如何组装及调试收音机的设计

如何组装及调试收音机的设计第一章无线电广播概述收音机的发展已经有100多年的历史了。在科技发达的如今，仍然有很多人愿意听收音机。因为它小巧方便并且给人一种闲雅，充实的感觉。收音机的种类是由无线电广播的种类决定的。因此，我们首先对无线电广播种类和其特征作一简单介绍。我们知道，我们的声音所能传播的距离是有限的，要想远距离的传播声音，必须借助无线电广播，无线电广播是以频率较高（高于高频频率）的无线电信号（称为高频载波信号）作为运载工具，将声音运送到较远的地方。关于谁是无线电台的发明人还存在争议。1893年，尼科拉·特斯拉（NikolaTesla）在美国密苏里州圣路易斯首次公开展示了无线电通信。在为“费城富兰克林学院”以及全国电灯协会做的报告中，他描述并演示了无线电通信的基本原理。他所制作的仪器包含电子管发明之前无线电系统的所有基本要素。古列尔莫·马可尼（GuglielmoMarconi）拥有通常被认为是世界上第一个无线电技术的专利，英国专利12039号，“电脉冲及信号传输技术的改进以及所需设备”。尼科拉·特斯拉1897年在美国获得了无线电技术的专利。然而，美国专利局于1904年将其专利权撤销，转而授予马可尼发明无线电的专利。这一举动可能是受到马可尼在美国的经济后盾人物，包括汤玛斯·爱迪生，安德鲁·卡耐基影响的结果。1909年，马可尼和卡尔·费迪南德·布劳恩（KarlFerdinandBraun）由于“发明无线电报的贡献”获得诺贝尔物理学奖。1943年，在特斯拉去世后不久，美国最高法院重新认定特斯拉的专利有效。这一决定承认他的发明在马可尼的专利之前就已完成。有些人认为作出这一决定明显是出于经济原因。这样二战中的美国政府就可以避免付给马可尼公司专利使用费。目前无线电广播可分为两大类，即调幅广播（AM）和调频广播（FM）.调幅广播是高频载波信号的幅值来装载音频信号（调制信号），即用音频信号来调制高频载波信号的幅值，从而使原为等幅的高频载波信号的幅值随调制信号的幅度而变化（如图1所示）。幅值被音频信号调制过的高频信号叫已调幅信号，简称调幅信号。调频广播则是用高频载波信号的频率来装载音频信号，即用音频信号（调频信号）来调制高频载波信号的幅值，从而使原为等幅恒频的高频载波信号频率随着调制信号的幅值而变化，但其幅值不变（如图1所示）。调幅信号有长波，短波，中波三个波段。长波的频率范围是150——415千赫，中波为525——1605千赫，短波为1.6——26.1兆赫。调频波段在超高频（VHE）波段，国际上规定为87——108兆赫。调频信号和调幅信号统称为已调制信号，或简称为已调信号。音频信号图1从调幅和调频广播的频率范围我们可以看出，调幅广播所用的波长较长，其特点是传播距离远，覆盖面积大了，并且用来接收此无线电波信号的接收机的电路也比较简单，价格便宜。但其缺点是所能传播的音频频带较窄，音质较差，从而不易传输高保真音乐节目，并且其抗干扰能力差。而调频广播所能传输的音频频带较宽，易于传送高保真音乐节目，并且它的抗干扰能力较强。这是因为调频信号的幅值固定不变的，可以用限幅的方法，将由于干扰而产生的调频信号的幅值的变化有效地消除掉。同时，它比AM其发射功率也可减小，这是因为调幅信号的幅值一般都比载波的幅值大，有效发射功率比发射机的功率小得多。而调频信号的幅值和载波的幅值一样大，在发射机功率与发射功率一样时，调频信号的有效发射功率要比调幅信号的有效发射功率大。但由于调频广播工作于超短波波段，其缺点是传播距离短，覆盖范围小，且易于被高大建筑物等物体阻挡，。然而人们恰恰利用了这一点，不同地区或城市可使用同一或相近的频率，而不致引起互相干扰，提高了频率利用率。第二章收音机的工作原理收音机是接受无线电广播发送的信号，并将其还原成声音的机器，根据无线电广播的种类不同。即调幅广播（AM）和调频广播（FM），接受信号的收音机的种类亦不同，即调幅收音机和调频收音机。有的接收机既能接受调幅广播，又能接受调频广播，称为调幅调频收音机。