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1、收音机基本原理与电路,2010年非电类电子工艺实习讲座,-2011-07-10-,第一部分 收音机的基本原理,一、收音机的种类收音机的种类很多，分类方法也不尽相同，但是，通常可以分为以下几类：按照接收原理分类：直接放大式收音机、超外差式收音机。按照所用电子器件分类：电子管收音机、晶体管收音机、电子管晶体管混合式收音机、晶体管集成电路混合式收音机。,按照广播制式及接收波段分类：中波（MW）、短波（SW）、调幅（AM）、接收超短波的调频（FM）收音机、调幅调频收音机和全频道收音机。按收音机的外型分：微型式（体积小100cm3）、袖珍式（体积为100700cm3）、便携式（体积为7005000cm3
2、 ）、台式和落地式。,按照声源分：单声道和立体声收音机按照功能分：单功能、多功能、对讲机和收发机。按照电声性能指标、波段数及附加装置的多少分：特级、一级、二级、三级、四级机。,二、无线电广播和接收概述,1.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,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的不同频段上。,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。,调制,图11 无线电广播发射原理框图,调制的作用：,发射天线长
3、度与波长的关系：,2 信号的调制方式：,调幅（AM） 调频（FM） 调相（PM）,无线广播采用,调幅（幅度调制）基本原理：,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：f535kHz 中波：535kHz f1605kHz 短波：几MHz f10几MHz,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。,3 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
4、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,三、收音机工作原理,1 调幅(AM)工作原理调幅收音机由输入回路、本振回路、混频电路、检波电路、自动增益控制电路（AGC）及音频功率放大电路组成，本振信号经内部混频器，与输入信号相混合。混频信号经中周和455kHz陶瓷滤波器构成的中频选择回路得到中频信号。至此，电台的信号就变成了以中频455kHz为载波的调幅波。如图所示。,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
5、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。,2 调频（FM）工作原理,四、最简收音机原理,由于高放式收音机中高频放大器只能适应较窄频率范围的放大，要想在整个中波频段535kHZ1605kHZ获得一致放大是很困难的因此用超外差接收方式来代替高放式收音机。,五、超外差式收音机原理,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地
6、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调制波（调幅中频国际上统一为465KHz或455KHz） 。用同轴双联可变电容，使输入回路电容C1-2和本振回路电容C1-1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：f本振-f信号=f中频 如接收信号频率是： 600kHz，则本振频率是1055kHz； 1000kHz，则本振频率是1455kHz； 1500kHz，则本振频率是1955kHz；,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
7、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。,第二部分 超外差收音机的电路分析 (参考课本),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,一、超外差收音机的组成框图和工作过程,1 组成框图,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
8、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。,2 工作过程,3 特点,超外差式收音机是相对于直接放大式收音机而言的，直接放大式收音机结构框图如图：,检波,音频放大,功率放大,中放,中放,可见，直接放大式无变频和中放，而是将接收到的高频信号放大，直接检波取出音频信号。,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,5351605kHz,10002070kHz,4 收音机整机电路方框图,调频输入回路,高频放大器,混频
