FM与AM收音机原理与制作.doc
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1、如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流FM与AM收音机原理与制作【精品文档】第 16 页目 录前言11 无线电波信号的类型及传播11.1 无线电波的定义11.2 无线电波的类型11.3 无线电波的传播22 通信原理42.1 通信的定义42.2 通信的基本形式42.3 通信的分类62.4 信号的定义62.5 信号的分类62.6 信号的三要素72.7 通信的原理73 调制解调原理83.1 调制的概念83.2 调制的分类83.3 解调的概念93.4 调制解调的原理94 收音机工作原理124.1 收音机的发展124.2 收音机的种类124.3 收音机的工作原理135 基本原件的认识及测量155.1
2、电阻155.2 瓷介电容155.3电解电容165.4 发光二极管165.4高频变压器175.6 扬声器185.7 印刷电路板186 输入调谐回路工作原理197 变频放大电路工作原理198 中频放大电路工作原理209 检波电路工作原理2010 低放和功放工作原理2011 焊 接2011.1 装配前的准备工作及元器件初步测2011.2 按元件清单清点零件,分类放好。2011.3 用万用表初步检测元器件好坏。2011.4 焊 接2011.5 烙铁温度和焊接时间要适当2111.6 焊接方法2112 收音机调试2112.1 调整中频频率2112.2 调整频率范围2212.3 统调22参考文献:24FM/
3、AM收音机原理与制作前言集成电路具有体积小、功耗低、可靠性高、性能好以及易于使系统整机实现少调整和不调整 等优点,通信电路正迅速向急方向发展。不仅集总参数电路正在迅速集成化,分布参数电路也在 集成化。 随着集成电路设计与工艺技术的进步, 现在已有可能将一个电子系统或其子系统集成在 一个芯片上,称为系统集成。它改变了用通用元、器件组装电子系统的传统方法,而直接将系统 制作在芯片上,从而大大促进了系统、电路与工艺的结合。本次的组装的收音机具有调频、调幅两波段收音功能,调频采用 CD2003GP 与 D2822 集成电路、调幅采用分立元件,功放电路独立式设计而成,具有选择性好、灵敏度高,装配调试简单
4、,是学习电路原理的好选择。11 无线电波信号的类型及传播1.1 无线电波的定义无线电波是指在自由空间(包括空气和真空)传播的电磁波,其频率 300GHz 以下 (下限频率较不统一,在各种射频规范书,常见的有三 3KHz-300GHz, 9KHz-300GHz, 10KHz-300GHz)。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。在天文学上,无线电波被称为射电波,简称射电。1.2 无线电波的类型无线电波以每秒三十万公里的速度离开发射天线后,是经过不同的传播路径到达接收点的。人们根据这些各具特点的传播方式
5、,把无线电波归纳为四种主要类型。1.2.1 地波,这是沿地球表面传播的无线电波。沿大地与空气的分界面传播的电波,叫地面波或表面波,简称地波。其传播途径主要取决于地面的电特性。地波在传播过程中,由于部份能量被大地吸收,很快减弱,波长越短,减弱越快,因而传播距离不远。但地波不受气候影响,可靠性高。通常,超长波、长波、中波无线电通信,利用地波传播。一般来说,地波的传播距离可达20-30公里。1.2.2 天波,也即电离层波。天波是指由天线向高空辐射的电磁波受到天空电离层反射或折射后返回地面的无线电波。天波是短波的主要传播途径。短波信号由天线发出后,经电离层反射回地面,又由地面反射回电离层,可以多次反射
6、,因而传播距离很远(可上万公里),而且不受地面障碍物阻挡。但天波传播的最大弱点是信号很不稳定的,处理不好会影响通信效果。随着无线电通信新技术的不断涌现,天波传播弱点对短波通信的影响,正在逐步被克服。空间波,由发射天线直接到达接收点的电波,被称为直射波。有一部分电波是通过地面或其它障碍物反射到达接收点的,被称为反射波。直射波和反射波合称为空间波。1.2.3 散射波当大气层或电离层出现不均匀团块时,无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射,使一部分能量到达接收点,这就是散射波。在无线电通信中,运用最多的是“地波”和“天波”传播方式,这是用短波通信的必要条件。空间波和散射波的运用多见于超高频通信
