我们的项目(超外差式调频收音机)

超外差收音机的制作及原理解析超外差收音机的制作及原理解析 1 项目背景 内容及意义项目背景 内容及意义 1 11 1 项目背景项目背景 接收信息所用的接收机 俗称为收音机 目前的无线电接收机不单只能收 音 且还有可以接收影像的电视机 数字信息的电报机等 随着广播技术的发 展 收音机也在不断更新换代 自 1920 年开发了无线电广播的半个多世纪中 收音机经历了电子管收音机 晶体管收音机 集成电路收音机的三代变化 功 能日趋增多 质量日益提高 20 世纪 80 年代开始 收音机又朝着电路集成化 显示数字化 声音立体 化 功能电脑化 结构小型化等方向发展 1947 年 美国贝尔实验室发明了世 界上第一个晶体管 从此以后 开始了收音机的晶体管时代 并且逐步结束了 以矿石收音机 电子管收音机为代表的收音机的初级阶段 1956 年 西德西门 子公司研制成了超高频晶体管 为调频晶体管收音机创造了必要的条件 1959 年 日本索尼公司生产了第一代调频晶体管收音机 1961 年 美国研制了集成 电路 随后 1966 年 日本利用这一技术设计了世界上第一台集成电路收音机 开始了收音机工业的又一场技术革命 从此收音机向着小型化 系列化 集成 化 低功耗 多功能的方向发展 直接放大式收音机所遇到的主要问题是 一 个高频放大器很难适应各种不同的工作频率 如果能想办法使高频放大器的工 作频率保持不变 那么许多问题就很容易解决了 超外差收音机就是根据这个 指导思想设计的 1 21 2 项目内容项目内容 1 2 1 超外差收音机的功能超外差收音机的功能 目前调频式或调幅式收音机一般都采用超外差式 它具有灵敏度高 工 作稳定 选择性好及失真度小等优点 超外差式收音机是指输入信号和本机振 荡信号产生一个固定中频信号的过程 如果把收音机收到的广播电台的高频信 号 都变换为一个固定的中频载波频率 仅是载波频率发生改变 而其信号包 络仍然和原高频信号包络一样 然后再对此固定的中频进行放大 检波 再 加上低放级 功放级 就成了超外差式收音机 1 2 2 项目目的及价值 项目目的及价值 我们小组通过本项目对超外差收音机的原理进行解析 仿真以及尽可能的 做出实物 有助于我们进一步掌握收音机的内部构造 各个模块的作用及联系 在弄清楚超外差收音机的基本原理基础上从而进一步对 通信电子电路 书 中的各种相关电路有一个系统的了解 加深理解课本内容 与此同时提高我们 得动手能力 2 技术路线方案技术路线方案 2 12 1 超外差收音机的基本原理超外差收音机的基本原理 超外差式收音机电路结构 超外差式收音机的特点是有频率变换 变频 过程 采用固定调谐的中频放大器 一般包括下面几个部分 变频级 中频放 大级 检波级 低频前置放大级 低频功率放大级 其中变频级包括混频器和 本机振荡器两个部分 天线接收到的高频调幅信号 经过调谐回路和选择 送 入变频级的混频器 本机振荡电路则总是跟踪着接收的信号 产生高一个固定 频率的等幅振荡信号 这个信号也送入混频器 送到混频器的两种信号 利用 放大器件的非线性特点产生一种新的差频信号 高频调幅信号经过变频级后 只是变换了载波的频率 而调制规律没有改变 仍然是调幅信号 整体框架如 下图 1 所示 图图 2 2 图2 中各模块功能具体如下 1 输入电路 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 2 变频电路 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 3 中放 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 输入输入 电路电路 变频变频 电路电路 中放中放检波检波 音频音频 放大放大 功率功率 放大放大 本机本机 振荡振荡 AGCAGC 图图 1 1 t 放大的 中频调 