无线电与收音机

第七章

无线电与收音机无线电发明简史有线电报与无线电无线电波的波段划分与传播方式无电源收音机工作原理直接放大式收音机工作原理超外差式收音机工作原理电磁波传递能量

一．无线电发明简史1820年丹麦的奥斯特，“电生磁”现象1831年法拉第，“磁生电”。导线在磁场中运动。产生电流。1862.英.麦克斯韦(1831-1879)，在理论上预言电磁波的存在。麦克斯韦方程组。“变化的磁场能产生电场；变化的电场也能产生变化磁场。”不限于在导体中产生电流，在真空或介质中亦可。无形的波动—电磁波电磁波—变化的电场和磁场交替产生。并由近及远向四周传播。（比方：水波）电磁波的E、H分布图位移电流产生磁场麦克斯韦赫芝1887年，德国的亨利·赫芝（H·Hertz1857—1894），实验证明电磁波的存在。“以太”之谜接收器的改进。1890—1894。布兰利（法）、罗基（英，或译洛奇）：粉末检波器。赫芝实验

感应线圈感应线圈仿赫芝实验

马可尼（意大利Marconi1874-1937）。

1894年，140m1895年，1.7km1896年，专利1897年，20km

1909年，诺贝尔物理爱迪生曾嘲笑“异想天开”上图为马可尼实验装置电报机电池电磁铁敲击器粉末检波器电键感应圈马可尼实验

马可尼发送第一封无线电报的设备复制品

马可尼调谐器

~1910

阿·斯·波波夫（1859—1906）1895年5月7日，俄国的阿·斯·波波夫，展示其无线电接收机。雷电指示器，记录或打铃。1896.3，250m；第一份有内容的电报1897，640m；1899，17Km.。1906年去世。左图为波波夫实验装置雷电指示器1-粉末检波器2-电池3-继电器4-电铃5-电池6-电磁铁7-导线9-偶极子（天、地线）感应线圈

产生高压产生高压

示意图

电键按下时，低压线圈电流时断时续，产生感应电压，高压线圈产生高压（匝数比高）“火花”发报机“火花”发报机电路

“火花”发报机音频火花式无线电发射机交流发电机火花隙1901年12月12日，马可尼，越大西洋（3600km）通信，风筝天线400m高，电报机10kw功率。翌年他发射的无线电信息成功地穿越六千英里的距离，从爱尔兰传到阿根庭。电台增多，射频干扰严重。1900年马可尼发明调谐技术。提高选择性和灵敏度。元器件的进展。1904年弗莱铭发明真空二极管，检波效果优于粉末检波器。1906年德福雷斯特发明电子三极管，有放大作用，做成振荡电路。大大提高了灵敏度和选择性。与有线电报的竞争。莫尔斯发明有线电报。至19世纪末，已有很多线路，包括跨洋海底电缆。发展著名的7777号专利

这是首次超越大西洋通讯，马可尼架设在英国宝窦(POLDHU)的发射天线。美国鳕鱼角接收。高65米，被风吹倒，失败。改加拿大的纽芬兰，用气球与风筝30余只。1901年12月12日，马可尼(左)收到远从二千五公里外，横越大西洋而来的「滴滴滴」S字母，建立史上第一次越洋通讯。

莫尔斯发明有线电报。至19世纪末，已有很多线路，包括跨洋海底电缆到1850年时，美国拥有1.2万英里长的电报线路。第一条连通美国全国的电缆由西联汇款在1861年建成。1866年7月，第一条横越大西洋的电报海缆投入使用，西接美国特里尼蒂海湾，东连爱尔兰西海岸瓦伦西亚。

与有线电报的竞争

最早电报

设计之一

1753年摩尔逊

把一组金属线从一个地点延伸到另一个地点，每根金属线与一个字母相对应。1836:带有20个字母的菱形栅格（缺少的6个字母需要从讯息中省略掉）并在中间配有5个针脚。任何两个针脚的左右偏斜都会指向一个指定的字母。(6条线)库克、惠斯通五针式电报机莫尔斯电报机发送人类第一份电报的电报机电文：“上帝创造何等奇迹！”

