超外差式收音機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院 課 題 超外差市收音機(jī) 學(xué)生專業(yè)班級(jí) 通信工程10級(jí)1班 小組成員（學(xué)號(hào)） 尤智敏（20105307） 指 導(dǎo) 教 師 李愛濤 完 成 時(shí) 間 2012-12-10 2012 年 12月 10日 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：1焊接練習(xí)，要求焊點(diǎn)光亮、圓滑，無(wú)虛焊。2對(duì)所有元器件進(jìn)行檢測(cè)，并能正確地分析其作用。3準(zhǔn)確、高質(zhì)量地進(jìn)行印刷電路板的焊接。4正確地進(jìn)行調(diào)試、對(duì)相關(guān)電壓、電流進(jìn)行測(cè)量。5進(jìn)行統(tǒng)調(diào)，檢查收臺(tái)的效果。方案比較和系統(tǒng)框圖：無(wú)線電廣播中可分為成調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）3種調(diào)制方式。而無(wú)線電廣播的接收則是由收音機(jī)實(shí)現(xiàn)的：收音機(jī)的接收天線收到空中的

2、電波；調(diào)諧電路選中所需頻率的信號(hào)；檢波器將高頻信號(hào)還原成聲頻信號(hào)(即解調(diào))；解調(diào)后得到的聲頻信號(hào)再經(jīng)過(guò)放大獲得足夠的推動(dòng)功率；最后經(jīng)過(guò)電聲轉(zhuǎn)換還原出廣播內(nèi)容。 下圖是最簡(jiǎn)單的調(diào)幅收音機(jī)組成框圖：圖中LC諧振回路是收音機(jī)輸入回路，改變電容C使諧振回路固有頻率f=1/2（LC）與無(wú)線電發(fā)射頻率相同，從而引起電磁共振，諧振回路兩端電壓VAB最大，將該電波接收下來(lái)。經(jīng)高頻放大電路放大后，通過(guò)由二極管D和濾波電容C1構(gòu)成的檢波電路，將調(diào)幅信號(hào)包絡(luò)解調(diào)下來(lái)，得到調(diào)制前的音頻信號(hào)，再將音頻信號(hào)進(jìn)行低頻放大，送到揚(yáng)聲器，就完全還原成可聞的聲波信號(hào)。圖1這就是最簡(jiǎn)單的AM收音機(jī)（也稱直放式收音機(jī)）的工作原理，它

3、電路簡(jiǎn)單，易于安裝調(diào)試，成本低，但它的靈敏度低，選擇性不太好，不適合日常使用。為了克服以上不足，我們引入“超外差”這一概念。由于最簡(jiǎn)AM收音機(jī)中高頻放大器只能適應(yīng)較窄頻率范圍的放大（受三極管的頻率響應(yīng)特性影響），要想在整個(gè)中波頻段535kHZ1605kHZ獲得一致放大是很困難的。因此用超外差接收方式來(lái)代替高放式收音機(jī)。所謂超外差式，就是通過(guò)輸入回路先將電臺(tái)高頻調(diào)制波接收下來(lái)，和本地振蕩回路產(chǎn)生的本地信號(hào)一并送入混頻器（利用晶體管或是二極管的非線性作用導(dǎo)致混頻的結(jié)果產(chǎn)生許多新的頻率），再經(jīng)中頻回路進(jìn)行頻率選擇，得到一固定的中頻載波（如：調(diào)幅中頻國(guó)際上統(tǒng)一為465KHz或455KHz）調(diào)制波,這個(gè)

4、過(guò)程稱為變頻。超外差的實(shí)質(zhì)就是將調(diào)制波不同頻率的載波，變成固定的且頻率較低的中頻載波（簡(jiǎn)稱中頻）。在廣播、電視、通訊領(lǐng)域，超外差接收方式被廣泛采用。通過(guò)變頻，將所要收聽的電臺(tái)的高頻信號(hào)變成另外一個(gè)預(yù)先確定好的頻率，然后再進(jìn)行中頻放大和檢波。 超外差方式使接收的調(diào)制信號(hào)變?yōu)榻y(tǒng)一的中頻調(diào)制信號(hào)，在作高頻放大時(shí)，就可以得到穩(wěn)定且倍數(shù)較高的放大，從而大大提高收音機(jī)的品質(zhì)。 比較起來(lái)，超外差式收音機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：接收高低端電臺(tái)（不同載波頻率）的靈敏度一致；靈敏度高；選擇性好（不易串臺(tái)）。超外差式收音機(jī)包括調(diào)頻與調(diào)幅兩種，而我們組裝的S66D型六管超外差式收音機(jī)采用的是調(diào)幅式收音，由輸入回路、本振回路、混

