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1、* 实践教学实践教学*兰州理工大学兰州理工大学计算机与通信学院20-年秋季学期通信电子线路课程设计报告题 目： 中夏 ZX620 收音机 设计软件仿真与硬件调测 班 级： 设计小组成员：姓名： 学号： 成绩： 姓名： 学号： 成绩： 姓名： 学号： 成绩： 姓名： 学号： 成绩： 指导教师： 目录目录一、前言 2二、设计指标 3 2.1 收音机各单元电路性能指标 3 2.2 收音机工作范围 3 2.3 收音机整体性能指标 3 三、系统总述 4 3.1 调制与解调原理介绍.4 3.2 调幅收音机原理介绍：.5 3.3 调频收音机原理.6 3.4 调频收音机的基本工作原理介绍.7 3.5 超外差式
2、调频收音机原理 8 3.6 超外差收音机的调整.9 3.7 原理框图10 四、单元电路设计与仿真 .11 4.1 低频及功率放大电路的仿真11 4.2 中放-检波电路部分.12 4.3 混频电路部分14 五、硬件安装与调试 .16 六、设计总结 .17 七、参考文献 .18 附录一 实体照片 .19 附录二 元器件清单 .20一、前言一、前言随着科学技术的发展，调频调幅收音机的应用十分广泛，尤其消费类占有相当的市场 。从分离元件组成的收音机到由集成电路组成的收音机，调频调幅收音机技术已达到十分成熟的地步。在众多种收音机中，调频调幅收音机以较高的技术含量和较高的音质得到了广泛的欢迎。 本论文主要
3、介绍了利用分立元件组成的 FM 收音机和 AM 收音机的设计全过程，包括电路各个模块参数的分析，电路各个模块的仿真，电路板的焊接过程、调试过程，讨论了在设计过程中遇到的问题以及如何解决问题。本次课程设计成果，基本上满足要求，性能指标符合。FM 收音机电路的缺点是伴有音质噪声，需进一步改进。关键词： AM FM 收音机、焊接、调试仿真二、设计指标二、设计指标2.1 收音机各单元电路性能指标天线输入信号频率：87108MHz本振部分：（1）输出本振频率为 77.397.3MHZ 可调混频部分：（1）设计谐振频率为 10.7MHZ 的中频谐振回路（2）混频输出频率为 10.7MHZ中频部分：（1）d
4、B 功率增益（2）陶瓷滤波器输出端为 10.7MHZ 调制信号检波部分：（1）设计一个 FM 斜率鉴频的并联谐振回路（2）检波输出为音频信号低频功放部分：音频信号的幅度可调2.2 收音机工作范围接收 FM 频率范围：88108MHz，接收 AM 频率范围：5401600kHz。调制信号频率范围 10015000Hz，最大频偏 75kHz。调谐方式：手动调谐。2.3 收音机整体性能指标接收高低端电台（不同载波频率）的灵敏度一致；灵敏度高；选择性好（不易串台）三、三、系统总述系统总述3.1 调制与解调原理介绍“调制”是发射机的主要功能。所谓调制是将所需传送的基带信号加载到载波信号上去，以调幅波、调
5、相波或调频波的形式通过天线辐射出去。 “解调”是接收机的重要功能。所谓解调是将接收到的已调波的原调制信号取出来，例如从调幅波的振幅变化中取出原调制信号。从调相波的瞬时相位变化中取出原调制信号。从调频波的瞬时频率变化中取出原调制信号。从频谱的角度来看：因为音频信号频率很低（2020kHz） ，不能从天线发射出去，必须将音频信号加载到高频信号上，这叫做“调制” ，该高频信号称为“载波” 。有两种调制方法，即振幅调制产生调幅波和频率调制产生调频波，如下图所示。如果高频波的幅度随音频信号而变化，称调幅波。调幅波包络线形状和音频信号波形相同；如果高频波的频率随音频信号而变化，则称调频波。调频波的幅度不变