敷设海底电缆的东方巨轮

莫尔斯电报机电文：“上帝创造何等奇迹！”电报机

示意图

莫尔斯电码莫尔斯电码是美国人莫尔斯发明的，由点（·）、划（—）两种符号组成。1、一点为一基本信号单位，一划的长度=3点的长度。2、在一个字母或数字内，各点、划之间的间隔应为两点的长度。3、字母（数字）与字母（数字）之间的间隔为7点的长度。.:短音念作"滴（di）":长音念作"答（da）"属于不均匀电码

-字符电码符号字符电码符号A·－N－·B－···O－－－C－·－·P·－－·D－··Q－－·－E·R·－·F··－·S···G－－·T－莫尔斯电码表H····U··－I··V···－J·－－－W·－－K－·－X－··－L·－··Y－·－－M－－Z－－··莫尔斯电码表数字电码符号标点符号电码符号1·－－－－呼救···－－－···2··－－－，·－·－·－3···－－；－·－·－·4····－：－－－···5·····“”·－··－·6－····？··－－··7－－···！－－··－－8－－－··'·－－－－·9－－－－·－－····－0－－－－－()－·－－·－莫尔斯电码表特殊符号（同一符号）

AR：·—·—·（停止，消息结束）AS：·—···（等待）K：—·—（邀请发射信号）（一般跟随AR，表示“该你了”）SK：···—·—（终止，联络结束）BT：—···—（分隔符）

莫尔斯

快机

发报局用专用的凿孔机先在纸带上凿出与电文字符相对应的圆孔，再把这种凿孔纸带在莫尔斯电码自动发报机上发送，收报局则用波纹收报机在纸带上录出点划电码，其通报速率可以比人工发报快几倍到20倍左右。

波纹符号五单位电码均匀电码，每个字符由长度相等的五个电脉冲组成有25即32种不同的组合代表字母，又可代表数字和标点符号。电传打字机是采用五单位电码的电报机电传打字机是采用五单位电码的电报机

1857年召开的第一届国际电报大会

说与听都用一个带振动的电磁铁，听的时候扣在耳朵上，当受话器用，说的时候放在嘴前，当送话器用，很不方便,而且距离很近。

贝尔发明电话S.O.S.是国际莫尔斯电码救难信号，并非任何单字的缩写。鉴于当时海难事件频繁发生，往往由于不能及时发出求救信号和最快组织施救，结果造成很大的人员伤亡和财产损失，国际无线电报公约组织于1908年正式将它确定为国际通用海难求救信号。这三个字母组合没有任何实际意义，只是因为它的电码...---...（三个圆点，三个破折号，然后再加三个圆点）在电报中是发报方最容易发出，接报方最容易辨识的电码。

在1908年之前，国际公海海难求救信号为C.Q.D.。SOS、CQD1912年，泰坦尼克号事件，发出SOS。在“泰坦尼克“号撞上冰山之前的几小时里，其它船只已经发出警告：“北纬42度至41.5度，西径49度至50.3度发现巨大冰群和巨型冰山。”可惜，这一生命攸关的信号，“泰坦尼克”号的报务员无法收到，因为他正忙于为有钱的乘客发送私人电报。电讯室接到七份电报：“冰块，大片冰块!”但这电讯并没有引起船长的注意。当“泰坦尼克”号撞上冰山下沉之际，发报员一遍又一遍地发出求救信号，同样可惜，周围的船只也无法收到，因为报务员都已进入梦乡。此时此刻，只有一个人收到了“泰坦尼克”号的呼救信号，他就是后来因此而一度闻名于世的救世英雄萨洛夫。他远在纽约市澳纳梅克大楼楼顶上，正在无线电接收台前工作。他果断地立刻通过无线电广播向全世界通报这一举世震惊的消息，这才启动了“近水扑远火”的营救。遗憾的是，“泰坦尼克”号终于葬身大海，1500名乘客丧生，705人获救。时间定格于：1912年4月15日凌晨。初生的电信和“泰坦尼克”号的关系令人寻味。CQD

泰坦尼克海难发生初期，其他船只和救助组织之所以没有能够及时组织施救，主要是因为他们不明白船上发报员开始发出的过时的C.Q.D.求救信号。直到整个船只都快没入大海才发出了S.O.S.求救信号。，“泰坦尼克”号发出了“CQDMGY”的呼救信号有人说是“ComeQuicklyDanger”，MGY是”泰坦尼克”号的无线电呼叫代号。英国的无线电操作员很少使用SOS信号，他们更喜欢老式的CQD,第二天才被附近的加利福尼亚号收到无线电广播