5、頻電路、檢波電路、自動(dòng)增益控制電路（AGC）及音頻功率放大電路組成。系統(tǒng)框圖如下：輸入調(diào)諧電路混頻中放檢波前置低放功放本機(jī)振蕩自動(dòng)增益控制(AGC)圖2單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和元器件選擇說(shuō)明：1.輸入調(diào)諧電路 輸入調(diào)諧電路由雙連可變電容器的CA和T1的初級(jí)線圈L12組成，是一并聯(lián)諧振電路，Tl是磁性天線線圈（中波磁性天線多采用錳鋅鐵氧體作磁芯，磁導(dǎo)率為400），從天線接收進(jìn)來(lái)的高頻信號(hào)，通過(guò)輸入調(diào)諧電路選出需要的電臺(tái)信號(hào)，調(diào)諧頻率是f=l2(LCA)。雙連電容的電容量CA與轉(zhuǎn)角滿足 1/CA=a+b*，a 、b是與電容的幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，當(dāng)改變轉(zhuǎn)角時(shí)，就能收到不同頻率的電臺(tái)信號(hào)。 圖32.變

6、頻電路 本機(jī)振蕩和混頻合起來(lái)稱為變頻電路。變頻電路是以VTl為中心，它的作用是把通過(guò)輸入調(diào)諧電路收到的不同頻率電臺(tái)信號(hào)(高頻信號(hào))變換成固定的465KHz的中頻信號(hào)。VTl、T2、CB等元件組成本機(jī)振蕩電路，它的任務(wù)是產(chǎn)生一個(gè)比輸入信號(hào)頻率高465 KHz的等幅高頻振蕩信號(hào)。由于Cl（基級(jí)旁路電容）對(duì)高頻信號(hào)相當(dāng)短路，Tl的次級(jí)L34的電感量又很小，對(duì)高頻信號(hào)提供了通路，所以本機(jī)振蕩電路是共基極電路，振蕩頻率由T2、CB控制。CB是雙連電容器的另一連，調(diào)節(jié)它以改變本機(jī)振蕩頻率。T2是振蕩線圈，其初次繞在同一磁芯上，它們把VT1的集電極輸出的放大了的振蕩信號(hào)以正反饋的形式耦合到振蕩回路，本機(jī)振蕩

7、的電壓由T2的初級(jí)的抽頭引出，通過(guò)C2耦合到VT1的發(fā)射極上。混頻電路由VTl、T1的次級(jí)線圈等組成，是共發(fā)射極電路 圖4VTl、T2、CB等元件組成本機(jī)振蕩電路，它的任務(wù)是產(chǎn)生一個(gè)比輸入信號(hào)頻率高465 KHz的等幅高頻振蕩信號(hào)。由于Cl（基級(jí)旁路電容）對(duì)高頻信號(hào)相當(dāng)短路，Tl的次級(jí)L34的電感量又很小，對(duì)高頻信號(hào)提供了通路，所以本機(jī)振蕩電路是共基極電路，振蕩頻率由T2、CB控制。CB是雙連電容器的另一連，調(diào)節(jié)它以改變本機(jī)振蕩頻率。T2是振蕩線圈，其初次繞在同一磁芯上，它們把VT1的集電極輸出的放大了的振蕩信號(hào)以正反饋的形式耦合到振蕩回路，本機(jī)振蕩的電壓由T2的初級(jí)的抽頭引出，通過(guò)C2耦合到

