第四章超外差收音機原理

1、第四章第四章 超外差式收音機原理超外差式收音機原理第一節(jié)第一節(jié) 電磁波電磁波 聲波是由輻射震動產(chǎn)生的疏密波。人們說聲波是由輻射震動產(chǎn)生的疏密波。人們說話時，聲帶的振動引起周圍空氣共振，并也話時，聲帶的振動引起周圍空氣共振，并也340米米/秒的速度向四周傳播，稱為聲波。聲波頻率秒的速度向四周傳播，稱為聲波。聲波頻率在人耳能聽到的在人耳能聽到的20Hz-20KHz之間，如果要進行之間，如果要進行遠距離的傳播就必須要發(fā)出很高的聲音并且傳遠距離的傳播就必須要發(fā)出很高的聲音并且傳播很遠后會產(chǎn)生延遲。因此遠距離的聲波傳送播很遠后會產(chǎn)生延遲。因此遠距離的聲波傳送必須依靠載體來完成，這個載體就是電磁波。必須依

2、靠載體來完成，這個載體就是電磁波。 電磁波是電磁振蕩電路產(chǎn)生的，通過天電磁波是電磁振蕩電路產(chǎn)生的，通過天線傳到空中去，即為無線電波。電磁波不僅包線傳到空中去，即為無線電波。電磁波不僅包括無線電波，還包括光、括無線電波，還包括光、X射線、射線、射線等。射線等。電磁波的傳送速度為光速（電磁波的傳送速度為光速（3108米米/秒）。秒）。當無線電波在地球表面?zhèn)魉蜁r，其延時效應微當無線電波在地球表面?zhèn)魉蜁r，其延時效應微乎其微。因此，選擇電磁波作為載體是非常理乎其微。因此，選擇電磁波作為載體是非常理想的想的。電磁波電磁波 廣播節(jié)目的發(fā)送是在廣播電臺通過電磁波進行的。廣播節(jié)目的發(fā)送是在廣播電臺通過電磁波進行

3、的。節(jié)目的聲波，經(jīng)過電聲器件轉換成電信號，并由聲頻放節(jié)目的聲波，經(jīng)過電聲器件轉換成電信號，并由聲頻放大器放大然后通過調制器調制到振蕩器產(chǎn)生的高頻等幅大器放大然后通過調制器調制到振蕩器產(chǎn)生的高頻等幅振蕩信號中，經(jīng)過信號放大后送入發(fā)射天線，轉換成無振蕩信號中，經(jīng)過信號放大后送入發(fā)射天線，轉換成無線電波發(fā)射出去。廣播的接收是由收音機實現(xiàn)的。收音線電波發(fā)射出去。廣播的接收是由收音機實現(xiàn)的。收音機的接收天線收到空中的電波，調諧電路選中所需頻率機的接收天線收到空中的電波，調諧電路選中所需頻率的信號，檢波器將高頻信號還原成聲頻信號的信號，檢波器將高頻信號還原成聲頻信號(即解調即解調)，聲頻信號再經(jīng)過放大獲得

4、足夠的推動功率，最后經(jīng)過電聲頻信號再經(jīng)過放大獲得足夠的推動功率，最后經(jīng)過電聲轉換還原出廣播內(nèi)容。聲轉換還原出廣播內(nèi)容。 利用無線電波作為載波，對信號進行傳遞，可以用利用無線電波作為載波，對信號進行傳遞，可以用不同的裝載方式。在無線電廣播中可分為調幅制、調頻不同的裝載方式。在無線電廣播中可分為調幅制、調頻制兩種調制方式。制兩種調制方式。一、無線電頻譜一、無線電頻譜 通常無線電所指的是從極低頻通常無線電所指的是從極低頻10KHz到極到極超高頻的頂點超高頻的頂點30GHz，超出這個范圍的無線電，超出這個范圍的無線電頻譜的特性就有很大的不同，比如紅外線、可頻譜的特性就有很大的不同，比如紅外線、可見光、

5、紫外線、見光、紫外線、X射線等。而射線等。而10KHz到到30GHz的的頻譜可以劃分為七個區(qū)域，具體如下：頻譜可以劃分為七個區(qū)域，具體如下：極低頻低頻中頻高頻極高頻超高頻極超高頻10KHz30KHz300KHz3MHz30MHz300MHz3GHz30GHz 極低頻（VLF）一般指波長極長的電磁波，這類電磁波由于功耗高且對人體有一定的傷害，一般用于潛艇之間的相互聯(lián)絡。低頻（LF）一般指長波，常用語超遠距離的無線電通信，可以用作無線電導航，但這類通信正逐步被衛(wèi)星通信所取代。中頻（MF）通常是指中波，主要依靠地面波和天空波傳播，通信距離在幾百公里內(nèi)，可以作為本地無線電廣播、海上通信和飛機導航等。高

