晶体管收音机原理.

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1、概述 一、无线电波: 当我们打开电视机，转动频道旋钮到某一 位置时，就能收到地区发生事件的画面和声音 。电视机和这一地区并没有用导线互相连接， 那里所发生的事件的场景和声音是怎样传来的? 原来这些画面和声音是通过电视台向外发送无 线电波来实现的。那么，什么是无线电波呢?无 线电波是看不见的电场和磁场互相转换的一种 运动形式，是一种电磁波，它不需要导线进行 传播，所以人们把它叫作无线电波。理论与实 践证明无线电波的传播速度为每秒钟30万公里 。 二、电磁波的产生 英国物理学家麦克斯韦总结了电、磁的运动以 后，提出了统一的电磁场理论，预言了电磁波的 存在。后来德国物理学家赫兹从实验上证实了这 理论

2、的正确性，他提出：任何变化的电场都会在 它周围的空间产生磁场。同样任何变化的磁场也 会在它周围的空间产生电场。 根据这论点，我们可以画出电磁波形成示意 图，如图1-1-1所示。图中A表示天线，E表示电场 ，B表示磁场。 电磁波可根据其不同频率划分为几个波 段，不同频率的电磁波它的特性和用途是 不一样的 。 一般短距离广播主要用中波。中波 是沿着地球表面传播的，叫做地波 传播，如图所示。远距离广播或通 讯等多用短波。短波段的电波波长 比较短，大地对它吸收很强，所以 只能沿着地球表面传播约几十公里 ，然而高空中电离层对它吸收较弱 而且会把电波反射回地面，因此， 短波主要靠电离层与地面之间往返 反射

3、而形成远距离传播。这种传播 方式称为天波传播，如图所示。天 波传播会受季节、昼夜、地理环境 等因素变化的影响。超短波、微波 因为频率很高，所以无法通过天波 和地波传播，而是通过直线传播， 叫做视距传播。 无线电信号的发送 发送电磁波的目的是要完成通讯任务，也就是 说要把一定的信息 语言、音乐、图像传送给接 收者。因此，首先要把语言、音乐或图像等转变 成电讯号，然后将这电讯号送往发射天线，以电 磁波的形式发送出去。但是理论与实践证明要有 效地辐射电磁能量，发射天线的长度必须等于电 磁波波长的二分之一。那么要发送频率为20 20000Hz的音频信号，发射天线的长度约要15107 米左右，要制造这样

4、长度的天线是不现实的，为 了得到可实现的天线长度，并能有效地辐射电磁 波能量，信号频率必须是高频的(对应波长短)。 天线的 作用： 发射天线：将高频电信号转变成电磁波。 接收天线：将电磁波转变成高频电信号。 天线：长度大于波长的十分之一。 无线电波的作用 解决信息的传播或传输问题。 一、无线传输 二、高速传输 三、远距离传输 未携带信息的无线电波叫载波。 载波火车车箱、车皮。 已调波已载人物的客车、货车。 已调波 正弦交流电三要素：幅度、频率、相位 调幅波：幅度随调制信号的变化而变化。 调频波：频率随调制信号的变化而变化。 调相波：相位随调制信号的变化而变化。 调幅度、频偏f 、相位。 调幅波

5、 调频波 调幅信号的解调 大信号包络检波器: 大信号包络检波器只适于普通调幅波的检波。目前 应用最广的是二极包络检波器 （集成电路中多采用三 极管射极包络检波器）。其电路如下： Tr + _ u1(t) V _ iD Cc RL u0(t) AM + _ Ri2 + _ + + _ U0 CL u(t) uD(t) 该电路由二极管V和RL、CL组成的低通滤波 器串接而成的，RL为检波负载电阻， CL为检波 负载电容。变压器Tr将前级的普通调幅波送到检 波器的输入端，虚线所示的 Cc为隔直电容，Ri2 为后级输入电阻。该电路输入的是大信号，即输 入高频电压uI(t)的振幅在500mV以上，这时二

