收音機(jī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、 高頻電子線路課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目 SD-105 七管半導(dǎo)體收音機(jī) 學(xué)院（部） 信息學(xué)院 專 業(yè) 通信工程 班 級(jí) 2011240401 學(xué)生姓名 張靜 學(xué) 號(hào) 33 指導(dǎo)教師 宋蓓蓓 ，利駿 目 錄一 、概括頁(yè)碼二 、收音機(jī)工作原理頁(yè)碼三 、各部分設(shè)計(jì)及原理分析頁(yè)碼 四 、實(shí)驗(yàn)仿真及結(jié)果頁(yè)碼五 、結(jié)論頁(yè)碼六 、心得體會(huì)頁(yè)碼七 、參考文獻(xiàn)頁(yè)碼調(diào)幅半導(dǎo)體收音機(jī)原理及其調(diào)試一 概述：收音機(jī)的發(fā)明人類自從發(fā)現(xiàn)能利用電波傳遞信息以來(lái)，就不斷研究出不同的方法來(lái)增加通信的可靠性、通信的距離、設(shè)備的微形化、省電化、輕巧化等。接收信息所用的接收機(jī)，俗稱為收音機(jī)。目前的無(wú)線電接收機(jī)不單只能收音，且還有可以接收影

2、像的電視機(jī)、數(shù)字信息的電報(bào)機(jī)等。 隨著廣播技術(shù)的發(fā)展，收音機(jī)也在不斷更新?lián)Q代。自1920年開發(fā)了無(wú)線電廣播的半個(gè)多世紀(jì)中，收音機(jī)經(jīng)歷了電子管收音機(jī)、晶體管收音機(jī)、集成電路收音機(jī)的三代變化，功能日趨增多，質(zhì)量日益提高。20世紀(jì)80年代開始，收音機(jī)又朝著電路集成化、顯示數(shù)字化、聲音立體化、功能電腦化、結(jié)構(gòu)小型化等方向發(fā)展。 1947年、美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了世界上第一個(gè)晶體管，從此以后開始了收音機(jī)的晶體管時(shí)代并且逐步結(jié)束了以礦石收音機(jī)、電子管收音機(jī)為代表的收音機(jī)的初級(jí)階段。 調(diào)幅收音機(jī)：由輸入回路、本振回路、混頻電路、檢波電路、自動(dòng)增益控制電路（AGC）及音頻功率放大電路組成輸入回路由天線線圈和可變

3、電容構(gòu)成，本振回路由本振線圈和可變電容構(gòu)成，本振信號(hào)經(jīng)內(nèi)部混頻器，與輸入信號(hào)相混合?；祛l信號(hào)經(jīng)中周和455kHz陶瓷濾波器構(gòu)成的中頻選擇回路得到中頻信號(hào)。至此，電臺(tái)的信號(hào)就變成了以中頻455kHz為載波的調(diào)幅波。中頻信號(hào)進(jìn)行中頻放大，再經(jīng)過檢波得到音頻信號(hào)，經(jīng)功率放大輸出，耦合到揚(yáng)聲器，還原為聲音。其中，中放電路增益受AGC自動(dòng)控制增益控制，以保持在電臺(tái)信號(hào)不同時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)增益，獲得一致的收聽效果。.二 總體方案收音機(jī)的基本工作原理圖1 超外差式收音機(jī)組成超外差式收音機(jī)是目前較普及的收音機(jī)，其方框圖如圖1所示：它是由天線、輸入回路、本機(jī)振蕩器、變頻器、中頻放大器、檢波器、低頻電壓放大器、功率放