6、頻（HF）是指短波，主要依靠天空波進行傳播，可以用很小的功率借助天空波傳很遠的距離，主要用于國際無線電廣播、海上和航空通信等。極高頻（VHF）是指超短波，一般為直線傳播，有效距離短，常用于調頻廣播、電視、雷達等。超高頻（UHF）和極超高頻（SHF）一般指微波，主要用途有衛(wèi)星通信、移動通信、雷達定位測速、天文觀測等。 無線電頻譜作為一種資源，只有得到有效的利用就能為我們的生活提供很高的便利，但是破壞這種資源的話，會給我們的社會生活帶來很大的損失。比如干擾飛機導航、衛(wèi)星廣播、手機通話等事情也曾時常發(fā)生在我們周圍，所以我們要遵守無線電使用規(guī)則。從2001年12月6日起，我國開放民用對講機市場，使用4

7、00-410MHz，發(fā)射功率小于0.5瓦的民用對講機，無需辦理任何手續(xù)。但是一旦超過這個功率和頻段就需要向當?shù)氐臒o線電管理局申請，辦理相關手續(xù)。 全世界的無線電頻率，都是由國際電信聯(lián)合會所分配的。國際電信聯(lián)合會（ITU : International Telecommunication Union）是一個隸屬于聯(lián)合國的國際電信管理組織，定期召集各會員國開會決定無線電頻率的分配及使用，并且各個通訊標準就是由國際電聯(lián)制定的，比如3G標準、藍牙標準、無線網(wǎng)卡標準、衛(wèi)星通訊頻段等。二、振幅調制二、振幅調制，簡稱調幅，簡稱調幅 目前，調幅制無線電廣播分做長波、中波和短波三個大波段，分別由相應波段的無線電

8、波傳送信號。 1、長波（LW:Long Wave） （頻率：150kHz415kHz） 2、中波（MW:Medium Wave） （頻率：535kHz1605kHz） 3、短波（SW:Short Wave） （頻率：1.5MHz26.1MHz） 我國只有中波和短波兩個大波段的無線電廣播。中波廣播使用的頻段的電磁波主要靠地波傳播，也伴有部分天波；短波廣播使用的頻段的電磁波主要靠天波傳播，近距離內(nèi)伴有地波。三、頻率調制，簡稱調頻三、頻率調制，簡稱調頻 調頻制無線電廣播多用超短波調頻制無線電廣播多用超短波(甚高頻甚高頻)無線無線電波傳送信號，使用頻率約為電波傳送信號，使用頻率約為87MHz-108M

9、Hz，主要靠空間波傳送信號。主要靠空間波傳送信號。 目前，地面的廣播電視分做目前，地面的廣播電視分做VHF(甚高頻或甚高頻或稱米波稱米波)和和UHF(特高頻或稱分米波特高頻或稱分米波)兩個頻段。兩個頻段。在我國，在我國，VHF頻段電視使用的頻率范圍是頻段電視使用的頻率范圍是48.5MHz-300MHz，劃分成，劃分成1-12頻道，頻道，UHF頻頻段使用的頻率范圍是段使用的頻率范圍是470MHz-956MHz，劃分成：，劃分成：3-68頻道。它們基本上都是靠空間波傳播的。頻道。它們基本上都是靠空間波傳播的。國際上規(guī)定的衛(wèi)星廣播電視有國際上規(guī)定的衛(wèi)星廣播電視有6個頻段，主要頻個頻段，主要頻段是段是

10、12kMHz，也是靠空間波傳播。，也是靠空間波傳播。三、頻率調制，簡稱調頻三、頻率調制，簡稱調頻 調頻（調頻（FM）廣播頻率是在）廣播頻率是在VHF波段中劃波段中劃分出的一段，規(guī)定專門用于廣播。分出的一段，規(guī)定專門用于廣播。 電視信號的傳播也采用調頻方式，由于原電視信號的傳播也采用調頻方式，由于原理相近，因此可將調頻收音機接收頭作部分改理相近，因此可將調頻收音機接收頭作部分改動，使得收音機不僅能覆蓋動，使得收音機不僅能覆蓋87108MHz波段，波段，還能達到更低頻率或更高頻率，這樣就能接收還能達到更低頻率或更高頻率，這樣就能接收到電視伴音。到電視伴音。四、調幅和調頻的優(yōu)缺點四、調幅和調頻的優(yōu)缺

