无线电广播和收音机基本原理解析.pptx

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1、1902年，美国人史特波斐德使用自制的矿石收音机完成无线电广播实验；1904年英国物理学家发明了世界上第一只电子二极;1906年，美国发明家德福斯特组装了第一个真空管放大器，这种放大器立即就被用来与马可尼的无线电发明相结合，利用无线电传送人的声音，于是产生了收音机。加拿大人雷金纳德奥布里费森登在马萨诸塞州的布兰特罗克建立试验广播台，该台在1906年圣诞节前夕播送了第一个广播节目。第1页/共58页1910年，第一家每日无线电广播台创始于加利福尼亚州圣约瑟查尔斯赫罗尔德广播学校。它是世界上最久的一直没有中断的广播电台。1920年，第一个现代商业无线电广播台在匹兹堡成立，它于1920年11月2日正式

2、开播。二十多年后，调频广播诞生，直到1962年才出现调频立体声广播。第2页/共58页什么是波第3页/共58页第4页/共58页第5页/共58页电磁波第6页/共58页中波：中国10kHz美国9kHz 短波：10kHz（数字式收音机按5kHz调谐）调频：200kHz（数字式收音机按100kHz调谐）第7页/共58页波段名称波长范围频率范围频段名称主要用途超长波108104m3Hz30kHzVLF(甚低频)音频、电话、数据终端长波104103m30300kHzLF(低频)导航、信标、电力线通信中波103102m300kHz3MHzMF(中频)AM广播、业余无线电短波10210m330MHzHF(高频)

3、移动电话、短波广播、业余无线电米波(超短波)101m30300MHzVHF(甚高频)FM广播、TV、导航移动通信分米波10010cm300M3GHzUHF(超高频)TV、遥控遥测、雷达、移动通信厘米波101cm330GHzSHF(特高频)微波通信、卫星通信、雷达毫米波101mm30300GHzEHF(极高频)微波通信、雷达、射电天文学无线电波(频)段的划分及其用途 第8页/共58页名称简称频率长波SW150200KHz中波中波MW5351605 KHZ短波120mSW120m23002490KHz短波90mSW90m32003400KHz短波75mSW75m39004000KHz短波60mSW

4、60m47505060KHz短波49mSW49m59506200KHz短波41mSW41m71007300KHz短波31mSW31m95009775KHz短波25mSW25m1170011975KHz短波19mSW19m1510015450KHz短波16mSW16m1770017900KHz短波13mSW13m2145021750KHz短波11mSW11m2560026100KHz调频广播调频广播FM88108 MHz无线电广播的波段划分第9页/共58页无线电波的传播1地面传播(地波)2电离层反射(天波)3直射传播(直射波)4散射传播(散射波)5卫星转播第10页/共58页长波传播特点是：长波以

5、天波或地波的形式传播。地面对它吸收弱，白天和晚上传播，变化较小，比铰稳定。但地波传播的最大距离不超过三至四千公里，所以一般长波传播方式仍以天波为主。短波传播特点是：地面对短波吸收极强，沿地球表面只能传播几十公里。它的传播主要是依靠地球外的电离层与地面间的来回反射，因此可以传得很远。由于短波依靠电离层反射，所以受季节、日夜、气候变化影响比较大，信号强弱变化显著，声音常常一会儿大，一会儿小。短波多用于远距离广播。第11页/共58页 中波传播特点和长波大体相似，但地面对中波吸收较强，所以沿地球表面传播路程不远。一般夜里收听效果比白天好，白天收听不到的电台，夜间可能听到。中波适用于传播距离不太远的电台

6、，我国国内广播一般用中波。超短波一般只能在空间直线传播，因此它的门播距离较近，电视和调频广播都用超短波。第12页/共58页调幅无线电广播第13页/共58页第14页/共58页调频无线电广播第15页/共58页收音机的主要质量指标1.灵敏度灵敏度说明收音机接收微弱信号的能力。通常用毫伏/米(mV/m)表示用磁性天线的收音机的灵敏度，用微伏(V)表示装外接天线或拉杆天线的收音机的灵敏度。它们的数值越小，灵敏度越高。第16页/共58页2.选择性选择性是表示收音机挑选电台的能力。选择性用分贝(db)表示，在满足频带宽度的前提下，分贝值越大，选择性越好。3.保真度(失真度)收音机输出的信号波形，应与原来传送

7、的信号一致，保真度表示了收音机保持原来信号波形的能力。它主要用频率失真和非线性失真的大小来表示。第17页/共58页4.频率范围(波段覆盖)说明收音机能够收听波段的频率范围，而且在整个波段范围内应能满足主要指标。5.额定输出功率(不失真输出功率)表示在一定非线性失真条件下，收音机输出功率的大小，通常用毫瓦(mW)或瓦(W)表示，输出功率越大，声音越响。第18页/共58页收音机工作原理从工作原理上讲，收音机经过了矿石检波式、直接放大式和超外差式的转变。矿石式收音机是最简单的收音机，它是由美国科学家邓伍迪和皮卡尔德发明的。1910年，邓伍迪和皮卡尔德发现方铅矿石具有检波作用，如果将其与几种简单的元件

8、相连接，就可以接收到无线电台放送的广播节目。第19页/共58页矿石收音机 靠天线接收电波，机内装有简单的调谐电路，可将接收到的电波按所需的波长选择出来输送给矿石检波器，从电波中分检出记载音频信号的电流，然后通过耳机将电流转换成声音。矿石收音机无需电池，结构简单，几乎所有的无线电爱好者可自己装配制做。但它需要良好的天线和地线，而且音量很小，只能供一人收听，选择性也很差。第20页/共58页检波调谐回路矿石收音机第21页/共58页第22页/共58页第23页/共58页第24页/共58页第25页/共58页直接放大式收音机直接放大式收音机在矿石收音机的基础上增加了高频放大和低频放大部分，性能较矿石式收音机