4、大器等部分組成。天線：接收許多廣播電臺(tái)的高頻信號(hào)，天線線圈是繞在磁棒上（磁棒具有聚集電磁波磁場(chǎng)的能力）。輸入回路：選出其中所需要的電臺(tái)信號(hào)送入變頻級(jí)的基極，同時(shí)，由本機(jī)振蕩器產(chǎn)生高頻等幅波信號(hào)。本機(jī)振蕩器：提供本機(jī)振蕩器信號(hào)。變頻器：將天線回路的高頻調(diào)幅信號(hào)變成頻率固定的中頻調(diào)幅信號(hào)。中頻放大器：對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行放大。檢波器：對(duì)信號(hào)進(jìn)行幅度檢波，從而還原出音頻信號(hào)。低頻電壓放大器：對(duì)信號(hào)進(jìn)行電壓放大。功率放大器：對(duì)功率進(jìn)行放大。三 各部分設(shè)計(jì)及原理分析1輸入從天線到收音機(jī)第一級(jí)放大器之間的電路稱為輸入電路，它的作用是從天線感應(yīng)到的各種信息中把需要的信號(hào)選擇出來(lái)，并傳送到下一級(jí)電路，同時(shí)把其它不需

5、要的信號(hào)有效的進(jìn)行抑制。在收音機(jī)輸入時(shí),使用串聯(lián)諧振電路，如圖（二）2變頻器（混頻器）功能的電路稱為變頻器（或混頻器），如圖（三）混頻電路 圖（三）   本機(jī)振蕩和混頻合起來(lái)稱為變頻電路。變頻電路是以VT1為中心，它的作用是把從輸入回路送來(lái)的調(diào)幅信號(hào)和本機(jī)振蕩器產(chǎn)生的等幅信號(hào)一起送到變頻級(jí)，經(jīng)過變頻級(jí)產(chǎn)生一個(gè)新的頻率，這一新的頻率恰好是輸入信號(hào)頻率和本振信號(hào)頻率的差值，稱為差頻。例如，輸入信號(hào)的頻率是535kHz，本振頻率是1000kHz ，那么它們的差頻就是1000 kHz 535 kHz 465kHz；當(dāng)輸入信號(hào)是1605kHz時(shí)，本機(jī)振蕩頻率也跟著升高，變成2070k

6、Hz。也就是說(shuō)，在超外差式收音機(jī)中，本機(jī)振蕩的頻率始終要比輸入信號(hào)的頻率高一個(gè)465kHz。這個(gè)在變頻過程中新產(chǎn)生的差頻比原來(lái)輸入信號(hào)的頻率要低，比音頻卻要高得多，因此我們把它叫做中頻。3本振 高頻振蕩電路廣泛地應(yīng)用在電子系統(tǒng)及設(shè)備中。當(dāng)今隨著通信的飛速發(fā)展，對(duì)本振性能的要求也越來(lái)越高。有關(guān)振蕩器的理論、設(shè)計(jì)和技術(shù)在近年來(lái)也得到了不斷的發(fā)展。在射頻接收電路中，本地振蕩信號(hào)源（高頻振蕩器）一般采用正弦波振蕩器，如圖（4），對(duì)振蕩器提出的主要指標(biāo)為振蕩頻率和振蕩幅度的精確性與穩(wěn)定性。正弦波振蕩電路主要包括LC振蕩電路和RC振蕩電路。在要求本地振蕩信號(hào)頻率精度較高的應(yīng)用中，晶體振蕩器頻率穩(wěn)定度比陶瓷

7、振蕩電路要高，可以超過10 -5數(shù)量級(jí)。圖（4） 但由于受晶體晶片本身的局限，在幾百kHz頻段時(shí)的昌振體積就很大，不適用于小型化的無(wú)線尋呼接收機(jī)。由于SCA無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸信息是經(jīng)過兩次不同的調(diào)制（FSK調(diào)制和FM調(diào)制）后，與調(diào)頻廣播臺(tái)其它信息一起，由調(diào)頻電臺(tái)發(fā)射天線發(fā)射到空間的，所以FM-SCA無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸接收終端在接收到主載波的復(fù)合信號(hào)后，需經(jīng)過兩次解調(diào)才能還原出原來(lái)的數(shù)據(jù)信息，即：首先，通過天線接收且高頻放大后，經(jīng)第一次混頻、第一中頻濾波、第一次解調(diào)輸出SCA信號(hào)，此信號(hào)是FSK信號(hào)。然后，必須再進(jìn)行一次 解調(diào)才能還原出FM-SCA信息，即經(jīng)第二次混頻、第二中頻濾波、第二次解調(diào)、低通濾波，最