8、VT1的發(fā)射極上?；祛l電路由VTl、T1的次級(jí)線圈等組成，是共發(fā)射極電路。其工作過(guò)程是： (磁性天線接收的電臺(tái)信號(hào))通過(guò)輸入調(diào)諧電路接收到的電臺(tái)信號(hào)，通過(guò)Tl的次級(jí)線圈L34送到VTl的基極，本機(jī)振蕩信號(hào)又通過(guò)C2送到VTl和發(fā)射極，兩種頻率的信號(hào)在T1中進(jìn)行混頻，由于晶體三極管的非線性作用，混合的結(jié)果產(chǎn)生各種頻率的信號(hào)，其中有一種是本機(jī)振蕩頻率和電臺(tái)頻率的差等于465KHz的信號(hào)，這就是中頻信號(hào)。混頻電路的負(fù)載是中頻變壓器，T3的初級(jí)線圈和內(nèi)部電容組成的并聯(lián)諧振電路，它的諧振頻率是465KHz，可以把465KHz的中頻信號(hào)從多種頻率的信號(hào)中選擇出來(lái)，并通過(guò)T3的次級(jí)線圈耦合到下一級(jí)去，而其它

9、信號(hào)幾乎被濾掉。 此部分是超外差式收音機(jī)中最核心的部分，在此有必要簡(jiǎn)單了解混頻的原理?；祛l是指利用非線性器件對(duì)輸入的不同頻率的信號(hào)進(jìn)行混合產(chǎn)生含多種新頻率的混合信號(hào)，輸入信號(hào)一般包含高頻調(diào)制信號(hào)和等幅本振信號(hào)。常用的非線性器件有二極管和三極管，在這里我們采用的是三極管，常見的三極管混頻電路有（UL為等幅本振信號(hào)，Uc為高頻調(diào)制信號(hào)）：圖5這里我們選用的是方式（b），由于三極管的非線性作用，集電極輸出電流的頻率成分包含f = pfL±qfc（fL為等幅本振信號(hào)，fc為高頻調(diào)制信號(hào)）。若使諧振回路調(diào)諧在p=q=1的差頻分量上，則輸出的信號(hào)頻率為f=f1-f2。我們的目的是使f保持一個(gè)定值

10、：465kHz（圖6的理想曲線），但由于雙連電容器中1/CA=1/CB =a+b*，則f會(huì)隨而改變，如圖6的實(shí)際曲線： 圖6以上的情況可通過(guò)調(diào)節(jié)L12（即磁棒的位置）、T2和雙連電容器的微調(diào)電容改善。我們這里采用的三極管是9018H，耗散功率為0.4W，放大倍數(shù)為97146，特征頻率平均為620MHz，完全滿足需求，同時(shí)為了減小三極管的噪聲干擾和非線性失真，一般Ic=0.51mA，電路中的R1和R2是用來(lái)設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn)，同時(shí)R2還有穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的作用。由計(jì)算可得電路中的測(cè)試點(diǎn)A的電流IA0.6mA，靜態(tài)工作點(diǎn)合理。3.中頻放大電路 它主要由VT2、VT3（均采用9018H）組成的兩級(jí)中頻放大

11、器。第一中放電路中的VT2負(fù)載是中頻變壓器T4和內(nèi)部電容組成，它們構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，諧振頻率是465KHz，與前面介紹的直放式收音機(jī)相比，超外差式收音機(jī)靈敏度和選擇性都提高了許多，主要原因是有了中頻放大電路，它比高頻信號(hào)更容易調(diào)諧和放大。此電路工作在放大區(qū)，故應(yīng)盡可能使它工作在線性區(qū)域，另外還要考慮到耗電省、噪聲小、工作穩(wěn)定等，一般VT2的Ic調(diào)到0.51.5mA左右。其中R3和R4是用來(lái)設(shè)置兩個(gè)管子的直流偏置，同時(shí)通過(guò)減小R4的阻值可以提高VT2的Ic，同時(shí)提高后面電路中揚(yáng)聲器的聲音。由計(jì)算可得電路中的測(cè)試點(diǎn)B的電流IB1.5mA（估算值，實(shí)際值應(yīng)更?。o態(tài)工作點(diǎn)合理。圖74.檢波和自動(dòng)增