7、,而地波传播一般只用于低波段和近距离通信。短波波段的远距离通信占据着极重要的位置。短波段信号的传播主要依靠的是天波,所以我们必需对电离层有所了解。1.3 无线电波的传播无线电波的传播途径可分为:地波传播、对流层传播、电离层传播。广播电视系统中的中波调幅广播,主要靠地波传播、夜晚天波参加传播;短波调幅广播主要靠天波;电视和调频广播靠空间波传播。 1.3.1 电波传播的途径 由发射天线幅射的能量,经过各种可能的途径到达接收天线。主要的传播途径如图1.3.1-1所示,它是按照离地面的高度而划分的。图 1.3.1-1 无线电波的传播途径图电离层传播:经过电离层的反射式散射到达接收点的电波。利用电离层反
8、射的波段是短波及夜晚中波。 对流层传播:经过对流层(距地面 10km以内的大气层)反射或散射的电波。超短波常利用对流层进行远距离的传播。此外,地面上的电视和微波波段的电波,从发射点直接到达接收点,收和发两端点处在直视范围内,称为直视传播。所以也把它归到对流层传播。地面直视传播,是由直射波和地面反射波组成的空间波传播的。 地波传播:它是指电波沿地球表面绕射的传播,长波沿地面绕射传播的本领最强。白天的中波广播也是靠地波传播。实际上,天线幅射出来的电波往往不是以单一形式,既有地波也有天波,但总是以一种传播形式为主。 1.3.2 天线电波的波段划分及各波段传播的特点 无线电波的频谱很宽,按频率的高低划
9、分为许多波段,见表1.3.2-1。表1.3.2-1 无线电波的波长和频谱表短波波长频率传播方式主要用途长波10000-1000m3KHz以下地波海上导航、气象报中波1000-100m300-3000KHz地波和天波广播中短波200m-50m1500KHz-6000KHz地波和天波调频无线电广波 电报 通信短波100-10m3-30KHz天波远距离短波通信米波10-1m30-300KHz直线传播电视、雷达、移动通信分米波10-1dm300-3000MHz直线传播对流层工散射通(30-60MHz)厘米波10-1cm3-30MHz直线传播数字通信、卫星通信、波导通信毫米波10-1mm30-300KM
10、Hz直线传播穿入大气层的通信3452 通信原理2.1 通信的定义通信就是信息和交换的过程。古代,人们通过驿站、飞鸽传书、烽火报警等方式进行信息传递。今天,随着科学水平的飞速发展,相继出现了无线电,固话,手机,互联网甚至可视电话等各种通信方式。2.2 通信的基本形式信源和信宿之间建立一个传递信息的通道。如图2.2-1所示:信息源发送设备信道接收设备受信者噪声源发送端接收端图2.2-1 通信的基本形式图信息源是消息的产生来源,它同时将消息变成电信号。根据信源输出的性质不同,信息源可分为模拟信源和离散信源。模拟信源(如电话机、电视摄像机)输出幅度连续的信号;离散源(如电传机、计算机)输出离散的符号序
11、列或文字。模拟信源可以通过信源变换为离散信源。随着计算机和数字通信技术的发展,离散信源的种类和数量愈来愈多(如PCM电话机、数字电视等),得到了广泛的应用。发送设备的作用是将信源产生的消息信号转换为适合于在信道中传输的形式。它所要完成的功能很多,如调制、放大、反射等。在数字通信系统中还要包括编码和加密。这里要着重指出的是调制在通信系统中所起的重要作用。由发信源发出的信号通常称为基带信号,它的特点是其频谱从零频附近开始延伸到某个通常小于几兆赫的有限值。基带信号可以直接在信道中传输,称其为基带传输(如直流电报、实线电话和有线广播等)。虽然基带传输系统是最简单的通信系统,但应用场合有限,并且对信道的
12、利用率不高。通常,大多数通信系统需要通过调制将基带信号变换为更合适在信道中传输的形式,即频带传输。无线通信系统是空间辐射方式来传送信号。由天线理论可知:只有当辐射天线的尺寸大于波长的1/10时,信号才能被天线有线有效地发射。调制过程可将信号频谱搬移到任何需要的频率范围,使其易于以电磁波的形式辐射出去。即使在有线传输时,有时也需经过调制使信号的频率和信道有效传输频带相适应。通过调制还可以实现信道的多路复用和提高系统的抗干扰能力。信道是传输的媒介,它的种类很多,概括起来有几种:有线信道和无线信道。信道的传输性能直接影响到通信质量。通信系统还要受到系统内外各种噪声干扰的影响,这些噪声来自发送设备、接
13、收设备和传输媒介等方面。图中的噪声源是将各种噪声干扰集中在一起并归结在一个框内,由信道引入,这样处理是为了分析问题的方便。接收设备完成发送设备的反变换,即进行解调、译码、解码等,将接收到的信号转换成信息信号。收信者把信息信号还原为相应的消息,这里所谓的收信者不一定是人,可以是其它终端设备。以上所述的是单向通信系统。但是在大多数场合下,信源兼为收信者,通信双方都要有发送和接收设备。2.3 通信的分类u 按传输介质:有线通信和无线通信。u 有线通信的传输介质:电缆和光缆。u 无限通信的传输介质:助电磁波在自由空间的传播来传递信号。u 按用户类型:公用通信和专用通信。u 按传输方向:单向传输和交互传
