。D1通過C1跨接在本振電路兩端，使本振回路電容改變，故本振頻率隨著改變，并使本振頻率回復到正確的本振頻率值，即AFC電路使本機振蕩器鎖定在所需的頻率上，保證了收音機的準確調(diào)諧。,限幅器,為什么要限幅？ 調(diào)頻收音機抗干擾能力要比調(diào)幅收音機強的主要原因，就是因為調(diào)幅收音機采用了限幅電路。無論是調(diào)頻信

13、號還是調(diào)幅信號，在傳播的過程中不可避免地要混入干擾信號，使其產(chǎn)生寄生調(diào)幅和寄生調(diào)頻，其中寄生調(diào)幅的影響是主要的，它對有用信號產(chǎn)生嚴重干擾。調(diào)幅收音機檢波時，除檢出有用的音頻信號外，同時也把干擾信號解調(diào)出來了。調(diào)頻收音機則不同，音頻信號反映在載波頻率的變化上，可以用限幅器將超過限幅電壓值的外來干擾及固有寄生調(diào)幅抑止掉。限幅后得到等副調(diào)頻波，其頻率隨時間變化的規(guī)律在限幅前后無任何變化，即無失真。,限幅器電路,在最后一級中頻放大器的集電極負載上，即調(diào)諧回路上并聯(lián)一個阻尼二極管D3，就組成了二極管限幅器。二極管的電阻隨信號電壓變化而變化，當信號電壓變化較大時，二極管的動態(tài)電阻隨之減小，使得中放的負載阻

14、抗減小，增益下降。同時，由于并聯(lián)諧振回路的電阻減小，使得品質(zhì)因數(shù)Q值下降，增益下降，即信號的幅值減小，從而起到限幅的作用。,本次實習的套件說明,本次實習收音機是AM/FM雙波段收音機。采用集成電路，除了低放電路以外，其他部分都用集成IC2003代替。如圖是2003內(nèi)部電路原理圖及引腳示意圖。,實習用收音機整機電路分析,AM部分,AM部分：由磁性天線接收到的信號通過16號引腳送到IC中，經(jīng)AM高頻放大后，與12號引腳送了的本機振蕩信號混頻后，經(jīng)4號引腳送出IC，4號引腳輸出的465MHz的中頻信號經(jīng)過表面濾波器（相當于中周）濾波后，送回IC的7號引腳。再經(jīng)中頻放大后送檢波器輸出（同時經(jīng)過AGC電路實現(xiàn)自動增益控制）。11腳輸出的音頻信號經(jīng)過后級的音