9、器,调频本机振荡器,调频中放电路,中波输入回路,短波输入回路,高频放大器,混频器,调幅中放电路,检波器,检波器,低频功率放大器,二、输入回路,天线上接收到各种频率的信号，经输入回路选择，取出所需要的频率的信号电压送到高频放大器或变频器。回路的结构形式、能量的耦合方式和耦合度等，决定了整机的灵敏度和抗干扰能力。,对输入回路的要求1。选择性要好2。要有足够的波段覆盖3。传输效率应尽可能高,在接收远地电台时，为了提高收音机的输入信号强度，使用外接天线。电容耦合式、电感耦合式、电感，电容耦合式为了使用方便，大都采用磁性天线。磁性天线具有显著的方向性。一般说来，应尽量使用长一些、粗一些的磁棒,三、检波,
10、从载有音频信号的高频载波中恢复出音频信号的过程称为检波，检波是调制的逆过程，也称解调。按照调制的种类，也可以将检波分为振幅检波、频率检波、相位检波。1、小信号检波2、大信号检波,四、变频电路,1、高放式收音机和超外差式收音机的区别；2、变频器的作用：将输入调谐回路中取出的高频信号和频率更高的本振信号差拍，转换成一个频率低些且固定的信号，这一信号称为中频信号。将高频信号转换成中频信号的目的是为了更好地放大、处理各广播电台的高频信号，以提高收音信号的质量。,3、变频的基本原理：变频器是由本机振荡器和混频器组合而成的，本机振荡器产生一个等幅的高频振荡信号，振荡频率为fr，我们将振荡信号fr与收音机接
11、收到的高频信号同时送入一个非线性器件进行混合，输出端便会产生许多新的频率组合信号，包括fc、 fr 、2 fr 、2 fc 、 fc + fr 、 fr - fc等。超外差式收音机就是利用fr - fc来得到中频信号，我们使本振频率高于接收来的信号一个中频fIF= fr fc，然后在变频器负载上接一个fIF中频谐 振回路，进行选频放大，再送入中频放大器，这就完成了变频的作用。,五、调幅中频放大器,中频放大器用来放大中频信号。因为通过变频得到的中频信号幅度比较小，为了能够对这一信号进行进一步的处理(检波)，就要对中频信号进行放大，这一任务由中频放大器来完成。要求中频放大器只放大中频信号，不允许放
12、大其他频率的信号，这样才能提高收音机质量。这就要求中频放大器具有选择中频信号的能力，所以中频放大器是一个调谐放大器。,六、AGC电路,AGC电路就是自动增益控制电路，这一电路用来自动控制中频放大器的放大倍数，使加到检波器的中频信号幅度不因高频信号的大小波动而过分波动，保持收音电路的稳定工作。不同广播电台由于发射功率的不同，传送距离的不同，当收音电路接收到这一电台信号后，其信号的大小也是不同的。为了使不同大小的高频信号在到达检波器时能够基本保持相同的幅度大小，就在收音电路中设置AGC电路。它能够自动控制收音电路中放大器的增益，使放大器自动做到对小信号进行较大的放大，对大信号进行少量的放大。,七、
13、调频中频放大器,调频收音电路中的中频放大器是用来放大10.7MHz的中频信号，使中频信号达到鉴频器所需要的幅度。调频收音电路的中频信号频率比调幅收音电路的中频信号频率高出许多，单声道和立体声调频收音电路的中频信号都是10.7MHz。,八、调频AGC电路,AGC电路自动控制高频放大器的增益，这一点与调幅收音电路不同，调幅收音电路是控制中频放大器的增益，对于调频收音中频放大器而言，由于中放末级设有限幅放大器，所以可以不设AGC电路。这样，AGC电路要控制高频放大器的增益。,九、调频AFC电路,AFC是自动频率控制电路，它用来自动控制本机振荡器的振荡频率，以保证混频器输出的中频信号频率为10.7MH
14、z。设有AFC电路，是因为调频收音电路的中频频率必须稳定，频率的变化将直接影响鉴频器的输出信号。,十、鉴频器,鉴频器调幅收音电路中的检波电路，它将中频信号转换成音频信号或立体声复合信号。收到普通调频广播电台节目时，鉴频器输出音频信号；当收到立体声调频广播电台节目时，鉴频器输出立体声复合信号。普通调频收音电路中鉴频器输出的音频信号直接加到去加重电路，然后送到低放电路，对于立体声调频收音电路，鉴频器输出的立体声复合信号还要加到立体声解码器电路。,十一、立体声解码器,立体声解码器将输入的立体声复合信号转换成左、右声道的音频信号。注意，左、右声道信号在大小和相位上有所不同，具有立体声信息。若鉴频器输出
15、的是音频信号(不是立体声复合信号)，立体声解码器将音频信号从左、右声道输出，但左、右声道的音频信号大小、相位相同，所以虽然从两个声道输出，但仍然是单声道的音响效果。,十二、去加重电路,去加重电路左、右声道各一个，对左、右声道高频段音频信号进行衰减，以降低高频噪声，这就是去加重处理。,接收回路,另外附加参考 二. 工作电路,变频电路（BG1、C1B、B2、B3）,B2,B3,C1B,BG1,fs,f0,直流、f0、fs 、f0 - fs 、f0 + fs 、2f0 、2fs ,f中频= f0 - f s =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
16、混频工作，这种电路称为变频。,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。,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。,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。,注：本次综合实验中所用到的中频变压器（中周）不可互换，且厂家已经调整好，不要调整。,检波电路（BG3、 C8、C9、R9 、W）,
