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1、任务一超外差收音机原理人类自从发现能利用电波传递信息以来，就不断研究出不同的方法来增加通信的可靠性、通信的距离、设备的微形化、省电化、轻巧化等。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随着现在社会的快速发展，人们都电子产品的要求越来越高，因
2、而电子产品无论从制作上还是从销售上都要求很高。要制作一个应用性比较好的电子产品就离不开高频电路，大到超级计算机、小到袖珍计算器，很多电子设备都有高频电路。高频电路大部分应用于通信领域，信号的发射、传输、接收都离不开高频电路。通信技术在我们的生活中广泛应用，而我所学的是电子信息工程，有一部分涉及的是通信技术，所以对于这次设计，我选择了超外差式调幅接收机。在以前应用最广泛的是调幅接收机，随着科学技术的发展，出现了超外差式调幅接收机。所谓超外差。而我们所研究是的调幅超外差超外差接收机。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
3、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，为调幅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幅晶体管收音机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。在本次设计中，其目的是得到一个超外差调幅接收机机。在超外差式调幅接收机的设计过程中，应将其分为高频放大、混频、本振、中放、鉴频、低频放大六个部分。整个电路的设计必须注意几个方面。选择性好，应尽可能靠近前面，因在干扰及信号都不大的地方把干
4、扰抑制下去，效果最好。如干扰及信号很大，则由于晶体管的非线性，将产生严重的组合频率及其他非线性失真，这时滤除杂波比较困难。为此，在高级接收机中，输入电路常采用复杂的高选择电路。为了使混频和本振分别调到最佳状态，要采用单独的本振。总的来说，设计一部接收机时必须全面考虑，妥善处理一些相互牵制的矛盾，特别要抓住主要矛盾（稳定性、选择性、失真等），才能使得接收机有较好的指标图3-2为调幅超外差收音机的工作原理方框图，天线接收到的高频信号通过输入电路与收音机的本机振荡频率（其频率较外来高频信号高一个固定中频，我国中频标准规定为465KHZ）一起送入变频管内混合变频，在变频级的负载回路（选频）产生一个新频
5、率即通过差频产生的中频（实习图3-2中B处），中频只改变了载波的频率，原来的音频包络线并没有改变，中频信号可以更好地得到放大，中频信号经检波并滤除高频信号（实习图3-2中D处）。再经低放，功率放大后，推动扬声器发出声音。本机工作原理简述。电路图见实习图3-3所示C1、B1组成天线输入回路。VT1、B2、B1、C组成变频级。VT1为变频管。初级线圈与C构成变频级负载。C1、B2组成本机振荡电路，C6为振荡耦合电路，VT2、VT3组成中频放大电路，2AP9为检波电路，R9为音量电位器（带电源开关），C16为高频耦合电容。VT4、VT5为前置低频放大级、VT6、VT7组成乙类推挽功率放大器。R16、
6、C21、C17为电源波波电路。R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R12、R10、R11、R13、R17、R18为各级的直流偏置电阻。任务二射频放大器随着微电子技术的发展，人们迫切地要求能够远距离随时随地迅速而准确地传送多媒体信息。于是，无线通信技术得到了迅猛的发展，技术也越来越成熟。而射频宽带放大器是上述通信系统和其它电子系统必不可少的一部分。所以增益高、频带宽，且增益可调的放大器就提供更多的方便，更受欢迎。为此我们设计这样一个放大器是非常有意义的。功放模块中，主要检测和控制参数为电源电压，各放大管的工作电流，输出功率，反射功率，过温度和过激励保护等，图1为实现上述检测控制功能的方框图
7、，它由取样放大电路，V/F变换，隔离电路，F/V变换，A/D转换，AT89C51，显示电路和输出保护电路等组成。1、隔离电路在功放模块中，由于大功率器件的应用，往往单个模块的输出功率都比较大，因而对小信号存在较大的高频干扰，如处理不好，就会影响后级模数转换电路工作，从而导致检测数据不准确，显示数据跳动的现象，甚至出现误动作。这里采用光电耦合器进行隔离，由于光电耦合器具有体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、抗干扰性能强、无触点且输入与输出在电气上完全隔离等特点，从而将模拟电路和数字电路完全隔离，保障系统在高电压、大功率辐射环境下安全可靠地工作。2、LM331频率电压转换器V/F变换和F/V变换采
8、用集成块LM331，LM331是美国NS公司生产的性能价格比较高的集成芯片，可用作精密频率电压转换器用。LM331采用了新的温度补偿能隙基准电路，在整个工作温度范围内和低到4.0V电源电压下都有极高的精度。同时它动态范围宽，可达100dB；线性度好，最大非线性失真小于0.01，工作频率低到0.1Hz时尚有较好的线性；变换精度高，数字分辨率可达12位；外接电路简单，只需接入几个外部元件就可方便构成V/F或F/V等变换电路，并且容易保证转换精度。 图2是由LM331组成的电压频率变换电路，LM331内部由输入比较器、定时比较器、RS触发器、输出驱动、复零晶体管、能隙基准电路和电流开关等部分组成。输
