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1、超外差调幅收音机超外差调幅收音机学号：姓名： 专业班级：07电信指导老师： 目录1选题意义22总体方案23调幅半导体收音机的工作原理43.1调幅的过程43.2调幅收音机的工作原理54各电路模块设计及原理分析64.1输入回路64.2 变频级回路64.3中频放大及检波回路94.4低放级回路104.5功率放大回路105 收音机的调试115.1调整三极管的静态工作点11三极管静态工作点的选取11静态工作点调整前的检查12静态工作点的测量与调整125.2中频频率调整145.3接收频率范围的调整146 课程设计体会157参考文献161选题意义本学期学习了高频电子线路这门课程，对无线电通信的理论知识有了进一
2、步的理解和认识。这次课程设计可以通过实践来考察理论知识的掌握情况，同时也能加深对理论知识的理解，提高设计能力。此外电子设计自动化技术已渗透到电子系统和专用集成电路设计的各个环节，个中软件应用到电子设计，使电路的设计，调整和改进更加高效便捷。低频信号有效的发射出去需要经过高频信号调制，利用高频信号作为载波，对信号进行传递，可以用不同的调制方式。在无线电广播中可分为调幅制、调频制两种调制方式。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。这次课程设计我选用的是超外差式调幅收音机。2总体方案图1 超外差调幅收音机基本原理方框图超外差调幅收音机基本原
3、理：空间有许许多多电台发送的电磁波，它们都有自己的固定频率，收音机通过天线和由电感线圈和可变电容器组成的谐振电路（称调谐电路）来选择性的接收所需高频信号。由调谐电路选择出的所需要的电台信号是已调幅的高频信号，并且十分微弱，需要先经过高频小信号放大器进行放大处理，再经过变频器（混频器和本振）将高频信号变为频率为465KHz的中频信号，这是超外差式收音机的核心部分，由于它是调制信号，喇叭无法将这种信号直接还原成声音，因此，必须从高频信号中把音频信号分离出来，这个分离过程称为解调，或检波。在收音机中，检波是由半导体器件二极管或三极管来完成。调幅的高频信号经检波还原出音频信号，再经过低频功放然后送往喇
4、叭，喇叭将音频信号还原为声音。收音机接收天线将广播电台播发的高频的调幅波接收下来，通过变频级把外来的各调幅波信号变换成一个低频和高频之间的固定频率465KHz（中频），然后进行放大，再由检波级检出音频信号，送入低频放大级放大，推动喇叭发声。而不是把接收天线接收下来的高频调幅波直接放大去检出音频信号（直放式）。超外差式收音机由输入回路高放混频级、一级中放、二级中放、前置低放兼检波级、低放级和公放级等部分组成，接受频率范围为535KHZ1605KHZ的中波段。图2 调幅收音机原理图3调幅半导体收音机的工作原理3.1调幅的过程图3 调幅过程波形示意调幅就是使高频振荡信号的振幅随着调制信号的变化而变化
5、。图3为Systemview仿真所示，是音频信号调制高频振荡载波的各主要过程的信号波形图。在图3中，Sink4示一个音频信号电流，Sink5表示一个高频振荡器产生的高频等幅振荡信号，作为高频载波。Sink3图音频信号调制高频振荡信号幅度的已调制高频振荡信号。可以看出，被调幅后的高频振荡信号它的振幅包络线中跟音频电流的变化规律完全一样，高频振荡电流振幅的变化正比于音频信号的幅度，振幅变化的周期等于音频信号的周期。 图4表示了调幅广播的示意过程。声音由话筒转变为音频电信号，经放大后送到调制器，高频振荡器的产生高频率等幅振荡信号也送到调制器。在调制器中，高频振荡电流被音频信号调幅，调幅后的高频信号经