9、有所改进。最简单的有放大能力的收音机第26页/共58页 直接放大式收音机通常在高频放大器中加入正反馈，在电路不产生自激振荡的前提下，使放大后的信号部分地返回到谐振回路进行再生放大。再生放大可以大幅度地提高谐振回路输出信号的强度，提高灵敏度和选择性，直接放大式收音机又常称为再生式收音机。第27页/共58页为节约成本，直接放大式收音机中也常将检波后的低频信号重新送到检波前的高频放大晶体管中再进行一次低频放大(来复放大)，故直接放大式收音机又常称为来复式收音机。最简单的再生来复式收音机是晶体管单管再生来复收音机，简单廉价体积小，不需天线和地线，用耳机接收本地强台的广播。第28页/共58页再生来复式单

10、管收音机第29页/共58页第30页/共58页比较成熟的晶体管再生来复式收音机采用4只晶体管，分别用作再生来复式高放、低放和推挽功放。四管再生来复式收音机第31页/共58页第32页/共58页第33页/共58页再生来复式收音机电路简单，但高频放大容易产生振荡，放大倍数不能很大，使灵敏度受到限制，且频率低端与高端增益相差较大，整个频段内灵敏度不均匀；另一方面，由于谐振回路少，选择性也普遍较差。但在中等房间里接收本地强台仍可以获得比较满意的效果。再生来复式收音机一般只能在城市中用于接收本地强台。第34页/共58页超外差式收音机超外差式收音机最大的特点是通过变频器把接收到的高频载波转化为固定的较低频率的

11、中频载波，再对中频信号进行放大。由于中频信号的频率较低且保持固定(我国为调幅收音机465kHz，调频收音机中频为10.7MHz)，可以采用多级中频放大，提高收音机的灵敏度；在中频放大器中采用谐振回路作为负载，可以大大提高收音机的选择性。现在世界上99以上的收音机、电视机、无线电话机、卫星地面站等都是超外差式的。第35页/共58页中频f1f0=465kHz变频(混频)检波低频放大功率放大中频放大输入调谐回路f0本机振荡回路f1第36页/共58页“超外差式”名称的由来：1.本机振荡频率超过外来信号频率，两者之差即为中频。2.根据电路设计不同，在变频器中，本机振荡和混频各用一只电子管或晶体管的称为“

12、外差”；共用一只电子管或晶体管的称为“自差”。在此基础上，增加了中频放大器（中频放大器不是必须的）的则称为“超”。第37页/共58页从器件形式上来看，收音机经历了电子管、晶体管、集成电路三个时代。电子管是最先应用在收音机中的放大器件，到了上个世纪五十年代之后，这种器件在超外差式收音机的应用已很成熟。标准超外差式收音机在采用56只电子管，分别用于变频、中放、检波及低放、功放、电源整流和调谐指示，在中等房间可以获得比较满意的接收效果。第38页/共58页红灯牌7113电子管二波段收音机，用的是很流行的6A2,6K4,6N2,6P1,6Z4,6E1电子管的标准的超外差式六管机。第39页/共58页第40

13、页/共58页熊猫6011型六管收音机第41页/共58页在晶体管收音机出现之前，还流行一种采用45只电池式电子管的便携式超外差式收音机，与交流超外差式收音机相比，除音量小一些外，其它性能大致相当。第42页/共58页可用电池供电的国产541超外差式电子管中短波收音机是1955年国务院关于在农业、畜牧业、渔业生产合作社重点建立收音站的指示所用一万台收音机里两种主要型号之一。第43页/共58页第44页/共58页第45页/共58页第46页/共58页1945年，美国利金希公司研制出了晶体管收音机。由电子管向晶体管的过渡是超外差式收音机发展的一次飞跃：晶体管工作电压低、耗能小，使电池供电收音机成为现实；晶体

14、管体积小，抗振动能力强，能够极大减小收音机的体积与重量，促进了便携式收音机的出现；相对于电子管数千小时的使用时间，晶体管的寿命为半永久性，这也是一个巨大的进步。晶体管收音机出现之后，电池式电子管收音机就被淘汰了，在晶体管收音机的性能得到改进之后，流交电子管收音机也被淘汰了。第47页/共58页到七十年代，晶体管收音机已很成熟，标准超外差式收音机采用六只晶体管三极管，分别用作变频、二级中放、低放和推挽功放。第48页/共58页第49页/共58页晶体管时代也是超外差式收音机种类最丰富的时代，从普及型的单波段收音机到复杂的全波段收音机，从袖珍收音机到落地式收音机，应有尽有。随着晶体管收音机成本的降低，二

15、次变频技术开始在收音机中得到应用，使收音机的性能又有了很大的提高。由于成本和技术的问题，历史上没有出现过电子管二次变频收音机。第50页/共58页八十年代风行一时的交直流两用调频调幅中短波收音机 第51页/共58页七十年代生产的一级台式晶体管全波段收音机 第52页/共58页七十年代，集成电路开始逐步应用于超外差式收音机。这在一定程度上提高了收音机的性能，简化了调试，降低了成本。第53页/共58页第54页/共58页八十年代末期，锁相环（phase locked loop,PLL）频率合成器和微处理器应用在在收音机中。PLL电路的基准信号由石英晶振产生，频率精度可以达到1010以上，稳定性远远优于传统的LC振荡电路。另一方面，借助于微处理器，可以记忆PLL频率合成器参数设置，使自动调谐、频率存贮等功能成为可能。第55页/共58页第56页/共58页第57页/共58页感谢您的观看！第58页/共58页