收音机实验报告..

《高频电子线路》课程设计报告题目SD-105七管半导体收音机学院（部）信息学院专业通信工程班级2011240401学生姓名张静学号33指导教师宋蓓蓓，利骏2目录一、概括……………………………………页码二、收音机工作原理……………………………………页码三、各部分设计及原理分析……………………页码四、实验仿真及结果……………………………页码五、结论…………………………………………页码六、心得体会……………………………………页码七、参考文献……………………………………页码3调幅半导体收音机原理及其调试一概述：收音机的发明人类自从发现能利用电波传递信息以来，就不断研究出不同的方法来增加通信的可靠性、通信的距离、设备的微形化、省电化、轻巧化等。接收信息所用的接收机，俗称为收音机。目前的无线电接收机不单只能收音，且还有可以接收影像的电视机、数字信息的电报机等。随着广播技术的发展，收音机也在不断更新换代。自1920年开发了无线电广播的半个多世纪中，收音机经历了电子管收音机、晶体管收音机、集成电路收音机的三代变化，功能日趋增多，质量日益提高。20世纪80年代开始，收音机又朝着电路集成化、显示数字化、声音立体化、功能电脑化、结构小型化等方向发展。1947年、美国贝尔实验室发明了世界上第一个晶体管，从此以后．开始了收音机的晶体管时代．并且逐步结束了以矿石收音机、电子管收音机为代表的收音机的初级阶段。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输入回路由天线线圈和可变电容构成，本振回路由本振线圈和可变电容构成，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4中频455kHz为载波的调幅波。中频信号进行中频放大，再经过检波得到音频信号，经功率放大输出，耦合到扬声器，还原为声音。其中，中放电路增益受AGC自动控制增益控制，以保持在电台信号不同时，自动调节增益，获得一致的收听效果。.二总体方案收音机的基本工作原理图1超外差式收音机组成超外差式收音机是目前较普及的收音机，其方框图如图1所示：它是由天线、输入回路、本机振荡器、变频器、中频放大器、检波器、低频电压放大器、功率放大器等部分组成。天线：接收许多广播电台的高频信号，天线线圈是绕在磁棒上（磁棒具有聚集电磁波磁场的能力）。输入回路：选出其中所需要的电台信号送入变频级的基极，同时，由本机振荡器产生高频等幅波信号。本机振荡器：提供本机振荡器信号。变频器：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。中频放大器：对中频信号进行放大。5检波器：对信号进行幅度检波，从而还原出音频信号。低频电压放大器：对信号进行电压放大。功率放大器：对功率进行放大。三各部分设计及原理分析1输入从天线到收音机第一级放大器之间的电路称为输入电路，它的作用是从天线感应到的各种信息中把需要的信号选择出来，并传送到下一级电路，同时把其它不需要的信号有效的进行抑制。在收音机输入时,使用串联谐振电路，如图（二）2变频器（混频器）功能的电路称为变频器（或混频器），如图（三）混频电路图（三）6本机振荡和混频合起来称为变频电路。变频电路是以VT1为中心，它的作用是把从输入回路送来的调幅信号和本机振荡器产生的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，那么它们的差频就是1000kHz－535kHz＝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的频率高一个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。3本振高频振荡电路广泛地应用在电子系统及设备中。当今随着通信的7飞速发展，对本振性能的要求也越来越高。有关振荡器的理论、设计和技术在近年来也得到了不断的发展。在射频接收电路中，本地振荡信号源（高频振荡器）一般采用正弦波振荡器，如图（4），对振荡器提出的主要指标为振荡频率和振荡幅度的精确性与稳定性。正弦波振荡电路主要包括LC振荡电路和RC振荡电路。在要求本地振荡信号频率精度较高的应用中，晶体振荡器频率稳定度比陶瓷振荡电路要高，可以超过10-5数量级。图（4）但由于受晶体晶片本身的局限，在几百kHz频段时的昌振体积就很大，不适用于小型化的无线寻呼接收机。由于SCA无线数据传输信息是经过两次不同的调制（FSK调制和FM调制）后，与调频广播台其它信息一起，由调频电台发射天线发射到空间的，所以FM-SCA无线数据传输接收终端在接收到主载波的复合信号后，需经过两次解调才能还原出原来的数据信息，即：首先，通过天线接收且高频放大后，经第一次混频、第一中频滤波、第一次解调输出SCA信号，此信号是8FSK信号。然后，必须再进行一次解调才能还原出FM-SCA信息，即经第二次混频、第二中频滤波、第二次解调、低通滤波，最后得到数字信号。所以二本振电路在FM-SCA射频接收电路中占有很重要的地位。然而，在SCA射频接收电路中图（5），根据超外差接收原理，其二本振听频率为522kHZ（67kHz+455kHz）。由于该频段内石英晶体的体积很大，不利于实现SCA射频接收的小型化，因此，二本振电路采用了陶瓷振子振荡电路电路图二阶本振电路图（5）本振就是LC振荡器.用在超外差接收机中.超外差接收机中有一个振荡器叫本机振荡器.它产生的高频电磁波与所接收的高频信号混合而产生一个差频,这个差频就是中频.如要接收的信号是900KHZ.本振频9率是1365KHZ.两频率混合后就可以产生一个465KHZ或者2200KHZ的差频.