超外差式收音机设计.pptx

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1、1.声音信号都是一样的，如果不处理就向空中发射，则所有声音信号都是一样的，如果不处理就向空中发射，则所有电台的声音信号将混在一起，将互相干扰变成杂音而无法电台的声音信号将混在一起，将互相干扰变成杂音而无法接收。因此必须利用调制将不同信号调制在不同频段上。接收。因此必须利用调制将不同信号调制在不同频段上。2.低频电磁波传输距离不如高频电磁波，且要求较长的发射低频电磁波传输距离不如高频电磁波，且要求较长的发射天线。通过调制可以将低频信号变为高频信号。天线。通过调制可以将低频信号变为高频信号。（一）调制的作用：（一）调制的作用：发射天线长度与波长的关系：第1页/共47页信号的调制方式：信号的调制方式

2、：调幅（调幅（AM）调频（调频（FM）调相（调相（PM）无线广播采用无线广播采用(二二)调幅（幅度调制）基本原理：调幅（幅度调制）基本原理：调幅:是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬时变化而变化。也就是说，通过用调制信号来改变高频信号的幅度大小，使得调制信号的信息包含入高频信号之中，通过天线把高频信号发射出去，然后就把调制信号也传播出去了。第2页/共47页载频信号载频信号（高频信号）（高频信号）调制信号调制信号（声音信号）（声音信号）调幅信号输出调幅信号输出调制器调制器长波：长波：f535kHz中波：中波：535kHz f1605kHz短波：短波：1.5MHz f26MHztu音频信号音频信号

3、tu包络线包络线调幅波调幅波tu高频载波信号高频载波信号调幅波调制过程调幅波调制过程第3页/共47页(三三)频率调制，简称调频频率调制，简称调频(FM)(FM)调频广播频率调频广播频率87MHz87MHzl08MHz(VHFl08MHz(VHF波段波段)。电视信号的传播也采用调频方式，其频率范围在电视信号的传播也采用调频方式，其频率范围在40MHz40MHz950MHz950MHz之间。调频之间。调频(FM)(FM)广播正是在此范围中划分出的广播正是在此范围中划分出的一段，规定专门用于广播。调幅和调频两种调制方式，一段，规定专门用于广播。调幅和调频两种调制方式，各有其优缺点。各有其优缺点。第4

4、页/共47页二二.无线电广播的接收无线电广播的接收 无线广播的接收仪器为收音机。在晶体管收音机中，多采用磁性无线广播的接收仪器为收音机。在晶体管收音机中，多采用磁性天线作为接收信号的天线。天线作为接收信号的天线。磁性天线结构图磁性天线结构图电路符号电路符号初级初级次级次级磁棒磁棒线圈线圈LC并联谐振回路：CCCLfafa=fS某台载频电磁波在LC回路中产生并联谐振在次级线圈中感生出高频调幅信号接收到信号第5页/共47页三、直放式收音机收音机必须具备的基本电路是：输入电路、检波电路和放大电路收音机必须具备的基本电路是：输入电路、检波电路和放大电路第6页/共47页1.输入调谐回路输入调谐回路由磁性

5、天线由磁性天线T和两个可和两个可 变变电容组成输入调谐回路，电容组成输入调谐回路，负责收集电磁波和选择电负责收集电磁波和选择电台台第7页/共47页2.高频放大和检波高频放大和检波TA7642TA7642是一只微型集成电路，外是一只微型集成电路，外形和三极管相同如图所示，它内形和三极管相同如图所示，它内部集里部集里1010只三极管，包括三级高只三极管，包括三级高放、一级检波和一级低频缓冲放放、一级检波和一级低频缓冲放大。大。第8页/共47页3.低频放大低频放大 低频放大是由两个三极管低频放大是由两个三极管VT1、VT2来完成来完成VT2达到达到集电极接扬声器，将低频电集电极接扬声器，将低频电流转