12、益控制電路 中頻信號(hào)經(jīng)一級(jí)中頻放大器充分放大后由T4耦合到檢波管VT3，VT3既起放大作用，又是檢波管，VT3構(gòu)成的三極管檢波電路，這種電路檢波效率高，有較強(qiáng)的自動(dòng)增益控制(AGC)作用。 C3和R3組成了低通濾波電路，C3的電壓構(gòu)成了AGC控制信號(hào)（實(shí)質(zhì)為電壓串聯(lián)負(fù)反饋），其控制過(guò)程是： 外信號(hào)電壓Vb3Ib3Ic3Vc3，通過(guò)R3，Vb2Ib2Ic2信號(hào)電壓。 檢波級(jí)的主要任務(wù)是把中頻調(diào)幅信號(hào)還原成音頻信號(hào)，C4、C5起濾去殘余的中頻成分的作用，旋轉(zhuǎn)電位器RP可以改變VT4的基極對(duì)地的信號(hào)電壓的大小，可達(dá)到控制音量的目的。 5.前置低放電路 檢波濾波后的音頻信號(hào)由電位器RP送到前置低放管V

13、T4（9014C，耗散功率為0.4W，特征頻率最小為150MHz，放大倍數(shù)為200-600），經(jīng)過(guò)低放可將音頻信號(hào)電壓放大幾十到幾百倍，但是音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后帶負(fù)載能力還很差，不能直接推動(dòng)揚(yáng)聲器工作，還需進(jìn)行功率放大。 圖8中的R5是用來(lái)設(shè)置VT4的直流偏置，C6為低頻耦合電容，C7為中頻旁路電容。VT4管的集電極電流一般設(shè)置為Ic=25mA，由計(jì)算可得電路中的測(cè)試點(diǎn)C的電流IC2.3mA，靜態(tài)工作點(diǎn)合理。圖86.功率放大電路 功率放大電路的任務(wù)是不僅要輸出較大的電壓，而且能夠輸出較大的電流。本電路采用變壓器耦合乙類推挽式功率放大電路，VT5、VT6（9013H，耗散功率為0.625W，特征頻

14、率最小為150MHz，放大倍數(shù)為144-220）組成同類型晶體管的推挽電路，R7、R8和R9、R10分別是VT5、VT6的偏量電阻。變壓器T5做倒相耦合，C9是隔直電容，也是耦合電容。為了減少低頻失真，電容C9選得越大越好。圖9中的功率放大電路的輸出阻抗低，可以直接推動(dòng)揚(yáng)聲器工作。R11是LED的限流電阻，R6和C8是作為電源去耦電路，主要是用來(lái)隔絕中高頻信號(hào)的影響。功放管的發(fā)射極電流一般設(shè)置為Ie=13mA，以下電路經(jīng)由proteus 7仿真可得測(cè)試點(diǎn)D的電流ID1.36mA，靜態(tài)工作點(diǎn)合理。圖9整體電路圖及電路的工作原理：以下是用proteus 7畫的電路圖：圖10電路的工作原理如下：通過(guò)

15、旋轉(zhuǎn)雙聯(lián)電容器的撥盤，改變輸入回路的諧振頻率，接收到的調(diào)制信號(hào)通過(guò)線圈耦合到混頻管的基極，而本振信號(hào)則通過(guò)電容耦合到混頻管的發(fā)射極，利用三極管的非線性特性，從T2輸出含有多種頻率的混合信號(hào)，其中包含我們需要的465kHz的中頻信號(hào)。T3、T4的諧振頻率都為465kHz，這樣這個(gè)中頻信號(hào)就會(huì)被挑選出來(lái)，同時(shí)經(jīng)過(guò)兩級(jí)的中放，再利用三極管PN結(jié)的單向?qū)щ娦院碗娙莸臑V波作用對(duì)信號(hào)進(jìn)行檢波，得到真正有用的音頻信號(hào)。音頻信號(hào)再經(jīng)過(guò)前置低放和功率放大，最后推動(dòng)到揚(yáng)聲器發(fā)聲。組裝與調(diào)試使用的主要工具和儀表有電烙鐵、吸錫器、焊錫、指針式萬(wàn)用表、數(shù)字式萬(wàn)用表、無(wú)感改錐組裝和調(diào)試電路的方法和技巧焊接與裝配技巧：1、