11、點 調幅（調幅（AM） 調頻（調頻（FM） 優(yōu) 點 傳播距離遠，覆蓋面大傳播距離遠，覆蓋面大電路相對簡單電路相對簡單 1.傳送音頻頻帶較寬（傳送音頻頻帶較寬（100Hz5000Hz） 適宜于高保真音樂廣播適宜于高保真音樂廣播2.抗干擾性強，內(nèi)設限幅器除去幅抗干擾性強，內(nèi)設限幅器除去幅度干擾度干擾3.應用范圍廣，用于多種信息傳遞應用范圍廣，用于多種信息傳遞4.可實現(xiàn)立體聲廣播可實現(xiàn)立體聲廣播 缺點1. 傳送音頻頻帶窄傳送音頻頻帶窄 （200Hz2500Hz），），高音缺乏高音缺乏 2.傳播中易受干擾，噪傳播中易受干擾，噪聲大聲大 1.傳播衰減大，覆蓋范圍小傳播衰減大，覆蓋范圍小第二節(jié)第二節(jié) 調制

12、調制 將音頻信號加載在高頻載波信號（通常用將音頻信號加載在高頻載波信號（通常用正弦波）上，經(jīng)過高頻放大后，通過天線發(fā)送正弦波）上，經(jīng)過高頻放大后，通過天線發(fā)送出去，就形成無線電廣播。出去，就形成無線電廣播。 音頻信號加載到載波信號上的過程，稱為音頻信號加載到載波信號上的過程，稱為調制。根據(jù)調制方式不同，分成調幅（調制。根據(jù)調制方式不同，分成調幅（AM）和調頻（和調頻（FM）。）。一、調幅（一、調幅（AM） 所謂調幅，就是使載波的振幅隨著調制信所謂調幅，就是使載波的振幅隨著調制信號的變化規(guī)律而變化，其實質就是將調制信號號的變化規(guī)律而變化，其實質就是將調制信號頻譜搬移到載波頻率兩側的頻率搬移過程。

13、經(jīng)頻譜搬移到載波頻率兩側的頻率搬移過程。經(jīng)過調制后的高頻已調波，其波形和頻譜都與原過調制后的高頻已調波，其波形和頻譜都與原來的載波不同，因此調制過程也就是波形和頻來的載波不同，因此調制過程也就是波形和頻譜的變換過程。譜的變換過程。 調幅波的特點是載波的振幅受調制信號的控調幅波的特點是載波的振幅受調制信號的控制作周期性的變化。其變化的周期與調制信號制作周期性的變化。其變化的周期與調制信號的周期相同，而振幅的變化與調制信號的振幅的周期相同，而振幅的變化與調制信號的振幅成正比。成正比。一、調幅（一、調幅（AM） 設調制信號為設調制信號為 U(t)=Umcost 載波信號為載波信號為 UC(t)=Uc

14、mcosct 調幅波的表示為調幅波的表示為: UAM(t)=Umo(1+macost)cosct 它保持著高頻載波的頻率特性，調幅它保持著高頻載波的頻率特性，調幅波振幅的包絡變化規(guī)律與調制信號的變化波振幅的包絡變化規(guī)律與調制信號的變化規(guī)律一致。規(guī)律一致。 二、調頻（二、調頻（FM） 使載波頻率按照調制信號幅值的改變而使載波頻率按照調制信號幅值的改變而改變的調制方式叫調頻。就是使載波的瞬時改變的調制方式叫調頻。就是使載波的瞬時頻率隨調制信號的規(guī)律而變化。已調波頻率頻率隨調制信號的規(guī)律而變化。已調波頻率變化的大小由調制信號的大小決定，變化的變化的大小由調制信號的大小決定，變化的周期由調制信號的頻率