6、极 管就工作在受uD(t)控制的开关状态。 n工作原理的分析 由图可以看出，二极管两端的电压 : 由于uI(t)是大信号，所以uo(t)也很大，其反作用 不能忽略。当: 二极管导通； RL和CL并联，所以检波器的输出电压uo(t)就是电容CL 两端的电压。 当 :二极管截止。 uI(t) 0 t Uim uO(AV) 0 t uO(t) uO(t) 输入、输出信号波形 理想输出信号波形 Uim 当输入为高频等幅波 由于rd很小，所以电容充电非常快，其uo(t)电压上升 很快，如图(a)红线所示，该曲线非常陡峭。 当曲线上升到“1”点时，两曲线相交这一点，就表明 分析如下：设 时 CL上没有电荷

7、，即 : 二极管导通，有电流iD，CL被充电，充电时间常数为 : 且在 这时 则 : 二极管处在临界状态。当过“1”点后，uI(t)有下降趋势， 则 : 二极管截止，CL放电，放电时间常数为 : 其值比较大，所以电容放电非常慢，其uo(t)电压下 降很慢，如图8.9(a)红线第二段所示，该曲线比较 平缓。 当曲线下降到“2”点时，两曲线相交这点，就 表明 : 则 : 二极管处在临界状态。当过“2”点后，uI(t)有上升趋势， 则 : 二极管截止，CL放电，放电时间常数为 : 其值比较大，所以电容放电非常慢，其uo(t)电压下 降很慢，如图(a)红线第二段所示，该曲线比较平缓 。 当曲线下降到“

8、2”点时，两曲线相交这点，就 表明 : 则 : 二极管处在临界状态。当过“2”点后，uI(t)有上升趋势， 则 : 二极管又导通，有电流iD，CL被充电。如此反复， 由于充电快，放电慢，在很短时间内就达到充放电 的动态平衡。此后，uo(t)便在平均值uo(AV)上下按频 率fc作锯齿状的小波动。如果RLCLTc(Tc为高频等 幅波uI(t)的周期)，则CL放掉的电荷量很少，因此 uo(t)的锯齿波动很小，一般可以忽略，则uo(t)的波 形就近似是uI(t)的包络，如图(b)所示。 即检波效率约为1。 uI(t) 0 t Uim t 0 Uim 8.10 (b)理想输出信号波形 8.10(a)

9、输入、输出信号波形 uO(t) uO(t) 2)当输入为单频普通调幅波 此时检波器的工作过程与高频等幅波输入时很相似， 只是随着uI(t)幅度的增大或减小，uo(t)也作相应的变 化。因此uo(t)将是与调幅包络相似的有小锯齿波动的 电压，图8.10 (a)红线所示。忽略锯齿小波动后，其 波形如图8.10 (b)所示。 uo(t)分解为一个直流分量Uo=Uim和一个按调幅波 包络变化的低频分量u(t)= maUimcost 。经过隔直电 容Cc的作用，在Ri2上就得到低频原调制信号u(t) 。 由于这种检波器输出电压uo(t)与输入高频调幅波uI(t) 的包络基本相同，故又称为峰值包络检波。

10、设: 则 : 1）电压传输系数Kd 当输入为高频等幅波时 : 条件是检波器输入为高频等幅波 当输入为单频普通调幅波时 : 2）输入电阻Ri 则检波器输入功率为 输出功率为 （直流功率） 输入功率一部分转换为输出功率，一部分消耗在二 极管的正向电阻上，此消耗功率很小，可忽略。 2、主要性能分析 n调幅信号的解调是振幅调制的相反过程， 是从已调高频信号中恢复调制信号。通常 将这种解调称为检波。完成这种解调的电 路称为振幅检波器。检波电路有包络检波 和同步检波。 n二极管峰值包络检波器 n上图是等幅波时检波器各电压、电流的波 形 n1输入等幅波时,检波器的各电压、电流波形 如图5-29所示。 n2输