调制：音频加到等幅高频电磁波上。解调：音频从调制电磁波中取出。也称检波。1906，美国费辛敦。传送语言、音乐试验。1914，报话机，一次大战~50’s电子管式，大型。1915，俄，200KW.电台，实现彼德堡—沙皇村的无线电话。1916，越洋电话。1908，.纽约，无线电转播音乐会。1919，英、无线电广播。1922.，美，纽约，无线电广播。1923，法，埃菲尔铁塔作天线。至1925，美578个电台。1926，英20kw电台。费辛敦右图为1919年美国马可尼公司的6.5千瓦广播发射机1922，美，最便宜的收音机（矿石）25.50美元；高级的32.50~47.00美元；豪华型五个管，401美元。1923，中国上海开始无线电广播。上海亚美公司开始生产收音机。1939，延安新华广播电台。业余电台短波，业余爱好者发现的（1920’s）。靠电离层反射。发展技术。服务公众。和平。友谊。救灾。排难。抢险。“经正式核准的，出于个人兴趣，不是出于商业目的，进行自我训练，相互通信和技术研究的无线电通信业务”。如下棋、钓鱼一样，业余无线电是一种爱好。在全世界不分年龄、性别、身份，上至国家元首（前约旦国王候赛因，前印度总统拉.甘地）；下至上学的中学生，都可以借助电波作媒介，平等地利用业余无线电进行交流。1。无线电波段的划分

名称fλ应用

低频（LF）30~300KHZ10000~1000m导航、通信

中频(MF)300~3000KHZ1000~100m广播

高频(HF)3~30MHZ100~10m电报、广播

基高频(VHF)30~300MHZ10~1m雷达、电视、无线电导航

基高频(VHF)30~300MHZ10~1m雷达、电视、无线电导航特高频(HF)300~3000MHZ100~10cm雷达、导航、电视、中继特高频(SHF)3G~30∽HZ10~1cm雷达、导航、电视、中继波段频率(MHz)电台间隔用途LF(LW)120-300KHz——长波调幅广播MF(AM)525KHz-1605KHz9KHz中波调幅广播HF(SW)3.5-29.7MHz9KHz短波调幅广播及单边带通讯广播波段VHF(FM)88-108MHz150KHz调频广播及数据广播VHF48.5-92MHz8MHz电视及数据广播VHF167-223MHz8MHz电视及数据广播UHF223-443MHz8MHz电视及数据广播UHF443-870MHz8MHz电视及数据广播关于电磁（电离）辐射电磁辐射电离辐射无线电管理委员会

国际电信联盟ITU

1865年5月17日（国际电信日），法、德、俄、意、奥等20个欧洲国家的代表在巴黎签订了《国际电报公约》，国际电报联盟（InternationalTelegraphUnion，ITU）也宣告成立。1906年，德、英、法、美、日等27个国家的代表在柏林签订了《国际无线电报公约》。1932年，70多个国家的代表在西班牙马德里召开会议，将《国际电报公约》与《国际无线电报公约》合并，制定《国际电信公约》，并决定自1934年1月1日起正式改称为“国际电信联盟”（InternationalTelecommunicationUnion）。2．无线电波的传播方式

(1）地波：主要传长波和中波，波长越短，衰减越大，短波衰减大（2）天波：主要为短波（3~30MHz），中波（300KHz~3MHz）亦可

（3）空间波：超短波、微波。

电离层:太阳紫外线、X线及宇宙射线辐射，空气电离成离子D层：60~80KmE层：100~120KmF1层：200KmF2层：200~900Km短波波段收听效果波长－频率MHz白天收听11m25.6

-

26.1

很少使用13m21.45-21.85冬天效果最好;其他季节也好16m17.48-17.90全年优秀(通常日落前三个多小时内效果很好)19m15.10-15.80全年白天最佳波段(通常日落前三个多小时内效果很好)22m13.57-13.87应该是一年好的波段.25m11.60-12.1０最佳时刻日出、日落两小时前后夜晚收听19m