6、高频放大后送往发射天线，然后由发射天线向四周空间发射电磁波。由于该电磁波已受信号调幅，所以称它为调幅波。图4 调幅广播的过程示意3.2调幅收音机的工作原理 图5 调幅超外差收音机的工作原理方框图调幅收音机的工作原理过程为：天线接收到的高频信号通过输入，将所要收听的电台在调谐电路里调好以后，经过电路本身的作用，就变成另外一个预先确定好的频率（我国为465KHz），然后再进行放大和检波。这个固定的频率，是由差频的作用产生的。我们在收音机内制造个振荡电波(通常称为本机振荡)，使它和外来高频调幅信号同时送到一个晶体管内混合，这种工作叫混频。由于晶体管的非线性作用导致混频的结果就会产生一个新的频率，这就
7、是外差作用。任何电台的频率，由于都变成了中频，放大起来就能得到相同的放大量。调谐回路的输出，进入混频级的是高频调制信号，即载波与其携带的音频信号。混频器输出的携音频包络的中频信号由中频放大电路进行一级、两级甚至三级中频放大，从而使得到达二极管检波器的中频信号振幅足够大。二极管将中频信号振幅的包络检波出来，这个包络就是我们需要的音频信号。音频信号最后交给低放级放大到我们需要的电平强度，然后推动扬声器发出足够的音量4各电路模块设计及原理分析 根据超外差收音机的原理，我们可以将图表3所示的电路分成以下几个模块：输入回路、变频回路（包括本振电路、混频电路和选频电路）、中频放大（中放）回路、检波及AGC
8、回路、低放级回路、功放级回路。4.1输入回路图6 输入回路从磁性天线感应的调幅信号送入C1a、C2和L1组成的输入回路进行调谐，选出所需接收的电台信号，通过互感耦合送入变频管T1的基极4.2 变频级回路图7 变频电路原理图变频级电路的本振和混频，要求由一只三极管担任（自激式变频电路）。由于三极管的放大作用和非线形特性，所以可以获得频率变换作用。可选择“共基调发变压器耦合振荡器”。按本设计要求，在图3中为外来中波信号调幅波，载频为fc（5351605KHz）；ul为本机振荡电压信号（等幅波），fl应为1MHz2MHz。 两个信号同时在晶体管内混合，通过晶体管的非线性作用产生fl+fc的各次谐波，
9、在通过中频变压器的选频耦合作用，选出频率为fl+fc=465KHz的中频调幅波,如图8所示。图8混频示意图 选择共基调发振荡电路的原因是该电路对外来信号与本机振荡电路之间的牵连干扰最小，工作稳定，可比共射式获得较高的频率。它的振荡调谐回路接在发射极与地之间，基极通过C5高频接地，振荡变压器的反馈线圈（L4）接在集极与地之间，如图9所示。6C1VT.125CCu.123CCU-.3L4L图9 共基调发振荡电路示意图变频管选择3AG1型能满足要求，其应该小，静态工作点的选择不能过大或过小。大，噪声大；小，噪声小。但变频增益是随IC改变的。典型变频级一般在0.21mA之间有一个最大值。统筹考虑，设计
10、在0.5mA左右为宜。本机振荡电压的强弱直接影响到反映管子变频放大能力的跨导，存在着一个最佳本振电压值。若振荡电压值过小，一旦电池电压下降，就会停振；若过大，在高端会产生寄生振荡，由于管子自给偏压作用，会使管子正常导通时间减少。本振电压一般选择在100mV左右，由于采取的是共基电路，它的输入电阻低，如果本机振荡调谐回路直接并入，会使调谐回路的品质因素降低，振荡减弱，波形变坏，甚至停振。为提高振荡电路的性能，L3要采取部分接入的方式，使折合到振荡调谐回路的阻抗增加到。L4不能接反，否则变成负反馈，不能起振。变频级是由一只晶体管T1同时起本振和混频作用的自激式变频电路。本振回路由L2、C7、C5、