接收机中用LC电路选择465KHZ作为中频信号.因为本振频率比外来信号高465KHZ所以叫超外差.对本振的要求：1,对振荡频率的选取有要求;要求振荡器的振荡频率和幅度精度高,稳定性好;2,有锁相环,数字分频、数字鉴相器等电路，保证极高的稳定度,否则会产生本振频率漂移;3,都有锁相环电路来保证本振频率的稳定度;4,一般采用稳定性好的晶体振荡器5,振荡频率高,易起振,振频稳,振幅高,振荡特性好;6,本振电路多采用体积小、可靠性高的单片大规模集成数字频率合成器,7，电源可数模分开供电，接地及屏蔽良好,本振输出端有带通滤波器，使本振输出杂波小。4中放AGC为自动增益控制,它的作用是当信号源较强时,使其增益自动降低;当信号较弱时,又使其增益自动增高,从而保证了强弱信号的均匀性，有时需测AGC电路如图（6）。AGC测试框图图（6）10第一中放加AGC控制,保证整级增益和稳定性.第二中放保证选择性.第三中放保证带宽.音频信号是（Audio）带有语音、音乐和音效的有规律的声波的频率、幅度变化信息载体。根据声波的特征，可把音频信息分类为规则音频和不规则声音。其中规则音频又可以分为语音、音乐和音效。规则音频是一种连续变化的模拟信号，可用一条连续的曲线来表示，称为声波。声音的三个要素是音调、音强和音色。声波或正弦波有三个重要参数：频率ω0、幅度An和相位ψn，这也就决定了音频信号的特征。5检波检波，就像带通滤波器一样的性质，靠外围元件的配合，吸收所在性能范围之内波长的频率，其它信号被隔离。检波（也称解调）二极管的作用是利用其单向导电性将高频或中频无线电信号中的低频信号或音频信号取出来，广泛应用于半导体收音机、收录机、电视机及通信等设备的小信号电路中，其工作频率较高，处理信号幅度较弱。常用的国产检波二极管有2AP系列锗玻璃封装二极管。常用的进口检波二极管有1N34/A、1N60等。检波过程也是一个频率变换过程，也要使用非线性元器件。常用的有二极管和三极管。另外为了取出低频有用信号，还必须使用滤波器滤除高频分量，所以检波电路通常包含非线性元器件和滤波器两部分。检波由无线电台发射出的是经过调制的载有信号的电磁波，在调谐电路中因电谐振而产生的也是经过调制的高频振荡电流．这种电流通过收音机的耳机或扬声器，并不能使它们振动而发声．下面介绍收音机中对调幅波11的检波，低通滤波器如图（8）低通滤波器容许低频信号通过,但减弱(或减少)频率高于截止频率的信号的通过。对于不同滤波器而言,每个频率的信号的减弱程度不同。当使用在音频应用时,它有时被称为高频剪切滤波器,或高音消除滤波器。低通滤波器概念有许多不同的形式，其中包括电子线路（如音频设备中使用的hiss滤波器、平滑数据的数字算法、音障、图像模糊等等。低通滤波器在信号处理中的作用等同于其它领域如金融领域中移动平均数所起的作用；这两个工具都通过剔除短期波动、保留长期发展趋势提供了信号的平滑形式。滤波器能在频率的两个边缘处产生滚降。它在频率的上端或下端处以外能陡峭地加以滤除（衰减）。三种类型的滤波器：低通高通和带通滤波器。低通滤波器图图（8）126音频功放理想的音频功率放大器，如图（9），真实的音频功率放大器的输出音频信号总会有一点失真，并且叠加了噪声（在正弦波上叠加了高频杂波）。这种失真是较小的，从波形图中也难看出来，只有用失真仪才能测出。波形的失真是由于在正弦波上加了多种高次谐波造成的（如3次谐波、5次谐波等）所以称为总谐波失真。理想的音频功率放大器没有谐波失真及噪声，所以THD+N=0%。实际的音频功率放大器有各种谐波造成的失真及由器件内或外部造成的噪声，它有一定的THD+N的值。电容器在电力系统中是13提高功率因数的重要器件；在电子电路中是获得振荡、滤波、相移、旁路、耦合等作用的主要元件。一、电解电容在电路中的作用1，滤波作用，在电源电路中，整流电路将交流变成脉动的直流，而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容，利用其充放电特性，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。在实际中，为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生变化，所以在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电解电容．由于大容量的电解电容一般具有一定的电感，对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除，故在其两端并联了一只容量为0.001--0.lpF的电容，以滤除高频及脉冲干扰．2，耦合作用：在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，常采用电容藕合．为了防止信号中韵低频分量损失过大，一般总采用容量较大的电解电容。四实验仿真及结果1，（1）变频电路的仿真图14（2）输出结果2，低频电压-功率放大电路（1）电路的仿真图15（2）输出结果163，中放-检波电路仿真图（2）输出结果1718五、总结通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。通过这次课程设计，我发现以往学习的知识十分空洞，真正运用到实际生活中，很多实际问题很难解决。这次经历，学了不少东西，同时对自己专业知识有了一定程度认同。在老师的教导使我的学习更加有效率，使我们受益匪。七参考文献[1]张肃文.高频电子线路.高等教育出版社.2004年11月[2]邱关源.电路.高等教育出版社.1999年6月[3]程佩青.数字信号处理教程.清华大学出版社.2004年月