16、先不急于焊接，首先對(duì)照電原理圖熟悉印刷電路板。2、清點(diǎn)元器件并用三用表進(jìn)行測(cè)試好壞，如三極管的ebc的判斷、發(fā)光二極管的正負(fù)極、磁棒線圈的初級(jí)、次級(jí)一定不能搞錯(cuò)，三個(gè)中周有沒開路？輸入變壓器的初、次級(jí)在焊接前一定不能弄反。尤其是中周、變壓器一旦焊接錯(cuò)了再焊下來(lái)很容易損壞。3、仔細(xì)閱讀裝配說(shuō)明，按照要求一絲不茍進(jìn)行焊接。4、在裝配前一定要對(duì)元器件的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，包括電阻的阻值、大電容的漏電、小電容的開路、電位器的電阻及接觸是否良好。5、焊接電解電容時(shí)，注意正負(fù)極性，并且焊接速度要快，以免過(guò)熱損壞內(nèi)部。6、焊接時(shí)要保證無(wú)虛焊，有幾點(diǎn)要注意：有些三極管的腿不太沾錫，易造成虛焊，故在焊接前要將元

17、器件的腿用攝子好好刮一刮，然后鍍上錫以后再焊接到印刷電路板上。調(diào)試步驟和方法：1.測(cè)量測(cè)試點(diǎn)電流電位器開關(guān)關(guān)掉，裝上2節(jié)5號(hào)電池，將萬(wàn)用電表的表筆跨接在電位器開關(guān)的兩端，若電流在10mA左右，則說(shuō)明可以通電，將電位器開關(guān)打開（音量旋至最小即測(cè)量靜態(tài)電流），用萬(wàn)用表分別依次測(cè)A、B、C、D四電流缺口，若測(cè)量的數(shù)值在以下數(shù)值的附近：A=0.36mA，B=0.5mA，C=2mA，D=1.5mA，則可以用焊錫將缺口依次連通，再把音量調(diào)到最大，調(diào)雙聯(lián)撥盤即可收到電臺(tái)。我測(cè)得的各點(diǎn)數(shù)據(jù)為：A=0.53mA，B=0.88mA，C=3.78mA，D=0.61mA，與上面的數(shù)據(jù)出入不大。2.中頻調(diào)整打開收音機(jī)，

18、隨便找一個(gè)低端電臺(tái)，先調(diào)黑中周T4，調(diào)到聲音響亮為止，然后調(diào)白中周T3，是聲音最大。當(dāng)本地電臺(tái)已調(diào)到很響時(shí)，改收弱的外地電臺(tái)，用第一步的方法調(diào)整。再調(diào)到聲音最響為止。按上述方法從后向前的次序，反復(fù)細(xì)調(diào)二、三遍。 3.對(duì)刻度調(diào)低端：在550-700KHz范圍內(nèi)選一個(gè)電臺(tái)，如中央人民廣播電臺(tái)640KHz，調(diào)紅中周T2調(diào)到640KHz電臺(tái)聲音最大。調(diào)高端：在1400-1600KHz范圍內(nèi)選一個(gè)電臺(tái)，如1500KHz將撥盤指針指在周率板刻度1500KHz的位置，調(diào)節(jié)雙聯(lián)左上角的微調(diào)電容（和CB并聯(lián)），使電臺(tái)聲音最大。以上兩步需反復(fù)二到三次，頻率刻度才能調(diào)準(zhǔn)。 4.統(tǒng)調(diào)低端統(tǒng)調(diào)：收一個(gè)最低端電臺(tái)，調(diào)整線

