1-无线电广播和收音机基本原理解析

无线电和收音机简史无线电是谁发明的?西方公认是马可尼,俄罗斯只承认波波夫。这个问题争论了一个多世纪,至今还没有完全统一。西方国家认为发明把信号载在电波上进行电信传输的人是意大利电气技师马可尼。第一次试验是在1894年，这成为无线电技术的开端。俄国人认为1894年，波波夫制成了一台无线电接收机，他第一次在接收机上使用了天线。这也是世界上的第一根天线。1902年，美国人史特波斐德使用自制的矿石收音机完成无线电广播实验；1904年英国物理学家发明了世界上第一只电子二极;1906年，美国发明家德·福斯特组装了第一个真空管放大器，这种放大器立即就被用来与马可尼的无线电发明相结合，利用无线电传送人的声音，于是产生了收音机。加拿大人雷金纳德·奥布里·费森登在马萨诸塞州的布兰特罗克建立试验广播台，该台在1906年圣诞节前夕播送了第一个广播节目。1910年，第一家每日无线电广播台创始于加利福尼亚州圣约瑟·查尔斯·赫罗尔德广播学校。它是世界上最久的一直没有中断的广播电台。1920年，第一个现代商业无线电广播台在匹兹堡成立，它于1920年11月2日正式开播。二十多年后，调频广播诞生，直到1962年才出现调频立体声广播。什么是波速度频率波长电磁波中波：中国10kHz美国9kHz短波：10kHz（数字式收音机按5kHz调谐）调频：200kHz（数字式收音机按100kHz调谐）波段名称波长范围频率范围频段名称主要用途超长波108~104m3Hz~30kHzVLF(甚低频)音频、电话、数据终端长波104~103m30~300kHzLF(低频)导航、信标、电力线通信中波103~102m300kHz~3MHzMF(中频)AM广播、业余无线电短波102~10m3~30MHzHF(高频)移动电话、短波广播、业余无线电米波(超短波)10~1m30~300MHzVHF(甚高频)FM广播、TV、导航移动通信分米波100~10cm300M~3GHzUHF(超高频)TV、遥控遥测、雷达、移动通信厘米波10~1cm3~30GHzSHF(特高频)微波通信、卫星通信、雷达毫米波10~1mm30~300GHzEHF(极高频)微波通信、雷达、射电天文学无线电波(频)段的划分及其用途名称简称频率长波SW150~200KHz中波MW535~1605KHZ短波120mSW120m2300~2490KHz短波90mSW90m3200~3400KHz短波75mSW75m3900~4000KHz短波60mSW60m4750~5060KHz短波49mSW49m5950~6200KHz短波41mSW41m7100~7300KHz短波31mSW31m9500~9775KHz短波25mSW25m11700~11975KHz短波19mSW19m15100~15450KHz短波16mSW16m17700~17900KHz短波13mSW13m21450~21750KHz短波11mSW11m25600~26100KHz调频广播FM88~108MHz无线电广播的波段划分无线电波的传播1地面传播(地波)2电离层反射(天波)3直射传播(直射波)4散射传播(散射波)5卫星转播长波传播特点是：长波以天波或地波的形式传播。地面对它吸收弱，白天和晚上传播，变化较小，比铰稳定。但地波传播的最大距离不超过三至四千公里，所以一般长波传播方式仍以天波为主。短波传播特点是：地面对短波吸收极强，沿地球表面只能传播几十公里。它的传播主要是依靠地球外的电离层与地面间的来回反射，因此可以传得很远。由于短波依靠电离层反射，所以受季节、日夜、气候变化影响比较大，信号强弱变化显著，声音常常一会儿大，一会儿小。短波多用于远距离广播。中波传播特点和长波大体相似，但地面对中波吸收较强，所以沿地球表面传播路程不远。一般夜里收听效果比白天好，白天收听不到的电台，夜间可能听到。中波适用于传播距离不太远的电台，我国国内广播一般用中波。超短波一般只能在空间直线传播，因此它的门播距离较近，电视和调频广播都用超短波。调幅无线电广播调频无线电广播收音机的主要质量指标1.灵敏度灵敏度说明收音机接收微弱信号的能力。通常用毫伏/米(mV/m)表示用磁性天线的收音机的灵敏度，用微伏(V)表示装外接天线或拉杆天线的收音机的灵敏度。它们的数值越小，灵敏度越高。2.选择性选择性是表示收音机挑选电台的能力。选择性用分贝(db)表示，在满足频带宽度的前提下，分贝值越大，选择性越好。3.保真度(失真度)收音机输出的信号波形，应与原来传送的信号一致，保真度表示了收音机保持原来信号波形的能力。它主要用频率失真和非线性失真的大小来表示。4.频率范围(波段覆盖)说明收音机能够收听波段的频率范围，而且在整个波段范围内应能满足主要指标。5.额定输出功率(不失真输出功率)表示在一定非线性失真条件下，收音机输出功率的大小，通常用毫瓦(mW)或瓦(W)表示，输出功率越大，声音越响。收音机工作原理从工作原理上讲，收音机经过了矿石检波式、直接放大式和超外差式的转变。矿石式收音机是最简单的收音机，它是由美国科学家邓伍迪和皮卡尔德发明的。