6、，而频率随着音频信号的规律变化，当音频信号处在正半周时调频波的频率就高；当音频处在负半周时，调频波的频率就低。可见，调制信号就是高频载波和音频信号二者按照某种规律的合成体。由于调幅波的接收设备很简单，一般普通中波和短波广播都是应用调幅广播。调频波抗干扰能力强，用于高质置的广播，如电视广播中的伴音、立体声广播等。调幅，调频波图形如下图所示：3.2 调幅收音机原理介绍：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。混频信号经中放和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
7、变成了以中频455kHz 为载波的调幅波。输入回路：输入回路主要由磁棒、磁棒线圈和可变电容器组成。磁棒有聚集空间电磁波的功能，它将使磁棒上的线圈感应出许多不同频率的电动势(每一个频率的电动势都对应着一个广播电台信号)。若某一感应电动势所对应的信号频率等于磁棒线圈与可变电容器组成的串联谐振频率，则该频率的信号将以最大电压传送给变频级。混频和本振回路：从输入回路送来的调幅信号频率和本机振荡器产生等幅信号一起送到变频级，经过变频级产生一个新的频率，这一新的频率恰好是输入信号频率和本振信号频率的差值，称为差频。例如，输入信号的频率是 535KHZ，本振频率是 1000KHZ，那么它们的差值就是 100
8、0KHZ535KHZ=465KHZ；当输入信号是 1605KHZ 时，本机振荡频率也跟着升高，变成2070KHZ。也就是说，在超外差式收音机中，本机振荡的频率始终要比输入信号高一个465KHZ。这个在变频过程中新产生的差频比原来输入信号的频率要低，比音频却要高得多，因此我们把它叫做中频。不论原来输入信号的频率是多少，经过变频以后都变成一个固定的中频，然后再送入到中频放大器继续放大，这是超外差式收音机的一个重要特点。以上三种频率之间的关系可以用以下式表示：本机振荡频率输入信号频率=中频中频放大电路：中频放大电路主要由中频变压器(中周)和高频三极管组成。其作用是把变频级送来的中频信号再进行一次检查
9、，只让 465kHz 的中频信号通过，并送到三极管进行放大，然后将放大了的中频信号再送到检波器去检波。检波器： 检波器也称解调器，它主要由二极管和滤波电容组成，主要作用是从人耳听不见的中频信号中检出音频信号。检波实质就是利用二极管的单向导电特性，切除已调幅中频信号的正半周或负半周，然后经电容器滤除残留的中频分量取出含有直流分量的音频信号，再送到低频放大器中进行音频放大。自动增益控制电路（AGC）：晶体管收音机中使用的小功率高频三极管都有这样一个特性；当三极管静态工作电流 Ic 在 lmA 以下时，三极管的 值将随着 Ic 的减小而减小。自动增益控制电路就是利用这一特性将检波得到的音频信号中的直
10、流分量经电路处理后，去控制中频放大器中三极管静态工作点，使收音机在接收到强信号时中频放大器中三极管静态工作电流 Ic 减小， 值下降。这样中频放大器对输入的强信号放大量减小，检波后输出的音频信号幅度不至过大；反之，收音机接收到弱信号时，中频放大器中三极管 值上升，使检波后输出的音频信号幅度不至减小。从而保证了收音机接收强弱电台时检波输出的音频信号幅度基本均匀。低频放大电路：低频放大器是放大音频信号的放大器，它是由前置低放和功率放大电路组成。前置低放的主要作用是将检波得到的微弱音频信号进行放大，使之能向功率放大电路提供足够的推动功率。功率放大电路的主要作用是将来自前置放大电路的音频信号进行功率放
11、大，然后推动喇叭发出声音。如图所示：3.3 调频收音机原理调频（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。输入回路：输入回路主要由磁棒、磁棒线圈和可变电容器组成。磁棒有聚集空间电磁波的功能，它将使磁棒上的线圈感应出许多不同频率的电动势(每一个频率的电动势