8、后得到數(shù)字信號(hào)。所以二本振電路在FM-SCA射頻接收電路中占有很重要的地位。然而，在SCA射頻接收電路中圖（5），根據(jù)超外差接收原理，其二本振聽頻率為522kHZ（67kHz+455kHz）。由于該頻段內(nèi)石英晶體的體積很大，不利于實(shí)現(xiàn)SCA射頻接收的小型化，因此，二本振電路采用了陶瓷振子振蕩電路電路圖二階本振電路 圖（5）本振就是LC振蕩器.用在超外差接收機(jī)中.超外差接收機(jī)中有一個(gè)振蕩器叫本機(jī)振蕩器.它產(chǎn)生的高頻電磁波與所接收的高頻信號(hào)混合而產(chǎn)生一個(gè)差頻,這個(gè)差頻就是中頻.如要接收的信號(hào)是900KHZ.本振頻率是1365KHZ.兩頻率混合后就可以產(chǎn)生一個(gè)465KHZ或者2200KHZ的差頻.接

9、收機(jī)中用LC電路選擇465KHZ作為中頻信號(hào).因?yàn)楸菊耦l率比外來(lái)信號(hào)高465KHZ所以叫超外差.對(duì)本振的要求：1,對(duì)振蕩頻率的選取有要求;要求振蕩器的振蕩頻率和幅度精度高,穩(wěn)定性好; 2,有鎖相環(huán),數(shù)字分頻、數(shù)字鑒相器等電路，保證極高的穩(wěn)定度,否則會(huì)產(chǎn)生本振頻率漂移; 3,都有鎖相環(huán)電路來(lái)保證本振頻率的穩(wěn)定度; 4,一般采用穩(wěn)定性好的晶體振蕩器 5,振蕩頻率高,易起振,振頻穩(wěn),振幅高,振蕩特性好; 6,本振電路多采用體積小、可靠性高的單片大規(guī)模集成數(shù)字頻率合成器, 7，電源可數(shù)模分開供電，接地及屏蔽良好,本振輸出端有帶通濾波器，使本振輸出雜波小。4 中放AGC為自動(dòng)增益控制,它的作用是當(dāng)信號(hào)源

10、較強(qiáng)時(shí),使其增益自動(dòng)降低;當(dāng)信號(hào)較弱時(shí),又使其增益自動(dòng)增高,從而保證了強(qiáng)弱信號(hào)的均勻性，有時(shí)需測(cè)AGC電路如圖（6）。AGC測(cè)試框圖 圖（6）第一中放加AGC控制,保證整級(jí)增益和穩(wěn)定性. 第二中放保證選擇性. 第三中放保證帶寬. 音頻信號(hào)是（Audio）帶有語(yǔ)音、音樂和音效的有規(guī)律的聲波的頻率、幅度變化信息載體。根據(jù)聲波的特征，可把音頻信息分類為規(guī)則音頻和不規(guī)則聲音。其中規(guī)則音頻又可以分為語(yǔ)音、音樂和音效。規(guī)則音頻是一種連續(xù)變化的模擬信號(hào)，可用一條連續(xù)的曲線來(lái)表示，稱為聲波。聲音的三個(gè)要素是音調(diào)、音強(qiáng)和音色。聲波或正弦波有三個(gè)重要參數(shù)：頻率 0、幅度A n 和相位n ，這也就決定了音頻信號(hào)的特

11、征。5 檢波 檢波，就像帶通濾波器一樣的性質(zhì)，靠外圍元件的配合，吸收所在性能范圍之內(nèi)波長(zhǎng)的頻率，其它信號(hào)被隔離。 檢波（也稱解調(diào)）二極管的作用是利用其單向?qū)щ娦詫⒏哳l或中頻無(wú)線電信號(hào)中的低頻信 號(hào)或音頻信號(hào)取出來(lái)，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體收音機(jī)、收錄機(jī)、電視機(jī)及通信等設(shè)備的小信號(hào)電路中，其工作頻率較高，處理信號(hào)幅度較弱。常用的國(guó)產(chǎn)檢波二極管有2AP系列鍺玻璃封裝二極管。常用的進(jìn)口檢波二極管有1N34/A、1N60等。檢波過程也是一個(gè)頻率變換過程，也要使用非線性元器件。常用的有二極管和三極管。另外為了取出低頻有用信號(hào)，還必須使用濾波器濾除高頻分量，所以檢波電路通常包含非線性元器件和濾波器兩部分。檢波 由