14、输。u 按信号分类:模拟通信和数字通信。u 按传输手段:光通信和电通信。2.4 信号的定义信号就是通信统为传送消息而对变换后传输的某种物理量,如:电信号、声信号、光信号。2.5 信号的分类信号分为模拟信号和数字信号模拟信号:是时间轴上幅度连续的信号,通常用正弦波来表示。数字信号:是时间轴上幅度离散的信号,通常用0、1来表示。模拟通信的优点:直观,易实现。模拟通信的缺点:保密性差,抗干扰能力弱。数字通信的优点:保密性好,抗干扰能力强,可采用再生中继,实现高质量的远距离通信,灵活性高,能适应各种通信业务的要求,可以很方便地与现代数字计算机相连接,数字信号易于加密,便于集成化。数字通信的缺点:点带宽
15、,技术要求复杂。2.6 信号的三要素信号的三要素是指幅度、频率、相位幅度:是指事物发展所达到的追高点与平均位置的距离,用字母A表示。频率:是指每秒内波形变化的次数,用字母f表示,单位是Hz。 相位:是指反映交流电在任何时刻的状态的物理量,用字母W表示。2.7 通信的原理2.7.1 常规双边带调制(AM) 常规双边带调制就是标准幅度调制,它用调制信号去控制高频载波的振幅,使已调波的振幅按照调制信号的振幅规律线性变化。AM调制器模型如图2.7.1所示:图2.7.1-1 AM调制器模型图AM信号的时域表示式为(2.7.1-1)AM信号的频域表示式为(2.7.1-2)2.7.2 抑制载波双边带调幅(D
16、SB-SC)为了提高调幅信号的效率,就得抑制掉已调波中的载波分量。要抑制掉AM信号中的载波,只需在图2.7.2-1中将直流分量A0取掉,得到抑制载波的双边带信号,简称双边带信号(DSB)。 图2.7.2-1 抑制载波双边带调幅模型图DSB信号的时域表示式为(2.7.2-1)DSB信号的频谱表示式为(2.7.2-2)163 调制解调原理3.1 调制的概念调制是用一个信号(调制信号)去控制另一个信号(载波信号)让后者的某一特性参数按前者变化的过程。用来改变载波信号的某一参数,如幅度、频率、相位称之为调制信号常以一个高频正弦信号或脉冲信号为载体,这个载体称为载波信号。3.2 调制的分类表3.2 调制
17、的分类表调制方式用途举例正弦波调制模拟调制常规双边带调幅AM广播单边带调制SSB载波通信、短波无线电话通信双边带调制DSB立体声广播残留边带调制VSB电视广播、传真频率调制FM微波中继、卫星通信、广播相位调制PM中间调制方式数字调制振幅键控ASK数据传输频移键控FSK数据传输相移键控PSK、DPSK数据传输其它高效调制QAM、MSK等数字微波、空间通信脉冲调制模拟调制脉幅调制PAM中间调制方式、遥测脉宽调制PDM中间调制方式脉位调制PPM遥测、光纤传输数字调制脉码调制PCM市话中继线、卫星、空间通信增量调制DM军用、民用数字电话差分脉码调制DPCM军用、民用数字电话ADPCM等其它方式中继数字
18、电话3.3 解调的概念解调是从已调制波信号中恢复出原有低频调制信号的过程。经过调制的载波信号称之为已调信号。3.4 调制解调的原理信源输出的消息信号一般具有从零频开始的较宽频谱,而且在频谱的低端分布较大能量,所以称为基带信号,不宜直接在信道中传输。为便于传输、提高抗干扰能力和有效利用带宽,通常需要通过调制将信号的频谱搬移到适合信道和噪声特性的频率范围内进行传输。在通信系统的接收端对已调信号进行解调,恢复出原来的消息。3.4.1 幅度调制(3.4.1-1)如果为(t)常数,A(t)随m(t)成比例变化,则称为幅度调制。根据基带信号不同分为模拟幅度调制AM和数字幅度调制(振幅键控ASK),如图3.
19、4.1-1所示:t10110ttttt数字调制模拟调制图3.4.1-1 模拟幅度调制和数字幅度调制波形图3.4.2 相位调制如果已调信号的瞬时相位偏移随基带信号比例变化时,我们称之为相位调制。即(3.4.2-1)分为模拟相位调制PM和数字相位调制(相移键控PSK、DPSK),如图3.4.2-1所示:t1100100数字信号t2PSK(a)PM(b)2PSK图3.4.2-1 模拟相位调制和数字相位调制波形图3.4.3 频率调制已调信号的瞬时频率偏移随基带信号比例变化时,我们称之为频率调制。即(3.4.3-1)(3.4.3-2)根据基带信号m(t)不同分为模拟相位调制FM和数字频率调制(频移键控F
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