9、出驱动管采用集电极开路形式，因而可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，以适配TTL、DTL和CMOS等不同的逻辑电路。当输入端Vi输入一正电压时，输入比较器输出高电平，使RS触发器置位，输出高电平，输出驱动管导通，输出端f0为逻辑低电平，同时电源Vcc也通过电阻R2对电容C2充电。当电容C2两端充电电压大于Vcc的2/3时，定时比较器输出一高电平，使RS触发器复位，输出低电平，输出驱动管截止，输出端f0为逻辑高电平，同时，复零晶体管导通，电容C2通过复零晶体管迅速放电；电子开关使电容C3对电阻R3放电。当电容C3放电电压等于输入电压Vi时，输入比较器再次输出高电平，使RS
10、触发器置位，如此反复循环，构成自激振荡。输出脉冲频率f0与输入电压Vi成正比，从而实现了电压频率变换。其输入电压和输出频率的关系为：fo=(VinR4)/(2.09R3R2C2) 由式知电阻R2、R3、R4、和C2直接影响转换结果f0，因此对元件的精度要有一定的要求，可根据转换精度适当选择。电阻R1和电容C1组成低通滤波器，可减少输入电压中的干扰脉冲，有利于提高转换精度。 同样，由LM331也可构成频率电压转换电路。 3、数据处理电路 数据处理电路包括A/D数模转换ADC0809、 AT89C51单片机和显示电路等组成。ADC0809是采用CMOS工艺制成的八位八通道单片A/D逐次逼近型转换器
11、，逐次逼近型转换器包括1个比较器，1个数模转换控制器，1个逐次逼近寄存器(SAR)和1个逻辑控制单元，转换中的逐次逼近是按对分原理由控制逻辑单元完成的，它原理简单，便于实现，不存在延迟问题。AT89C51是一个高性能的8位单片机，片内带有4k字节的FLASH可编程可擦除只读存储器，其指令系统与MCS-51完全兼容，因而可方便地应用各种控制领域。在设计中，P0口作为数据口，P1口作为开关量输入输出控制，P2作为显示模块和ADC0809的地址控制线，INT0端为键盘中断输入端，由此组成一个简单的单片机测量系统。 经过LM331 F/V变换后的电压信号，送入ADC0809进行数模转换，AT89C51
12、单片机实时读取数模转换后的数据，通过内部软件的计算后，把结果送到显示屏显示，显示内容主要为各功放管的电流，电源电压，输出功率和反射功率等。输入的开关量检测信号经光电隔离后直接送入AT89C51的P1口。显示电路采用162字符点阵液晶显示模块，该显示模块具有内置192种字符（57点字型），指示功能强，可组成各种输入，显示和移位方式等功能，且与MCS51系列单片机接口简单，软件编程简单等特点。 二、软件设计 软件基本结构框图3。主程序主要是循环采集模拟量和开关量信号，并根据信号类型进行计算，所得值送到液晶屏显示，同时根据控制要求，输出控制信号，以实现对功放模块的控制、报警和保护功能。 键盘中断子程
13、序主要用于查看显示内容，设置一些如报警参数和RS232通信波特率等。RS232通信目的是把单个功放模块的数据传送给整机的控制单元，由整机总控制模块进行处理和显示，以实现远程控制和服务器连接。 三、结论 本文介绍的功放模块检测控制单元，由于存在于高功率和强磁场辐射的应用场合，因此关键在于解决信号在采集和传输过程的高频干扰和输入输出电路的隔离措施，同时对软件的数字波也要求较高。任务三 收音机中的功率放大器随着微电子技术的发展，人们迫切地要求能够远距离随时随地迅速而准确地传送多媒体信息。于是，无线通信技术得到了迅猛的发展，技术也越来越成熟。而射频宽带放大器是上述通信系统和其它电子系统必不可少的一部分
14、。所以增益高、频带宽，且增益可调的放大器就提供更多的方便，更受欢迎。为此我们设计这样一个放大器是非常有意义的。该功放不仅具有一般集成电路轻便小巧，成本低廉，外部接线大大减少，可靠性高的特点；而且还具有温度稳定性好，电源利用率高，功耗较低，非线性失真较小等优点，此外它还可以将各种保护电路，如过流保护、过热保护以及过压保护等也集成在芯片内部，使用更加安全任务四 收音机中的振荡器振荡器应用在在许多不同类型的电子设备中。比如说，石英表使用石英晶体振荡器跟踪时间。还有调幅收音机发射机使用振荡器为电台创建载波，调幅收音机接收机使用称为谐振电路的特殊形式的振荡器进行调谐。以及在计算机、金属探测仪甚至眩晕枪中
15、都有振荡器。 下面我们就要从生活中找到振荡器，并且分析其工作原理。比如说最常见的振荡器之一就是时钟的钟摆。如果推动钟摆开始摆动，它就会以某种频率振荡每秒钟会来回摆动一定的次数。控制频率的主要是钟摆的长度。要使物体振荡，能量必须在两种形态之间来回转换。例如，在钟摆中，能量在势能和动能之间转换。当钟摆位于摆动的一端，其能量全部是势能，并准备落下。当钟摆在循环的中间，所有势能转换为动能，钟摆以最快的速度移动。当钟摆向另一侧运动时，所有动能又转为势能。这两种形态间的能量的转换就是导致振荡的原因。 最后由于摩擦的作用，任何物理振荡都会停止。要继续运动，必须在每次循环中添加少许能量。在摆钟里，保持钟摆移动
16、的能量来自弹簧。钟摆在每次敲钟时都得到一点推力，以弥补因摩擦而失去的能量。电子振荡器的工作原理与之相同。振荡器要正常工作，能量必须在两种形态之间来回转换。将电容器和电感器连接在一起，即可制成一个非常简单的振荡器。如果您阅读过电容器工作原理和电感器工作原理，就会知道电容器和电感器都能储存能量。电容器以静电场的形式储存能量，而电感器则使用磁场。假设有这样一个电路： 如果用电池为电容器充电，然后将电感器插入电路，将会发生以下情况： 1. 电容器将通过电感器开始放电。同时电感器将建立磁场。 2. 一旦电容器放电完毕，电感器将尝试保持电路中的电流，为电容器的另一个板充电。 3. 当电感器的磁场消失后，电容器已再次充电（但充电极性相反），