2.1收音机的分类2.1.1调幅收音机调幅收音机的基本功能就是把空中的无线电波转变成高频信号，这一切是由接受天线来实现。然后解频，即把调制的高频载波上的音频信号上卸下来，亦称常检波，实现这一功能的电路叫检波器。最后，用检波出来的音频信号来推动扬声器或耳机，即把声音恢复。调幅收音机的分类方法众多，依其电路方程式可分为直接检波式，高放式和超外差式。直接检波式和高放式收音机因其灵敏度低，音质差，已基本不再生产和使用，现在用的调幅收音机基本上都是超外差式，故这儿只介绍超外差式调幅收音机的结构和原理。1.超外差式收音机的结构超外差式收音机的结构框图如下：超外差式收音机主要由输入电路，混沌电路，中放电路，检波电路，前置低放，功率放大器电路和喇叭或耳机组成。2.工作原理图2-2超外差收音机的工作原理方框图由输入电路，即选择电路，或称调谐电路把空中许多无线电广播电台发出的选择信号其中的一个，送给混沌电路。混沌将输入电路送来的已调幅高频信号变为中频调幅信号，而他们所携带的信号是不变的，即调幅信号的频率变为中频，但其幅值变化规律不改变。不管输入的高频信号的频率如何，混沌后的频率是固定的，我国规定为465千赫。（KHz）中频放大器将中频调幅信号放大到检波器所要求的大小。由检波器将中频调幅信号所携带的音频信号取下来，送给前置低放。前置低放将检波出来的音频信号进行电压放大。再由功放将音频信号放大，放大到其功率能够推动扬场器或耳机的水平。由扬场器或耳机将音频信号转变成声音。2.1.2调频收音机调频收音机的最基本功能和调幅式收音机较相似。在调频式收音机中解调功能由鉴频器（也叫频率解调器或频率检波器）来完成，是将调频信号频率的变化还原为音频信号，其它功能的电路和调幅收音机中的一样。调频收音机依电路程式来分，可分为直接放大和超外差式两种；依接收信号和种类来分，有单声道调频收音机和调频立体声收音机（见图2-2、图2-3）。图2-3图2-4单声道调频收音机由输入电路、高频放大电路、混频电路、中频放大电路、鉴频器、低频放大电路和喇叭或耳机组成。调频立体声收音机的结构和单声道调频收音机结构的区别就在于鉴频器后加一个立体声解调器，分出两个音频通道，来推动两个喇叭，形成立体声音。调频收音机电路比调幅收音机电路多出一个高频放大电路，其功能是将输入电路送来的信号放大到混频所需要的大小。2.2收音机的组成图2-1收音机的原理图1、输入调谐电路输入调谐电路由双连可变电容器的CA和T1的初级线圈Lab组成，是一并联谐振电路，Tl是磁性天线线圈，从天线接收进来的高频信号，通过输入调谐电路的谐振选出需要的电台信号，电台信号频率是f=l／2πLabCA，当改变CA时，就能收到不同频率的电台信号。2、变频电路本机振荡和混频合起来称为变频电路。变频电路是以VTl为中心，它的作用是把通过输入调谐电路收到的不同频率电台信号(高频信号)变换成固定的465KHz的中频信号。VTl、T2、CB等元件组成本机振荡电路，它的任务是产生一个比输入信号频率高465KHz的等幅高频振荡信号。由于Cl对高频信号相当短路，Tl的次级Lcd的电感量又很小，对高频信号提供了通路，所以本机振荡电路是共基极电路，振荡频率由T2、CB控制，CB是双连电容器的另一连，调节它以改变本机振荡频率。T2是振荡线圈，其初次绕在同一磁芯上，它们把VT1的等电极输出的放大了的振荡信号以正反馈的形式耦合到振荡回路，本机振荡的电压由T2的初级的抽头引出，通过C2耦合到VT1的发射极上。混频电路由VTl、T3的初级线圈等组成，是共发射极电路。其工作过程是：(磁性天线接收的电台信号)通过输入调谐电路接收到的电台信号，通过Tl的次级线圈Lcd送到VTl的基极，本机振荡信号又通过C2送到VTl和发射极，两种频率的信号在T1中进行混频，由于晶体三极管的非线性作用，混合的结果产生各种频率的信号，其中有一种是本机振荡频率和电台频率的差等于465KHz的信号，这就是中频信号。