夏季晚上经常效果较好22m13.57-13.87MHz夏季使用25m最佳时刻日出、日落两小时前后31m9.400-9.90MHz

最佳全年夜晚波段,从日落两小时前直到深夜.41m7.100-7.60MHz天黑以后.全年晚上收听效果好49m5.80-6.20MHz

天黑后.全年晚上最佳波段传播方式短波在电离层的传播（此图有无错误？）长波电台地下电台左：收音机改装的收报机右：自制的发报机（李白电台）利用无线电作弊已进入高科技时代微型口腔骨传导耳机3．无线电信号的传送

传送语言、音乐、图像。音频、视频信号变为电讯号→发射无线→电磁波。要有效辐射电磁波能量，发射天限长度应=1/2电磁波长。⑴调幅方式（AM）⑵调频方式（FM）阿姆斯特朗1933年发明的频率调制方法。1941年元旦，美国25家调频电台同时开业，在世界上首先开始了调频广播。。调幅波

调频波载波调频波调幅波调制波加载与卸载无线电广播信号的发送4．无线电波的接收

组成：天线—接收空间电磁波，产生感应电动势。调谐电路—选择不同频率的电台信号。检波电路—即解调。从高频信号中分离出音频信号。年

代

收音机基本电路和常用信号放大元件

主要民用广播制式和波段

1920-1960年代

1950-1970年代

1970-1980年代

1990年代电子管电路/直放式，外差式

晶体管电路/外差式，多次变频

集成电路/外差式，多次变频，数字调谐

集成电路/外差式，多次变频，数字调谐长波/中波/短波

中波/短波/调频

中波/短波/调频

中波/短波/调频/数字广播三．直放式收音机

无电源收音机——矿石收音机。矿石（天然的二极管）具有单向导电性。有人发现了很多不同的两种导电体接触点具有单向导电性能，其中黄铜丝与方铅矿、黄铜矿与钢丝的接触点性能突出，被用作检波器的首选，称矿石检波器，使用矿石检波器的收音机便是矿石收音机了。

C1LC耳机天线矿石地线矿石收音机电路检波电路的基本原理：当输入电压大于电容上电压时，电容充电，输入电压小于电容器上电压时，电容放电，充电快，放电慢，达到平衡时，电容上的电压将会不失真地跟随已调波的包洛线变化，再经隔直就会输出调制波信号。检波原理20年代的矿石收音机内部结构活动矿石矿石收音机矿石收音机（仿古制作）直放式直放式即在矿石机的基础上加放大电路。缺点是高、低频的放大量不一致。频率f高时、放大下降。收高、低频的电台效果很不一致。直放式有一种提高灵敏度、选择性的方法——再生电路。1921年美国的费里斯特发明来复式电路节省元器件，“一管多用”。如电子管有一种复合管——二极五极管，一管三用：高频放大、检波、低频放大。一只晶体管兼高频放大和低频放大。功放再生再生式收音机输入回路高频放大低频放大功率放大检波再生来复式收音机来复式二管机电路机殼為1935-1939年左右產品.30年代日本四管再生式四．超外差式接收机

为克服直放式高低频端放大不一致灵敏度不均匀，对元器件及电路要求高的问题，出现一种超外差式接收电路。超外差电路将外来信号统一变成一个固定频率的信号进行放大。此频率即为中频。调幅收音机中频为465KHz。（调频为10.8MHz，电视为38MHz）。收音机接收不同频率的信号都具有相同的放大能力。中放电路还能根据外来信号的强弱自动调整放大倍数，使弱信号得到增强，强信号放大倍数减少，对不同强弱的电台接收效果趋于一致。1900年马可尼发明调谐回路，提高了灵敏度和选择性。但高频放大电路带来一系列困难。调谐困难、结构复杂，易出现前后级反馈。1912年，美国的阿姆斯特朗提出超外差接收原理。1901年，美国的费辛顿，为了使人可听到滴滴答答的电码声提出外差法。在电报接收机中预先产生一个频率比接收信号高一个音频的信号f2（称为本机振荡信号），f2=f1+音频，f1为接收的无线电信号，经混频后产生一个差频信号即音频信号，就可听到了。f2-f1=f1+音频-f1=音频。输入回路混频电路本机振荡f1f2=f1+音频f2—f1=