12、無(wú)線電臺(tái)發(fā)射出的是經(jīng)過調(diào)制的載有信號(hào)的電磁波，在調(diào)諧電路中因電諧振而產(chǎn)生的也是經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩電流這種電流通過收音機(jī)的耳機(jī)或揚(yáng)聲器，并不能使它們振動(dòng)而發(fā)聲下面介紹收音機(jī)中對(duì)調(diào)幅波的檢波，低通濾波器如圖（8） 低通濾波器容許低頻信號(hào)通過, 但減弱(或減少)頻率高于截止頻率的信號(hào)的通過。對(duì)于不同濾波器而言,每個(gè)頻率的信號(hào)的減弱程度不同。當(dāng)使用在音頻應(yīng)用時(shí),它有時(shí)被稱為高頻剪切濾波器, 或高音消除濾波器。低通濾波器概念有許多不同的形式，其中包括電子線路（如音頻設(shè)備中使用的hiss 濾波器、平滑數(shù)據(jù)的數(shù)字算法、音障、圖像模糊等等。低通濾波器在信號(hào)處理中的作用等同于其它領(lǐng)域如金融領(lǐng)域中移動(dòng)平均數(shù)所起的

13、作用；這兩個(gè)工具都通過剔除短期波動(dòng)、保留長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)提供了信號(hào)的平滑形式。 濾波器能在頻率的兩個(gè)邊緣處產(chǎn)生滾降。它在頻率的上端或下端處以外能陡峭地加以濾除（衰減）。三種類型的濾波器：低通 高通和帶通濾波器。 低通濾波器圖 圖（8）6 音頻功放理想的音頻功率放大器，如圖（9），真實(shí)的音頻功率放大器的輸出音頻信號(hào)總會(huì)有一點(diǎn)失真，并且疊加了噪聲（在正弦波上疊加了高頻雜波）。這種失真是較小的，從波形圖中也難看出來(lái)，只有用失真儀才能測(cè)出。波形的失真是由于在正弦波上加了多種高次諧波造成的 （如3次諧波、5次諧波等）所以稱為總諧波失真。理想的音頻功率放大器沒有諧波失真及噪聲，所以THD+N=0%。實(shí)際的音頻

14、功率放大器有各種諧波造成的失真及由器件內(nèi)或外部造成的噪聲，它有一定的THD+N的值。電容器在電力系統(tǒng)中是提高功率因數(shù)的重要器件；在電子電路中是獲得振蕩、濾波、相移、旁路、耦合等作用的主要元件。 一、電解電容在電路中的作用 1，濾波作用，在電源電路中，整流電路將交流變成脈動(dòng)的直流，而在整流電路之后接入一個(gè)較大容量的電解電容，利用其充放電特性，使整流后的脈動(dòng)直流電壓變成相對(duì)比較穩(wěn)定的直流電壓。在實(shí)際中，為了防止電路各部分供電電壓因負(fù)載變化而產(chǎn)生變化，所以在電源的輸出端及負(fù)載的電源輸入端一般接有數(shù)十至數(shù)百微法的電解電容由于大容量的電解電容一般具有一定的電感，對(duì)高頻及脈沖干擾信號(hào)不能有效地濾除，故在其兩端并聯(lián)了一只容量為0.001-0.lpF的電容，以濾除高頻及脈沖干擾 2，耦合作用：在低頻信號(hào)的傳遞與放大過程中，為防止前后兩級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響，常采用電容藕合為了防止信號(hào)中韻低頻分量損失過大，一般總采用容量較大的電解電容。四 實(shí)驗(yàn)仿真及結(jié)果1，（1）變頻電路的仿真圖（2）輸出結(jié)果 2，低頻電壓-功率放大電路（1）電路的仿真圖（2）輸出結(jié)果3，中放-檢波電路仿真圖（2）輸出結(jié)果五、 總結(jié) 通過這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該