12、都对应着一个广播电台信号)。若某一感应电动势所对应的信号频率等于磁棒线圈与可变电容器组成的串联谐振频率，则该频率的信号将以最大电压传送给变频级。高频放大电路：高频放大电路的主要作用是对高频调频信号进行放大，以提高调频收音机的接收灵敏度。高频放大电路一般采用共基放大电路，这是因为共基电路的截止频率高，适用于高频率放大，并且共基电路的输入阻抗低，容易与天线的阻抗相匹配。混频和本振回路：变频电路的作用是利用本机振荡产生的频率与外接收到的信号进行差频把高频调频信号变换成固定的中频信号输出（FM 的中频为 10.7MHz） 。中频放大电路：中频放大电路主要由中频变压器(中周)和高频三极管组成。其作用是把
13、变频级送来的中频信号再进行一次检查，只让 10.7MHz 的中频信号通过，并送到三极管进行放大，然后将放大了的中频信号再送到限幅器。限幅器：限幅器的作用是把调频波的幅度变化削去，以提高抗干扰能力。鉴频器：鉴频器的作用是把频率的变化还原为幅度的变化，即把调频波还原成音频信号。鉴频过程分为两步，先把等幅的调频信号经线性变换电路转换为幅度随调频信号的频率变化规律而变化的调频调幅信号，这时调频信号的幅度变化就是解调所需的音频信号，然后再用检波器从调频调幅波中把音频信号解调出来。自动频率控制电路（AFC）：AFC 电路的作用是当本振频在工作过程中发生漂移时，能自动地控制本地振频率回到原来的正确频率上，使
14、调频收音机处于最付佳状态。低频放大电路：低频放大器是放大音频信号的放大器，它是由前置低放和功率放大电路组成。前置低放的主要作用是将检波得到的微弱音频信号进行放大，使之能向功率放大电路提供足够的推动功率。功率放大电路的主要作用是将来自前置放大电路的音频信号进行功率放大，然后推动喇叭发出声音。如图所示：3.4 调频收音机的基本工作原理介绍调频波和调幅波的共同点都是将音频信号去调制高频信号。不同的是，调幅波是使音频信号去调制高频信号的“幅度” ；而调频波是使音频信号去调制高频信号的“频率” ，如上图所示。调频波的幅度不变，而频率随着音频信号的规律变化，当音频信号处在正半周时调频波的频率就高；当音频处
15、在负半周时，调频波的频率就低。因此，调频波就是高频信号的“频率”随着音频变化的结果。采用调频波的原因：首先，调频波的抗干扰性强。传播无线电波的空间是复杂的，除了我们所需要的电波外，还有各种各样的干扰电波。这些干扰波和有用的信号混在一起，很难把它们分开，于是在调幅收音机里就会听到各式各样的干扰杂声，影响收音质量，尤其在灵敏度比较高的收音机中更加明显。调频波的抗干扰性比调幅波强得多，因此调频收音机发出来的声音比较清晰悦耳。这是因为电波干扰中，干扰的主要结果常是改变了信号的幅度，从而模糊了需要传送的信号，调幅解决不了这个问题，采用调频可以改善这种干扰情况，因为调频是使音频信号去调制载波的频率，调频收音机在接收时，可以放一个限幅器把干扰影响的幅度变化消去，而对频率没有影响，如图所示：其次，调频有较宽的频带。从上图已经看到调频波频率的偏移（频偏）随音频信号的变化而变化。当接收调频波时，扬声器的输出信号只和调频波的频偏有关系，而与调频波的幅度无关。一般调频电台所占有的频带大约是 150200kHz，这个数字是调幅所占频带的数十倍。调频波频带宽是一个很大的特点，因为调幅收音机受到频宽限制（主要受中频频宽限制） ，音频信号的频率局限于 305000Hz，而调频可扩大到 3015000Hz，再加上抗干扰能力强，从而使传递音频信号质量大大提高，电视伴音比调幅收音机声音好听得多，就是因为电视伴音采用了