音频外差法差拍原理

合成电压幅值变化包络线的频率f0=f2-f1

超外差法输入回路混频电路本机振荡f1f2=f1+中频f2—f1=

中频选频电路（中周）中频变频电路

（本振+混频）超外差式，就是将外差式中的“差频”（音频）信号改为超音频。频率比音频高得多（465KHZ），但仍比接收的外来信号低得多。此频率即中频。本机振荡信号自动跟踪外来信号，差频始终保持为中频。1920’S后生产超外差式收音机。是一项重大的发明，奠定了现代无线电接收理论的基础。以后的电视、微波通信，卫星通信、遥测、导航、雷达等均用此法。进展：二次变频二次变频

镜频干扰:当振荡频率与外来信号频率相差一个中频频率（465kHz）时，信号通过中频放大器获得放大:f振－f信＝f中如果外来信号频率比振荡频率高一个中频:f镜－f振＝f中，同样也能通过获得放大。

两式相加可得f镜＝f信＋2f中，如下图：

|---465kHz---|---465kHz---|

f信f振f镜

例:f信=550kHz，f振=1015kHz，f镜=1480kHz二次变频：先将电台信号变频到第一中频（如10.7MHz），再将该第一中频通过第二次变频变换到通常的465kHz即第二中频。以15480kHz为例，第一中频为10.7MHz，那么本振频率为26180kHz，镜频为36880kHz，远高于15480kHz，，短波II接收范围在7～22MHz的最高段也还差14MHz，应该是都被抑制了。

直流收音机

美国ZENITH無線電收音機50年代

NATIONAL（乐声）真空管收音機（直流）

手摇发电木制品家用无线电收音机MG-21C

AM·FM2与TV(1～12ch)，内有充电器，手动发电后能使用8-10小时

手摇发电收音机（照明、收音机、手摇发电）

AM:540～1600KHz

FM:76～108MHz(TV1～3ch)

户外收音机手表收音机

二波段六灯收音机-海燕D322-1

内部结构东方红--八灯六波段琴键式收音机

牡丹941-A/C型9晶体管3波段收音机

牡丹941-A/C型9晶体管3波段收音机

（二）超外差式收音机组成及工作原理

组成：1。输入调谐回路2。变频电路]3。中频放大4。检波电路5。自动增益控制电路（AGC）6。低频放大7。功率放大

超外差式收音机流程框图输入电路扬声器混频电路VT1输入电路功率放大VT5、6中频放大VT2本机振荡检波电路VT3低频放大VT4AGC流程框图及各级增益1．输入调谐回路磁性天线线圈T1的ab端与可变电容器CA。构成LC调谐回路，选出需要的信号。2．变频电路本机振荡：VT1、T2、可变电容器CB组成振荡电路，产生一个高出接收信号频率f外一个中频频率（465KHz）的等幅振荡信号。混频电路：由VT1完成。本振，混频合称变频，，（也有分成两个管来完成的）。混频产生多个频率信号：差频f本—f外、还有f本+f外、f本、f外等。选频电路：中频变压器（中周）T3的初级线圈和与之并联的电容器，谐振于465KHz，使中频通过，其他信号被抑制。变频管VT1465KHzCACB选频器（中周）振荡回路输入回路变频原理图T3T1T2双连可变电容器3．中频放大电路：由中周T3、T4、中放晶体管VT2组成,放大中频信号，T3、T4起选频作用。4．检波电路：本机由三极管VT3完成，兼有一定的低频电流放大作用。VT3的发射结（PN结），具有二极管功能，进行检波。C5傍路高频（中频）成分。音频成分通过电位器RP。三极管做检波有一定的失真。5．自动增益控制电路（AGC）：使收强台时中放倍数↓；收弱台时中放倍数较高。这样强弱台接受效果较一致。选频器（中周）选频器（中周）中放管VT2AGC控制电压强台时VT2放大弱台时VT2放大T4T3中放选频器（中周）AGC形成电路去低频放大电路去中频放大电路控制中放增益VT3音量调节检波与自动增益控制6．低频放大：由低频放大晶体管VT4完成。RP控制大小。7．功率放大由输入变压器T5、低频放大晶体管VT5、VT6轮流工作，组成甲乙类推挽式功率放大器。OTL（无输出变压器）方式。

低放、功放T5VT4VT6VT5BLC9信号倒相低频放大功率放大音频信号输入收音机技术指标1、