11、C1b组成，它是互感耦合共基调射式的LC振荡电路。L2抽头是为了减小晶体管的输入阻抗对振荡回路的影响。本振信号通过耦合电容C4从T1的射极注入，它与输入回路耦合到T1管基极的高频调幅信号在T1管中混频，由集电极调谐回路（中周）选出二者的差频即465kHz的中频信号，然后再将中频信号送入中放电路去放大。 为了提高电路的稳定性，兼顾变频和振荡性能，静态工作电流一般取为0.30.4mA。为了保证在电源电压降低时，本机振荡仍能稳定工作，变频级基极偏置电路采用了相应的稳压措施，即利用两只硅二极管D1、D2进行稳压4.3中频放大及检波回路8C+3T4T5TVD2VT3VT.FR0t至功放015Ct0+_C
12、CU-.图10 中放级及检波电路原理示意中放级可采用两极单调谐中频放大。变频级输出中频调幅波信号由T3次级送到VT2的基极，进行放大，放大后的中频信号再送到VT3的基极，由T5次级输出被放大的信号。三个中频变压器（T3、T4、T5）都应当准确地调谐在465KHz。若三个中频变压器的槽路频率参差不齐，不仅灵敏度低，而且选择性差，甚至无法收听。中频变压器采取降压变压器，其初级线圈L5要采用部分接入方式（道理同本振调谐电路）这种接法以减少晶体管输出导纳对谐振回路的影响，初级选取适当的接入系数使晶体管的输出阻抗与中频变压器阻抗近似匹配，以获得较大的功率增益；中频变压器初、次级变比以各自负载选取，减小负
13、载对谐振回路的影响。但选择L5的接入系数及压降比时，不仅考虑到选择性，还要兼顾到增益和通频带。两级工作点的选择要有所区别，由于第一级总是带有自动增益控制电路，该级的选取要考虑到在功率增益变化比较急剧处，应选的比较小；但太小，功率增益也太小，整机性能随着电池电压变化时，稳定性就很差。综合考虑，对于3AG1型管选为0.4mA左右。第二级应考虑充分利用功率增益，则选择功率增益已接近饱和处的值可选1mA左右。T5次级送到检波二极管的中频信号被截去了负半周，变成了正半周的调幅脉动信号，再选择合适的电容量，滤掉残余的中频信号，取出音频成分送到低放级经中频放大级放大了的中频信号，由中频变压器送至检波二极管D
14、4进行检波。检波后的残余中频及高次谐波由C14C13和R8组成的RC型滤波电路予以滤除。音频信号由C15耦合到低放级去放大。电位器Rw是音量调节电位器兼作电源开关。检波后的直流成分经R4、C8组成的退耦电路送到T2的基极作为AGC控制之用。4.4低放级回路从检波级输出的音频信号，还需要进行放大再送到喇叭。为了获得较大的增益，前级低频放大通常选用两级。要求第二级能满足推动末级功率放大器的输入信号强度，要有一定的功率输出，该激励可选择变压器耦合的放大器。如图11所示。以上各级静态工作点VE值以电源电压而定，VT1、VT2、VT5的VE可取电源电压的1/5左右。T4为低频放大级，接成固定偏置电路，工
15、作电流一般取0.51mA范围。功放输出级为典型的OT电路，由T5、T6和T7等组成。其中T5为激励级，T6、T7为互补推挽输出级。R15、R16为激励级T5 图12低放激励原理图 的偏置电阻；R18使T6、T7两管基极保持固定的电位差，改变R18可改变输出级的静态工作点。输出级工作电流一般取1.55mA范围。C16为交流负反馈电容，C19为输出电容，C12、R14、C20为电源去耦电路的电容、电阻。另外，输出级T6、T7的中点电位（3v）可由R16来调节。4.5功率放大回路它将前级的信号再加以放大，以达到规定的功率输出，去推动喇叭发声，可选择我们熟悉的OTL电路。低频放大电路的设计，是根据要求的输出功率、选择的电源电压、喇叭的交流电阻，从后向前进行。确定输出功率后进行