15、決定。已調波的振幅周期由調制信號的頻率決定。已調波的振幅保持不變。調頻波的波形，就像是個被壓縮保持不變。調頻波的波形，就像是個被壓縮得不均勻的彈簧，調頻波用英文字母得不均勻的彈簧，調頻波用英文字母FM表示表示 調頻：使載波頻率按照調制信號幅值的改變而改調頻：使載波頻率按照調制信號幅值的改變而改變的調制方式變的調制方式 設調制信號為設調制信號為 U（t）= Umcost 載波信號為載波信號為 UC（t）= UCmcosCt 調頻時，載波電壓振幅度調頻時，載波電壓振幅度Ucm不變，而載波瞬時不變，而載波瞬時間頻率則隨調間頻率則隨調 制信號規(guī)律變化，即為制信號規(guī)律變化，即為 (t)=c+KfU(t)

16、=c+(t) 調頻波的表示式為調頻波的表示式為： 調制信號幅度最大時，調頻波最密，頻率最大；調制信號幅度最大時，調頻波最密，頻率最大；而當調制信號負的絕對值最大時，調頻波最稀疏，頻而當調制信號負的絕對值最大時，調頻波最稀疏，頻率最低。率最低。 )(cos0dttUKtUtUtfcFM 調頻波的波形，就像是個被壓縮得不均勻調頻波的波形，就像是個被壓縮得不均勻的彈簧，調制信號幅度最大時，調頻波最密，的彈簧，調制信號幅度最大時，調頻波最密，頻率最大；而當調制信號負的絕對值最大時，頻率最大；而當調制信號負的絕對值最大時，調頻波最稀疏，頻率最低。調頻波最稀疏，頻率最低。第三節(jié)第三節(jié) 超外差收音機原理超外

17、差收音機原理一、最簡收音機一、最簡收音機 LC諧振回路是收音機輸入回路，改變電容諧振回路是收音機輸入回路，改變電容C使諧振回路使諧振回路固有頻率與無線電發(fā)射頻率相同，從而引起電磁共振，諧振固有頻率與無線電發(fā)射頻率相同，從而引起電磁共振，諧振回路兩端電壓回路兩端電壓VAB最大，將該電波接收下來。經(jīng)高頻放大電最大，將該電波接收下來。經(jīng)高頻放大電路放大后，通過由二極管路放大后，通過由二極管D和濾波電容和濾波電容C1構成的檢波電路，構成的檢波電路，將調幅信號包絡解調下來，得到調制前的音頻信號，再將音將調幅信號包絡解調下來，得到調制前的音頻信號，再將音頻信號進行低頻放大，送到喇叭，就完全還原成可聞的聲波

18、頻信號進行低頻放大，送到喇叭，就完全還原成可聞的聲波信號。信號。 最簡最簡AM收音機（也稱高放式收音機）收音機（也稱高放式收音機）的工作原理，它簡單，但可行性、可使用性太的工作原理，它簡單，但可行性、可使用性太差，不適合日常使用。差，不適合日常使用。 由于高放式收音機中高頻放大器只能適應由于高放式收音機中高頻放大器只能適應較窄頻率范圍的放大，要想在整個中波頻段較窄頻率范圍的放大，要想在整個中波頻段535kHZ1605kHZ獲得一致放大是很困難的。獲得一致放大是很困難的。因此用超外差接收方式來代替高放式收音機。因此用超外差接收方式來代替高放式收音機。最簡收音機的缺點：最簡收音機的缺點：二、超外差

19、式收音機原理二、超外差式收音機原理 所謂超外差式，就是通過輸入回路先將電所謂超外差式，就是通過輸入回路先將電臺高頻調制波接收下來，和本地振蕩回路產(chǎn)生臺高頻調制波接收下來，和本地振蕩回路產(chǎn)生的本地信號一并送入混頻器，再經(jīng)中頻回路進的本地信號一并送入混頻器，再經(jīng)中頻回路進行頻率選擇，得到一固定的中頻載波（如：調行頻率選擇，得到一固定的中頻載波（如：調幅中頻國際上統(tǒng)一為幅中頻國際上統(tǒng)一為465KHz或或455KHz）調制）調制波。波。 超外差的實質就是將調制波不同頻率的載超外差的實質就是將調制波不同頻率的載波，變成固定的且頻率較低的中頻載波。在廣波，變成固定的且頻率較低的中頻載波。在廣播、電視、通訊