混频电路的负载是中频变压器，T3的初级线圈和内部电容组成的并联谐振电路，它的谐振频率是465KHz，可以把465KHz的中频信号从多种频率的信号中选择出来，并通过T3的次级线圈耦合到下一级去，而其它信号几乎被滤掉。3、中频放大电路它主要由VT2、VT3组成的两级中频放大器。第一中放电路中的VT2负载是中频变压器T4和内部电容组成，它们构成并联谐振电路，谐振频率是465KHz，与前面介绍的直放式收音机相比，超外差式收音机灵敏度和选择性都提高了许多，主要原因是有了中频放大电路，它比高频信号更容易调谐和放大。4、检波和自动增益控制电路中频信号经一级中频放大器充分放大后由T4耦合到检波管VT3，VT3既起放大作用，又是检波管，VT3构成的三极管检波电路，这种电路检波效率高，有较强的自动增益控制(AGC)作用。AGC控制电压通过R3加到VT2的基极，其控制过程是：外信号电压↑→Vb3↑—Ib3↑→Ic3↑→Vc3↓通过R3Vb2↓→Ib2↓→Ic2↓→外信号电压↓检波级的主要任务是把中频调幅信号还原成音频信号，C4、C5起滤去残余的中频成分的作用。5、前置低放电路检波滤波后的音频信号由电位器RP送到前置低放管VT4，经过低放可将音频信号电压放大几十到几百倍，但是音频信号经过放大后带负载能力还很差，不能直接推动扬声器工作，还需进行功率放大。旋转电位器RP可以改变VT4的基极对地的信号电压的大小，可达到控制音量的目的。6、功率放大器(OTL电路)功率放大器的任务是不仅要输出较大的电压，而且能够输出较大的电流。本电路采用无输出变压器功率放大器，可以消除输出变压器引起的失真和损耗，频率特性好，还可以减小放大器的体积和重量。VT5、VT6组成同类型晶体管的推挽电路，R7、R8和R9、R10分别是VT5、VT6的偏量电阻。变压器T5做倒相耦合，C9是隔直电容，也是耦合电容。为了减少低频失真，电容C9选得越大越好。无输出变压器的功率放大器的输出阻抗低，可以直接推动扬声器工作。2.3本机电原理分析1.调幅（AM）部分中波调幅广播信号由磁棒天线线圈T1和可变电容Co，微调电容Co1组成的调谐回路选择，送入Ic第10脚。本阵信号由振荡线圈T2和可变电容Co，Co4微调电容及与Ic第5脚的内部电路组成的本机振荡器产生，，并与由IC第10脚送入的中波调幅广播信号在IC内部进行混沌，混沌后产生的多种频率的信号，经过中频变压器T3（包括内部的谐振电容）组成的中频选频网络及465KHZ陶瓷滤波器CF2双重选频，得到的465KHZ中频调幅信号耦合到IC第16脚进行中频放大，放大后的中频信号在IC内部的检波器中进行检波，检出的音频信号由IC的第23脚输出，进入IC第24脚进行功率放大，放大后的音频信号由IC第27脚输出，推动扬声器发声。2.调频（FM）部分由拉杆天线接收到的调频广播信号，经C1耦合，使调频波段以内的信号顺利通过并到IC的第12脚进行高频放大，放大后的高频信号被送到IC的第9脚，接IC第9脚的L1和可变电容Co，微调电容Co3组成调谐回路，对高频信号进行选择在IC内部混沌。本振信号由振荡线圈L2和可变电容Co，微调电容Co2与IC第7脚相连的内部电路组成的本机振荡器产生，在IC内部与高频信号混沌后得到多种频率的合成信号由IC第输出，经R6耦合至10.7MHz。第三章组装与调试3.1装机前准备3.1.1备查元件二级管，三极管，喇叭，电容，电阻，电感器，导线，焊锡枪，焊锡线，一些按钮和外壳.元器件的选择可变电容器CA，CB采用CMB一223型的密封双连。磁性天线采用5mm×13mm×55mm的中波扃磁棒，初级Lab用线经0．17毫米的漆包线绕100圈，次级用同规格的线绕10圈。其外形见图3。T2是振荡线圈，型号为LFl0-1(红色)，T3、T4是中频变压器，中频变压器也叫作中周。它的初级线圈有三根引线，次级有二根引线。线圈绕在I型碾芯上，磁芯外面有磁帽。调节磁帽可改变线圈的电感量。中周外面有金属屏蔽外壳，把外壳接地，可减小互