11、入为AM信号时检波器电容上的电压和 输出波形图5-30所示。 n可以得出: na.检波过程就是信号源通过二极管给电容充 电与电容对电阻R放电的过程。 nb.由于RC时常数远大于输入电压载波周期, 放电慢,使得二极管负极处于正的较高的电 位。即充电快,放电慢，因而使输出电压接 近于高频正弦波的峰值。 nc.二极管电流iD包含直流分量Iav及高频分量 ，为脉动直流。 调谐放大电路 nLC电路的特点 无线电通信（收信） 莫尔斯电码：长码短码组合。 无线电报：调制。 收音机、无线电台。 电视机、通讯、导航、雷达、遥感、遥测、 自动控制。 调幅收音机原理 n最简单的收音机 n再生来复式收音机 n直放式收

12、音机 无电源收音机 (解调) 无电源收音机 (选频、解调) 无电源收音机 (选频、解调、放大) 再生来复式收音机 （选频、高频放大、解调、低频放大） 单管直放式收音机 直放式收音机 多级高放直放式收音机 缺点 一、抗干扰能力差，靠输入回路选频。 二、波段工作时多项指标不平稳。 三、灵敏度不可能很高，比如v不可能 很大。 四、调试难度大，不便于工厂化生产。 晶体管超外差收音机 （以下称晶体管收音机） n一、晶体管超外差收音机原理 n二、晶体管超外差收音机安装 n三、晶体管超外差收音机调试 n四、晶体管超外差收音机故障排 除 n五、收音机新技术的应用 一、晶体管超外差收音机原理 n解决选择性问题

13、n解决灵敏度问题 n解决波段内平衡问题 n解决调试难问题 n解决规模化生产问题 n中频：收信机混频级以后的信号统称为中频，频 率的大小与数值没有关系。有可能高于输入信号 频率，也有可能低于输入信号频率。一些性能指 标要求较高的收信机有多个中频，但解调级以前 的中放电路对应的中频信号一般都较低。 选择性问题选择性问题 输入回路滤除离信号频率较远的干扰输入回路滤除离信号频率较远的干扰 信号。信号。 比如：输入回路调为比如：输入回路调为12MHz12MHz，即接收，即接收 12MHz12MHz信号，如信号，如干扰为干扰为12.812.8HzHz。差为。差为 800KHz800KHz。 中放电路滤除邻

14、近干扰信号 中放电路滤除邻近干扰信号 例如：例如：输入回路调为输入回路调为12MHz (12MHz (本振频率应本振频率应 为为12.465MHz) 12.465MHz) ，干扰为，干扰为12.0812.08HzHz。差为。差为 80KHz80KHz。本振与输入信号频率差。本振与输入信号频率差465KHz465KHz， 本振与干扰信号差为本振与干扰信号差为465-80=385KHz465-80=385KHz。 f0 U0 fo U 设QL=50, f0=465KHz; 单调谐时B0.7=f0 /Q=9.3KHz； 当QL=50, f0=12Hz时; 单调谐时B0.7=f0 /QL=240KHz

15、 灵敏度问题 较低固定中频信号可获得大的放大 倍数，较小噪声，并得到较高稳定性。 波段内平稳问题 波段内变化频率变为固定中频，整机放 大倍数取决于中频放大器的放大倍数。 调试难问题 直放式收音机在获得较高的性能指标 时，输入回路、第一高放、第二高放、第 三高放频率相同，各级要统一调谐 由于整机放大倍数较大，级与级之间不良 耦合容易产生自激。 大规模生产问题 只进行输入回路、本振回路统调跟踪调 试。 中频频率固定，频率低调试简单。集中 参数滤波器无需调整。 集中参数滤波器：陶瓷滤波器、机械振子 滤波器、晶体滤波器、梳状滤波器、可编 程滤波器。 新问题 n中频干扰：中频信号的直接干扰（波段下 限最大） n中波收音机：频率范围535KHz1605KHz n中频频率：465KHz 最低频率时差值为 70KHz n镜像干扰：比输入信号高二倍中频的干扰 信号（外差）（频率上限最大） 变频式收音机的新问题，解决办法最后讲解 。 f0 U0 fo U 设QL=20, f0=500KHz; 单调谐时B0.7=f0 /Q=25KHz； 当QL=20, f0=5Hz时; 单调谐时B0.7=f0 /QL=250KHz 用同轴来实现同步 低放变频检波功放调谐 本振 中放 电源 AGC Y TX超超外差外差 L1C1 L2C2 L3C3L