超外差式收音机设计.ppt

一 无线电广播 无线电广播是一种利用电磁波传播声音信号的手段 声音信号 声电转换 发射 调制 无线电广播发射原理框图 项目八超外差式收音机的设计 什么是调制 怎样调制 为什么要进行调制 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接收 因此必须利用调制将不同信号调制在不同频段上 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 一 调制的作用 发射天线长度与波长的关系 项目八超外差式收音机的设计 信号的调制方式 调幅 AM 调频 FM 调相 PM 无线广播采用 二 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 项目八超外差式收音机的设计 载频信号 高频信号 调制信号 声音信号 调幅信号输出 调制器 长波 f 535kHz中波 535kHz f 1605kHz短波 1 5MHz f 26MHz 项目八超外差式收音机的设计 音频信号 调幅波 高频载波信号 调幅波调制过程 三 频率调制 简称调频 FM 调频广播频率87MHz l08MHz VHF波段 电视信号的传播也采用调频方式 其频率范围在40MHz 950MHz之间 调频 FM 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 各有其优缺点 项目八超外差式收音机的设计 二 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 多采用磁性天线作为接收信号的天线 磁性天线结构图 电路符号 初级 次级 磁棒 线圈 LC并联谐振回路 C C C L fa fa 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 项目八超外差式收音机的设计 三 直放式收音机 项目八超外差式收音机的设计 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 1 输入调谐回路 由磁性天线T和两个可变电容组成输入调谐回路 负责收集电磁波和选择电台 项目八超外差式收音机的设计 2 高频放大和检波 TA7642是一只微型集成电路 外形和三极管相同如图所示 它内部集里10只三极管 包括三级高放 一级检波和一级低频缓冲放大 项目八超外差式收音机的设计 3 低频放大 低频放大是由两个三极管VT1 VT2来完成VT2达到集电极接扬声器 将低频电流转换为声音 电位器RP用来控制音量的大小 项目八超外差式收音机的设计 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 变成一固定的且频率较低的中频载波 项目八超外差式收音机的设计 混频 中频选择回路 本振 超外差原理图 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C1 4和本振回路电容C1 3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 C1 4 C1 3 最简AM收音机 也称高放式收音机 可行性 使用性太差 不适合日常使用 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 2 灵敏度高 3 选择性好 不易串台 项目八超外差式收音机的设计 1 调幅 AM 收音机工作原理 调幅 AM 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 AGC 及音频放大回路组成 调幅收音机原理框图 项目八超外差式收音机的设计 2 调频 FM 收音机工作原理 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 立体声解调回路和双声道音频放大回路组成 调频收音机原理框图 项目八超外差式收音机的设计 调幅和调频优缺点 项目八超外差式收音机的设计 磁性天线回路 作用是选台 并将信号通过绕在磁棒上的次级线圈耦合到变频级 五 超外差式调幅收音机 调频输入电路 变频电路 中频放大 检波 音频放大 功率放大 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 工作过程 项目八超外差式收音机的设计 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465kHz 由于465kHz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 即 465kHz 535 1605kHz 1000 2070kHz 频率变换是怎样实现的 项目八超外差式收音机的设计 超外差式的优点 中放可采用窄带放大器 可以较容易地实现很高的增益 工作也比较稳定 能获得较高的灵敏度和稳定性 直接放大式的高放必须采用宽带放大器 在增益要求较高的情况下其实现较为困难 而工作也不稳定 中放级采用窄带放大器 经多个谐振回路选择 有较强的选择性和较高的信噪比 由于不论哪一个电台的广播信号 在接收中都变成固定频率的中频信号在放大 因此 对不同电台具有大致相同的灵敏度 项目八超外差式收音机的设计 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 项目八超外差式收音机的设计 变频电路 BG1 C1B B2 B3 直流 f0 fs f0 fs f0 fs 2f0 2fs f中频 f0 fs 465kHz f0 465kHz 在超外差收音机中 用一只晶体管同时产生本振信号和完成混频工作 这种电路称为变频 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所需要的信号 项目八超外差式收音机的设计 中频放大电路 作用 将中频信号进行放大 要求 有足够的中放增益 60dB 常采用两级放大 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LC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 项目八超外差式收音机的设计 检波电路 BG3 C5 C11 R8 W T T ui u0 BG3 R8200 C50 01u W5K ui u0 BG3在电路中的使用相当于一个二极管 原理 当BG3输入到某一正半周峰值时 BG3 导通 C5 C11充电 当BG3的输入电压小于C5上的电压时 BG3截止 C5 C11放电 放电时间常数远大于充电时间常数 这样在放电时C5上的电压变化不大 在下一个峰点到来时 BG3导通 C5 C11继续充电 这样就能将中频信号中包含音频信息的包络线检测出来 低放和功放 BG4 BG6 BG7 B5 B6 低频放大 BG4 功率放大 主要有BG6 BG7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 B5 输入变压器B6 输出变压器 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 超外差式调频收音机 项目八超外差式收音机的设计 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 项目八超外差式收音机的设计 固定调谐式输入回路的谐振频率为87 108MHz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 为什么 输入回路 项目八超外差式收音机的设计 使用双连可变电容器 一连用于本振谐振回路 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 怎样将输入回路的调谐频率调到中间 输入回路的天线采用什么天线 输入回路 项目八超外差式收音机的设计 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 输入回路 项目八超外差式收音机的设计 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 高频放大电路 高频放大电路一般采用共基极电路 项目八超外差式收音机的设计 1 晶体管共基极高放电路 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 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 项目八超外差式收音机的设计 1 晶体管共基极高放电路 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耦合到混频管 项目八超外差式收音机的设计 1 晶体管共基极高放电路 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108MHz 项目八超外差式收音机的设计 1 晶体管共基极高放电路 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 项目八超外差式收音机的设计 1 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 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 项目八超外差式收音机的设计 2 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 中频放大电路 作用 将中频信号进行放大 要求 有足够的中放增益 常采用两级放大 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LC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 项目八超外差式收音机的设计 中频放大电路 项目八超外差式收音机的设计 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 项目八超外差式收音机的设计 1 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 中频放大电路 项目八超外差式收音机的设计 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 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 项目八超外差式收音机的设计 2 中间一级放大器 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 项目八超外差式收音机的设计 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 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 项目八超外差式收音机的设计 2 中间一级放大器 中频放大电路 项目八超外差式收音机的设计 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