6、换为声音，电位器流转换为声音，电位器RP用用来控制音量的大小。来控制音量的大小。第9页/共47页四、超外差收音机原理四、超外差收音机原理 所谓超外差式，就是通过输入回路先将电台高频调制所谓超外差式，就是通过输入回路先将电台高频调制波接收下来，和本地振荡回路产生的本振信号一并送入混波接收下来，和本地振荡回路产生的本振信号一并送入混频器，再经中频回路进行频率选择，得到一固定的中频载频器，再经中频回路进行频率选择，得到一固定的中频载波。波。超外差的实质就是将调制波不同频率的载波，变成一固定超外差的实质就是将调制波不同频率的载波，变成一固定的且频率较低的中频载波。的且频率较低的中频载波。第10页/共4

7、7页载波为载波为465KHz465KHz的的调幅波调幅波混频混频中频选择回路中频选择回路本振本振超外差原理图超外差原理图 在超外差的设计中，本振频率高于输入频率。在超外差的设计中，本振频率高于输入频率。用同轴双联可变电容器，使输入回路电容用同轴双联可变电容器，使输入回路电容C1-4和本振回路电容和本振回路电容C1-3同步变化，从而使频率差同步变化，从而使频率差值始终保持近似一致，其差值即为中频，即：值始终保持近似一致，其差值即为中频，即：C1-4C1-3第11页/共47页 最简最简AM收音机收音机(也称高放式收音机也称高放式收音机)可行性、使用性太可行性、使用性太差，不适合日常使用。差，不适合

8、日常使用。比较起来，超外差式收音机具有以下优点：比较起来，超外差式收音机具有以下优点：（1）接收高低端电台（不同载波频率）的灵敏度一致；）接收高低端电台（不同载波频率）的灵敏度一致；（2）灵敏度高；）灵敏度高；（3）选择性好（不易串台）。）选择性好（不易串台）。第12页/共47页1.调幅调幅(AM)收音机工作原理收音机工作原理 调幅调幅(AM)(AM)收音机由输入回路、本振回路、混频回路、检收音机由输入回路、本振回路、混频回路、检波回路、自动增益控制回路波回路、自动增益控制回路(AGC)(AGC)及音频放大回路组成。及音频放大回路组成。输入输入混频混频中放中放检波检波低放低放本振本振AGC调幅

9、收音机原理框图调幅收音机原理框图第13页/共47页2.调频调频(FM)收音机工作原理收音机工作原理 调频（调频（FM）收音机由输入回路、高放回路、本振回路、）收音机由输入回路、高放回路、本振回路、混频回路、中放回路、鉴频回路、立体声解调回路和双声道混频回路、中放回路、鉴频回路、立体声解调回路和双声道音频放大回路组成。音频放大回路组成。输入输入高放高放混频混频中放中放鉴频鉴频去加重去加重低放低放本振本振AFC调频收音机原理框图调频收音机原理框图第14页/共47页 调幅（调幅（AMAM）调频（调频（FMFM）优优 点点 传播距离远，覆盖面大传播距离远，覆盖面大电路相对简单电路相对简单 1.1.传送

10、音频频带较宽（传送音频频带较宽（100Hz 100Hz 5KHz5KHz）适宜于高保真音乐广播）适宜于高保真音乐广播2.2.抗干扰性强，内设限幅器除去幅度干抗干扰性强，内设限幅器除去幅度干扰扰3.3.应用范围广，用于多种信息传递应用范围广，用于多种信息传递4.4.可实现立体声广播可实现立体声广播缺点缺点1.1.传送音频频带窄传送音频频带窄 （200Hz2500Hz200Hz2500Hz），），高音缺乏高音缺乏 2.2.传播中易受干扰，噪传播中易受干扰，噪 声大声大 1.1.传播衰减大，覆盖范围小传播衰减大，覆盖范围小调幅和调频优缺点第15页/共47页磁性天线回路，作用是选台，并将信号通过绕在磁