幅信号 u t 音频 信号 u t 高频调 幅信号 u t 中频调 幅信号 465kHz u t 放大的 音频信 号 载的窄带放大器 可有效抑制其他信号 4 检波 将中频调幅信号还原成音频信号电压 5 音频放大 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 2 22 2 调频与调幅的定义和区别调频与调幅的定义和区别 2 2 1 调频概述调频概述 调频 就是载频的频率不是一个 常数 是随调制信号而在一定范围内变 化 其幅值则是一个常数 与其对应的 调幅就是载频的频率是不变的 其幅值随调制信号而变 一般干扰信号总是叠加在 信号上 改变其幅值 所以 调频波虽然爱到 干扰后幅度上也会有变化 但在接收端可以用限幅器将信号幅度上的变化削 去 所以调频波的抗干扰性极好 用 收音机接收调频广播 基本上听不到 杂音 使载波频率按照调制信号改变的 调制方式叫调频 已调波频率变化 的 大小由调制信号的大小决定 变化的周期由调制信号的频率决定 已调波的 振幅保持不变 调频波的波形 就像是个被压缩得不均匀的弹簧 调频波用 英文字母 FM 表示 2 2 2 调幅概述调幅概述 一种调制方式 属于基带调制 其中 载波信号的 振幅随着调制信号 的某种特征的变换而变化 例如 0 或 1 分别对应于无载波或有载波输出 调幅也就是通常说的 中波 范围在 525 1605KHz 调幅是用声音的高 低变为幅度的变化的电信号 距离较远 受天气因素影响较大 适合省际电 台的广播 调幅波用英文字母 AM 表示 2 2 3 调频与调幅区别调频与调幅区别 调频比调幅的抗干扰能力强 外来的各种干扰 工业和天电干扰等 对已 调波主要影响表现为产生寄生调幅 形成噪声 调频可以用限幅的方法 消除 干扰所引起的寄生调幅 而调幅制中已调幅信号的幅度是变化的 因而不能采 用限幅 也就很难消除外来的干扰 另外 信号的信噪比越大 抗干扰能力就 越强 而解调后获得信号的信噪比与调制系数有关 调制系数越大 信噪比越 大 由于调频系数远大于调幅系数 因此 调频波信噪比高 调频广播中干扰 噪声较小 调频波比调幅波的频带宽 频带宽度与调制系数有关 即 调制系数越大 频带越宽 调频中常取调制系数大于 1 而调幅系数是小于 1 的 所以调频波 的频带宽度要比调幅波的频带宽度大得多 调频制功率的利用率要大于调幅制 发射总功率中 边频功率为传送调制 信号的有效功率 而边频功率与调制系数有关 调制系数大 则边频功率大 由于调频 mf 大于调幅系数 ma 所以调频制的功率利用率要比调幅制高 2 2 4 研究重点研究重点 基于上述调频与调幅的对比及考虑结合我们小组的现实情况 我们小组决 定主要研究超外差式调频收音机 2 32 3 项目评价指标项目评价指标 首先利用 multisim 进行各个模块及整个系统的仿真和分析 然 后在分析的基础上 最后购买超外差调频收音机所需要的器件 并 焊接出实物 我们的最终目的是用收音机接收到本省内某电台的 广播 在课堂上实现基本无杂音播放 3 项目进度安排及人员分工项目进度安排及人员分工 3 13 1 项目进度项目进度 第一阶段 2014 年 12 月 01 日 2014 年 12 月 14 日 分析基本 原理理清思路 选择元器件参数进行电路图的构建 第二阶段 2014 年 12 月 15 日 2015 年 1 月 04 日 进行各模 块及整个系统的功能仿真和分析 在此基础上购买元器件并焊接电 路 第三阶段 2015 年 1 月 05 日 2015 年 1 月 18 日 总结及准备 项目后期报告 第四阶段 2015 年 1 月 19 日 2015 年 1 月 26 日 项目报告 4 参考文献参考文献 1 何小艇 电子系统设计 M 浙江杭州 浙江大学出版社 2004 2 董在望 通信电路原理 M 西安 高等教育出版社 2005 4 3 张肃文 路兆雄 高频电子