FMAM收音机原理及制作

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 级指导教师二一二年六月 目 录目 录1前 言21 通信的基本概念21.1 通信的定义21.2 几个名词：信息、消息、信号22 通信系统22.1 通信系统的组成22.2 通信系统的分类33 无线电波信号53.1 无线电波53.2 无线电发射与接收基本原理63.3 无线电波的发射64 调幅收音机74.1 收音机原理图74.2 超外差式收音机95 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126.1 变频电路的基本组成126.2

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138 检波电路148.1 检波电路的作用158.2 检波电路的要求158.3 检波原理159 调试15小结17参考文献：18前 言近几年来，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干扰的新对策，如：LDPC码、正交频分复用

3、（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，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

4、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是各种消息的电(光)信号，是信息具体的存载体。2 通信

5、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。发端设备传输介质（信道）接收设备信源噪声源信宿 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，从接收信号中

6、 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2.2.2 按传输信号类型分 ：2.2.2.1 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2.2.2.21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

7、散信号。如：数据信号、电报信号、PCM信号等。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。 图2.2.2.2-1 数字信号波形2.2.2.3 模拟通信系统：传输模拟信号的通信系统。频带信号基带信号基带信号图2.2.2.3-1 模拟通信系统模型2.2.2.4 数字通信系统：传输数字信号的通信系统图2.2.2.41 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引起变化的磁场，这样电场和磁场不断地相互

8、交替产生，就能把电磁场向周围空间传播。波长大于1mm，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。这个过程叫做调制。经过调制以后的高频振荡叫做已

9、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

10、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，它可以通过天线向空间辐射出去。 图 3.31 调幅、调频、调相3.3

11、.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 收音机原理图图4.11 收音机原理图图4.12 IC CXA1191M图4.13 IC CXA1191M表4.14 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111101红2221022橙333103黄444104绿5551050.5蓝6661060.25紫7771070.1灰888108 0.05白999109金0.15%银0.0110%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：它把接收的电台信号与本机振荡信

12、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图4.2.11 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，也被送到混频管。利用晶体管的非线性作用，这两种信号经

13、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，经变频级变频后，信号频率变为固定中频，能够

14、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谐回路，今天我们所讲的是中波磁性天线输入调谐回路。

15、5.2.1 中波磁性天线输入调谐回路的组成 图5.2.1-1 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520cm，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。 中波调谐线圈L1通常使用0.07mm*7的多股铜制纱包线，采用单层密线的方法制成。也可以用单股铜制漆包线绕制。一

16、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5.2.1.11 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的小型微调电容器，也可称为半可调电容器。 6 变频电路6.1 变频电

17、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f1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f1 、f2 的信号外，还将按照一定规律，输出频率为f1+f2 、f1f2 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。在输出端采用调谐回路，并使回路的谐振频率为465kH

18、z，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 输入信号频率 = 中频图6.2-1 变频电路的结构框图及图中各点的波形图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) 增益要高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

19、有两级中频放大器和三个中频变压器组成。检波中频变压器第一级中频放大器中频变压器第二级中频放大器中频变压器变频图7.31 中频放大电路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。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

20、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、残余的中频信号及音频包络三部分。利用C6、R6、C7构成型滤波电路，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8.31

21、 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120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30m2的房间放声响亮，表明达到功率输出要求。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。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。课余闲暇，我们已经不会再用收音机去调自己喜欢的台，收听