11、棒上的次级线圈耦合到变频级五五.超外差式调幅收音机超外差式调幅收音机调频输入调频输入电路电路变频变频电路电路中频中频放大放大检波检波音频音频放大放大功率功率放大放大ut高频调高频调幅信号幅信号ut放大的放大的中频调中频调幅信号幅信号ut音频音频信号信号ut放大的放大的音频信音频信号号ut中频调中频调幅信号幅信号465kHz将高频调幅波变成中频调幅波，我国采用的中频频率固定为465kHz。高频和中频调幅波的包络线相同将中频调幅信号选频、放大。中频放大器为以LC谐振回路为负载的窄带放大器，可有效抑制其他信号。将中频调幅信号还原成音频信号电压。音频放大和功率放大的作用是放大音频信号以推动扬声器发声。

12、工作过程工作过程第16页/共47页超外差收音机先将高频信号通过变频变成中频信号，此超外差收音机先将高频信号通过变频变成中频信号，此信号的频率高于音频信号频率，其频率固定为信号的频率高于音频信号频率，其频率固定为465kHz。由于由于465kHz取自于本地振荡信号频率于外部高频信号频取自于本地振荡信号频率于外部高频信号频率之差，故成为超外差。率之差，故成为超外差。即：即：465kHz5351605kHz10002070kHz频率变换是怎样实现的？频率变换是怎样实现的？第17页/共47页I.接收回路（接收回路（C1A、B1）LC并联谐振回路在其固有振荡频率等于外界某电磁波频率时产生并联谐振，从而将

13、某台的调幅发射信号接收下来。并通过线圈耦合到下一级电路。第19页/共47页II.变频电路（变频电路（BG1、C1B、B2、B3）直流、f0、fs、f0-fs、f0+fs、2f0、2fs f中频中频=f0-f s=465kHzf0B2B3C1BBG1fsf0=465kHz在超外差收音机中，在超外差收音机中，用一只晶体管同时产用一只晶体管同时产生本振信号和完成混生本振信号和完成混频工作，这种电路称频工作，这种电路称为变频。为变频。作用：将天线回路的高频调幅信号变成频率固定的中频调幅信号。原理：利用晶体管（BG1）的非线性特性，对输入信号的频率进行合成，得到多个频率不同的输出信号，并通过选频回路选择

14、所需要的信号。第20页/共47页III.中频放大电路中频放大电路作用：将中频信号进行放大。作用：将中频信号进行放大。要求：1.有足够的中放增益（60dB），常采用两级放大；2.有合适的通频带（10kHz）；频带过窄，音频信号中各频率成分的放大增益将不同，将产生失真；频带过宽，抗干扰性将减弱、选择性降低。为了实现中放级的幅频特性，中放级都以为了实现中放级的幅频特性，中放级都以LCLC并联谐振并联谐振回路为负载的选频放大器组成，级间采用变压器耦合方式。回路为负载的选频放大器组成，级间采用变压器耦合方式。第21页/共47页IV.检波电路（检波电路（BG3、C5、C11、R8、W）TTuiu0BG3R

15、8200C50.01uW5Kuiu0BG3在电路中的使用相当于一个二极管。在电路中的使用相当于一个二极管。原理：当原理：当BG3输入到某一正半周峰值时，输入到某一正半周峰值时，BG3导通，导通，C5、C11充电，当充电，当BG3的输入电压小于的输入电压小于C5上的电压时，上的电压时，BG3截止，截止，C5、C11放电，放电时间常数远大于充电时间常数，放电，放电时间常数远大于充电时间常数，这样在放电时这样在放电时C5上的电压变化不大。在下一个峰点到来时，上的电压变化不大。在下一个峰点到来时，BG3导通，导通，C5、C11继续充电继续充电。这样就能将中频信号中包含音频信。这样就能将中频信号中包含音