20、領域，超外差接收方式被廣泛播、電視、通訊領域，超外差接收方式被廣泛采用。采用。 在超外差的設計中，本振頻率高于輸入頻在超外差的設計中，本振頻率高于輸入頻率。用同軸雙聯(lián)可變電容器，使輸入回路電容率。用同軸雙聯(lián)可變電容器，使輸入回路電容C C1 1和本振回路電容和本振回路電容C C2 2同步變化，從而使頻率差同步變化，從而使頻率差值始終保持近似一致，其差值即為中頻，值始終保持近似一致，其差值即為中頻， 如接收信號頻率是：如接收信號頻率是：600kHz600kHz， 則本振頻率是則本振頻率是1055kHz1055kHz； 如接收信號頻率是：如接收信號頻率是：1000kHz1000kHz， 則本振頻率

21、是則本振頻率是1455kHz1455kHz；超外差式收音機的優(yōu)點超外差式收音機的優(yōu)點 超外差方式使接收的調制信號變?yōu)榻y(tǒng)一的超外差方式使接收的調制信號變?yōu)榻y(tǒng)一的中頻調制信號，在作高頻放大時，就可以得到中頻調制信號，在作高頻放大時，就可以得到穩(wěn)定且倍數(shù)較高的放大，從而大大提高收音機穩(wěn)定且倍數(shù)較高的放大，從而大大提高收音機的品質。的品質。 比較起來，超外差式收音機具有以下優(yōu)點：比較起來，超外差式收音機具有以下優(yōu)點： 1、接收高低端電臺（不同載波頻率）的靈敏、接收高低端電臺（不同載波頻率）的靈敏度一致；度一致； 2、靈敏度高；、靈敏度高； 3、選擇性好（不易串臺）。、選擇性好（不易串臺）。 4、整個接

22、收頻段范圍，輸出信號比較平穩(wěn)。、整個接收頻段范圍，輸出信號比較平穩(wěn)。第四節(jié)第四節(jié) 收音機工作原理收音機工作原理一、調幅一、調幅(AM)工作原理工作原理 調幅收音機由輸入回路、本振回路、混頻電調幅收音機由輸入回路、本振回路、混頻電路、檢波電路、自動增益控制電路（路、檢波電路、自動增益控制電路（AGC）及音）及音頻功率放大電路組成，如頻功率放大電路組成，如下下圖所示。圖所示。一、調幅一、調幅(AM)工作原理工作原理 輸入回路由天線線圈和可變電容構成，本輸入回路由天線線圈和可變電容構成，本振回路由本振線圈和可變電容構成，本振信號振回路由本振線圈和可變電容構成，本振信號經(jīng)內(nèi)部混頻器，與輸入信號相混合。

23、混頻信號經(jīng)內(nèi)部混頻器，與輸入信號相混合?；祛l信號經(jīng)中周和經(jīng)中周和455kHz陶瓷濾波器構成的中頻選擇回陶瓷濾波器構成的中頻選擇回路得到中頻信號。至此，電臺的信號就變成了路得到中頻信號。至此，電臺的信號就變成了以中頻以中頻455kHz為載波的調幅波。為載波的調幅波。 中頻信號進行中頻放大，再經(jīng)過檢波得到中頻信號進行中頻放大，再經(jīng)過檢波得到音頻信號，經(jīng)功率放大輸出，耦合到揚聲器，音頻信號，經(jīng)功率放大輸出，耦合到揚聲器，還原為聲音。其中，中放電路增益受還原為聲音。其中，中放電路增益受AGC自動自動控制增益控制，以保持在電臺信號不同時，自控制增益控制，以保持在電臺信號不同時，自動調節(jié)增益，獲得一致的收

24、聽效果。動調節(jié)增益，獲得一致的收聽效果。二、調頻（二、調頻（FM）工作原理）工作原理 調頻（調頻（FM）收音機由輸入回路、高放回路、）收音機由輸入回路、高放回路、本振回路、混頻回路、中放回路、鑒頻回路和音本振回路、混頻回路、中放回路、鑒頻回路和音頻功率放大器組成。如頻功率放大器組成。如下下圖所示。圖所示。 調調頻的接收天線以耳機的地線替代，也可直頻的接收天線以耳機的地線替代，也可直接插上配給的天線接插上配給的天線ANT，二者工作原理相同。調，二者工作原理相同。調頻廣播的高頻信號輸入回路直接經(jīng)電容頻廣播的高頻信號輸入回路直接經(jīng)電容C、L組成組成的的LC振蕩回路，實際上構成一帶通濾波器，其通振蕩回路，實際上構成一帶通濾波器，其通頻帶為頻帶為88MHz108MH