1910年，邓伍迪和皮卡尔德发现方铅矿石具有检波作用，如果将其与几种简单的元件相连接，就可以接收到无线电台放送的广播节目。矿石收音机靠天线接收电波，机内装有简单的调谐电路，可将接收到的电波按所需的波长选择出来输送给矿石检波器，从电波中分检出记载音频信号的电流，然后通过耳机将电流转换成声音。矿石收音机无需电池，结构简单，几乎所有的无线电爱好者可自己装配制做。但它需要良好的天线和地线，而且音量很小，只能供一人收听，选择性也很差。检波调谐回路矿石收音机直接放大式收音机直接放大式收音机在矿石收音机的基础上增加了高频放大和低频放大部分，性能较矿石式收音机有所改进。最简单的有放大能力的收音机直接放大式收音机通常在高频放大器中加入正反馈，在电路不产生自激振荡的前提下，使放大后的信号部分地返回到谐振回路进行再生放大。再生放大可以大幅度地提高谐振回路输出信号的强度，提高灵敏度和选择性，直接放大式收音机又常称为再生式收音机。为节约成本，直接放大式收音机中也常将检波后的低频信号重新送到检波前的高频放大晶体管中再进行一次低频放大(来复放大)，故直接放大式收音机又常称为来复式收音机。最简单的再生来复式收音机是晶体管单管再生来复收音机，简单廉价体积小，不需天线和地线，用耳机接收本地强台的广播。再生来复式单管收音机比较成熟的晶体管再生来复式收音机采用4只晶体管，分别用作再生来复式高放、低放和推挽功放。四管再生来复式收音机再生来复式收音机电路简单，但高频放大容易产生振荡，放大倍数不能很大，使灵敏度受到限制，且频率低端与高端增益相差较大，整个频段内灵敏度不均匀；另一方面，由于谐振回路少，选择性也普遍较差。但在中等房间里接收本地强台仍可以获得比较满意的效果。再生来复式收音机一般只能在城市中用于接收本地强台。超外差式收音机超外差式收音机最大的特点是通过变频器把接收到的高频载波转化为固定的较低频率的中频载波，再对中频信号进行放大。由于中频信号的频率较低且保持固定(我国为调幅收音机465kHz，调频收音机中频为10.7MHz)，可以采用多级中频放大，提高收音机的灵敏度；在中频放大器中采用谐振回路作为负载，可以大大提高收音机的选择性。现在世界上99％以上的收音机、电视机、无线电话机、卫星地面站等都是超外差式的。中频f1f0=465kHz变频(混频)检波低频放大功率放大中频放大输入调谐回路f0本机振荡回路f1“超外差式”名称的由来：1.本机振荡频率超过外来信号频率，两者之差即为中频。2.根据电路设计不同，在变频器中，本机振荡和混频各用一只电子管或晶体管的称为“外差”；共用一只电子管或晶体管的称为“自差”。在此基础上，增加了中频放大器（中频放大器不是必须的）的则称为“超”。从器件形式上来看，收音机经历了电子管、晶体管、集成电路三个时代。电子管是最先应用在收音机中的放大器件，到了上个世纪五十年代之后，这种器件在超外差式收音机的应用已很成熟。标准超外差式收音机在采用5~6只电子管，分别用于变频、中放、检波及低放、功放、电源整流和调谐指示，在中等房间可以获得比较满意的接收效果。红灯牌711~3电子管二波段收音机，用的是很流行的6A2,6K4,6N2,6P1,6Z4,6E1电子管的标准的超外差式六管机。熊猫601~1型六管收音机在晶体管收音机出现之前，还流行一种采用4~5只电池式电子管的便携式超外差式收音机，与交流超外差式收音机相比，除音量小一些外，其它性能大致相当。可用电池供电的国产541超外差式电子管中短波收音机是1955年国务院《关于在农业、畜牧业、渔业生产合作社重点建立收音站的指示》所用一万台收音机里两种主要型号之一。1945年，美国利金希公司研制出了晶体管收音机。由电子管向晶体管的过渡是超外差式收音机发展的一次飞跃：晶体管工作电压低、耗能小，使电池供电收音机成为现实；晶体管体积小，抗振动能力强，能够极大减小收音机的体积与重量，促进了便携式收音机的出现；相对于电子管数千小时的使用时间，晶体管的寿命为半永久性，这也是一个巨大的进步。晶体管收音机出现之后，电池式电子管收音机就被淘汰了，在晶体管收音机的性能得到改进之后，流交电子管收音机也被淘汰了。到七十年代，晶体管收音机已很成熟，标准超外差式收音机采用六只晶体管三极管，分别用作变频、二级中放、低放和推挽功放。晶体管时代也是超外差式收音机种类最丰富的时代，从普及型的单波段收音机到复杂的全波段收音机，从袖珍收音机到落地式收音机，应有尽有。随着晶体管收音机成本的降低，二次变频技术开始在收音机中得到应用，使收音机的性能又有了很大的提高。由于成本和技术的问题，历史上没有出现过电子管二次变频收音机。八十年代风行一时的交直流两用调频调幅中短波收音机七十年代生产的一级台式晶体管全波段收音机七十年代，集成电路开始逐步应用于超外差式收音机。这在一定程度上提高了收音机的性能，简化了调试，降低了成本。八十年代末期，锁相环（phaselockedloop,PLL）频率合成器和微处理器应用在在收音机中。PLL电路的基准信号由石英晶振产生，频率精度可以达到10~10以上，稳定性远远优于传统的LC振荡电路。另一方面，借助于微处理器，可以记忆PLL频率合成器参数设置，使自动调谐、频率存贮等功能成为可能。