16、频信息的包络线检测出来。息的包络线检测出来。第22页/共47页V.低放和功放（低放和功放（BG4、BG6、BG7、B5、B6）低频放大：低频放大：BG4。功率放大：主要有功率放大：主要有BG6、BG7组成的互补对称功率放大器构成。组成的互补对称功率放大器构成。作用：对音频信号的幅度和功率进行放大，推动扬声器。作用：对音频信号的幅度和功率进行放大，推动扬声器。B5：输入变压器B6：输出变压器第23页/共47页 调频（FM）收音机由输入回路、高放回路、本振回路、混频回路、中放回路、鉴频回路和音频功率放大器组成。信号与本地振荡器产生的本振信号进行FM混频，混频后输出。FM混频信号由FM中频回路进行选

17、择，提取以中频10.7MHz 为载波的调频波。该中频选择回路由10.7MHz滤波器构成。中频调制波经中放电路进行中频放大，然后进行鉴频得到音频信号，经功率放大输出，耦合到扬声器，还原为声音。如图所示。六六.超外差式调频收音机超外差式调频收音机第24页/共47页I.输入回路输入回路调频收音机输入回路分为固定调谐式输入回路和可变调谐式输入回路。固定调谐式输入回路的谐振频率为87108MHz的调频波段中间（98MHz）附近的固定值。波段两端的灵敏度较高，中间有些失真，增益较低，为补偿波段中间的增益，将输入回路的调谐频率调到中间。第25页/共47页I.输入回路输入回路使用双连可变电容器：一连用于本振谐

18、振回路，一连用于高频放大输出端谐振回路。输入回路的天线采用拉杆天线，有单杆和双杆之分，单杆对地不平衡，双杆对地平衡。第26页/共47页I.输入回路输入回路可变调谐式输入回路此电路采用三连或多连可变电容器。天线接收的电台信号，通过L1、L2耦合到由L2、Cla、C2、C3、C4和C5组成的输入回路。第27页/共47页I.输入回路输入回路可变调谐式输入回路的优点改变输入回路的可变电容，使其与所要接收电台的信号频率发生谐振，其它频率的干扰受到很大的衰减，既增加了选择性，又提高了抗干扰能力。第28页/共47页II.高频放大电路高频放大电路高频放大电路一般采用共基极电路。1.晶体管共基极高放电路晶体管共

19、基极高放电路因为共基电路的截止频率高、内部反馈小、工作稳定性好、有较好的增益，适于高频放大，并且共基电路输入阻抗低，容易与天线输入阻抗相匹配。第29页/共47页II.高频放大电路高频放大电路L1、L2组成固定调谐式单杆不平衡直接耦合输入回路。输入回路选择出的信号由变压器耦合到高频放大管基极，进行高频放大后，再由C5、C6a、C7、C8与L2组成的可变调谐回路对信号进一步选择。1.晶体管共基极高放电路晶体管共基极高放电路第30页/共47页II.高频放大电路高频放大电路调节C6a，使调谐回路谐振于所要接收的电台频率上，从而对无用电台信号或干扰信号加以抑制，从而选择出所要接收的电台信号，经C9耦合到

20、混频管1.晶体管共基极高放电路晶体管共基极高放电路第31页/共47页II.高频放大电路高频放大电路R1、R2、R3为该电路偏置电阻，AGC控制电压经R2加至高放管基极。C6a从容量最大变化到最小时，调谐回路从低端87MHz变化到高端108MHz1.晶体管共基极高放电路晶体管共基极高放电路第32页/共47页II.高频放大电路高频放大电路C5、C7用于调谐回路在高端与本振回路进行统调。1.晶体管共基极高放电路晶体管共基极高放电路C8容量较大，对高频相当于短路，主要起隔直作用。第33页/共47页II.高频放大电路高频放大电路在性能要求较高的调频收音机中，高放管多采用场效应管。2.场效应管共源极高放电