19、圈在磁棒上的位置，使聲音最響， 高端統(tǒng)調(diào)：收一個(gè)最高端電臺(tái)，調(diào)節(jié)雙聯(lián)右上角的微調(diào)電容（和CA并聯(lián)），使聲音最響。測(cè)試收音機(jī)是否已統(tǒng)調(diào)好：用銅鐵棒來(lái)檢驗(yàn)，如圖11所示。檢驗(yàn)時(shí)：把雙聯(lián)電容器旋到統(tǒng)調(diào)點(diǎn)（高頻端、低頻端均可）附近的一個(gè)電臺(tái)上，然后把銅鐵棒靠近磁性天線T1。如果銅端靠近T1使聲音增加，說(shuō)明T1的電感量大了（因?yàn)殂~是良導(dǎo)體，當(dāng)銅棒靠近輸入回路時(shí)，銅棒上產(chǎn)生感應(yīng)電流，此電流反作用于輸入回路，使輸入回路的總電感量?。@時(shí)應(yīng)把線圈向磁棒的端頭移動(dòng)，如移到頭還是聲音增大，則說(shuō)明T1的初級(jí)圈數(shù)多了，應(yīng)該拆下幾圈以減小電感量；反之，若磁棒端靠近T1（磁棒可磁化，會(huì)使T1的電感量增加）使聲音增大，則

20、說(shuō)明T1的電感量小了，可把線圈往磁棒中間移動(dòng)或增加幾圈；如果銅鐵棒無(wú)論哪頭靠近T1都使聲音變小，說(shuō)明統(tǒng)調(diào)是合適的。圖11調(diào)試中出現(xiàn)的故障、原因及排除方法1、指示燈不亮：發(fā)光二極管裝反。2、A點(diǎn)無(wú)電流：磁棒線圈C、D端的漆未刮，造成虛焊。3、B點(diǎn)無(wú)電流：VT2管腳焊錯(cuò)；T4中周斷線。4、C點(diǎn)無(wú)電流：變壓器裝反了；VT4管腳焊錯(cuò)。5、D點(diǎn)無(wú)電流：VT5、VT6管腳焊錯(cuò)。6、收不到臺(tái)：磁棒線圈1、2、3、4線焊顛倒、四個(gè)端點(diǎn)虛焊。7、無(wú)聲：喇叭斷線、耳機(jī)插孔接觸不良。課程設(shè)計(jì)總結(jié) S66D型六管超外差式收音機(jī)采用了變頻技術(shù)，使接收到的電波信號(hào)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為465kHz的中頻信號(hào)，再經(jīng)過(guò)多級(jí)中放和檢波，就

21、能得到音頻信號(hào)。這樣的優(yōu)點(diǎn)是便于信號(hào)的統(tǒng)一放大和解調(diào)，接收高低端電臺(tái)（不同載波頻率）的，靈敏度一致且靈敏度高，選擇性好（不易串臺(tái)）。但以上的設(shè)計(jì)同時(shí)存在一些不足，如：沒有外接天線，在室內(nèi)的收音效果比較差；耳機(jī)插座不是通用的立體聲耳機(jī)插座；由于混頻電路處在收音機(jī)的前端，混頻自身產(chǎn)生的噪音對(duì)整機(jī)的噪音系數(shù)影響較大等。改進(jìn)方法如：增加外接天線，增強(qiáng)收音效果；將耳機(jī)插座改為立體聲耳機(jī)插座；將R6換為高頻扼流圈，以抑制噪聲和干擾。目前超外差接收技術(shù)在廣播、電視、通訊等領(lǐng)域已被廣泛采用，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以上技術(shù)必能得到不斷改進(jìn)，滿足人們社會(huì)生活的需要。收獲、體會(huì)這次課程設(shè)計(jì)雖然只是讓我們?nèi)?dòng)手焊接、裝配和調(diào)試S66D型六管超外差式收音機(jī)，但我還是從中學(xué)到了很多知識(shí)。由于大一時(shí)就加入了電子創(chuàng)新基地，對(duì)焊接和電子元器件知識(shí)有所了解，所以沒花多少時(shí)間就把收音機(jī)焊接裝配完。但當(dāng)我拿著收音機(jī)到室外轉(zhuǎn)動(dòng)雙聯(lián)電容的旋鈕去調(diào)臺(tái)時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)收到的都是沙沙的噪聲和雜聲。我仔細(xì)的去分辨，但還是一個(gè)臺(tái)都沒有收到。我覺得我焊