21、路场效应管共源极高放电路因为场效应管与晶体管相比具有阻抗较高，动态范围大，噪声系数低等优点。将场效应管应用于高放电路，可大大提高对打信号的承受能力，减小失真，提高整机的选择性。第34页/共47页III.中频放大电路中频放大电路作用：将中频信号进行放大。作用：将中频信号进行放大。要求：1.有足够的中放增益,常采用两级放大；2.有合适的通频带；频带过窄，音频信号中各频率成分的放大增益将不同，将产生失真；频带过宽，抗干扰性将减弱、选择性降低。为了实现中放级的幅频特性，中放级都以为了实现中放级的幅频特性，中放级都以LCLC并联谐振并联谐振回路为负载的选频放大器组成，级间采用变压器耦合方式。回路为负载的

22、选频放大器组成，级间采用变压器耦合方式。第35页/共47页III.中频放大电路中频放大电路输入级输入级中间一级中间一级放大器放大器输出级输出级中间二级中间二级放大器放大器输入级为变压器阻抗变换电路，通过部分接入并联谐振回路的抽头位置，可以进行阻抗变换，实现回路与信号源及负载之间的阻抗匹配。中间第一级双调谐放大器：使电压增益有所增大即是使电压放大倍数十几倍、通频带显著加宽。中间级第二级：两级放大电压增益相乘，通过中间级第二级使电压放大倍数增加到100倍，即实现电压增益大约40DB。输出部分用射极跟随器使电压放大倍数几乎不变，同相输出，但实现了输入阻抗比较大，而输出阻抗比较小。第36页/共47页1

23、.输入级阻抗变换电路是一种将实际负载阻抗变换为前级网络所需要的最佳负载阻抗的电路。阻抗变换电路对于提高整个电路的性能具有重要作用。III.中频放大电路中频放大电路第37页/共47页2.中间一级放大器采用双调谐回路的放大器，其频率响应在通频带双调谐回路放大内可以做得较为平坦，在频带边缘上有更陡峭的截止。具有较宽的通频带和较好的选择性。III.中频放大电路中频放大电路超外差接收机中的中频放大器常采用双回路的调谐放大器。第38页/共47页2.中间一级放大器III.中频放大电路中频放大电路双回路的调谐放大器与单调谐回路谐振放大器比较：双调谐回路谐振放大器比单调谐回路谐振放大器的电压增益有所增大、通频带

24、显著加宽、矩形系数明显改善，高频小信号放大器主要应用于接收机的高频放大器和中频放大器中，目的是对高频小信号进行线性放大。在一级中放里，利用双调谐回路谐振放大器的频宽特性的优点，实现对通频带的展宽和对输入信号的一定放大。第39页/共47页2.中间一级放大器集电极电路采用互感耦合的谐振回路做负载，被放大的信号通过互感耦合加到次级线圈的输入端。III.中频放大电路中频放大电路晶体管VT1的集电极在初级线圈的接入系数为p1，下一级晶体管VT2的基极在次级线圈的接入系数为p2。另外，初、次级回路本身的损耗都很小可以忽略。第40页/共47页2.中间一级放大器III.中频放大电路中频放大电路第41页/共47

25、页III.中频放大电路中频放大电路选用晶体管型号为3DG39。可测得在时，为方便设计，令两个回路的元件参数都相同，即电感L1=L2=L；初、次级回路总电容折合到初、次级的导纳回路的角频率第42页/共47页初、次级回路的有载品质因数电压增益和耦合参数有关 在实际应用中，临界耦合的情况应用较多。当临界耦合时，即耦合参数为1时，谐振曲线比较平稳，在中心频率处，出现最大峰值。第43页/共47页选择回路中 若：请计算相应参数取值第44页/共47页鉴频是从调频波中再现调制信号的过程。实现鉴频的电路称为鉴频器,也叫频率检波器。实现鉴频的方法很多，常用的方法有以下几种：1)利用波形变换进行鉴频 斜率鉴频器的实现模型.鉴频第45页/共47页相移乘法鉴频 相位鉴频器的实现模型.鉴频第46页/共47页谢谢您的观看！第47页/共47页