收音機工作原理.ppt

1、2020/10/12,1,哈爾濱師范大學(xué)教育技術(shù)系,收 音 機 原 理,2020/10/12,2,一、為什么調(diào)制? 語言的遠距離傳播 有線通信-導(dǎo)線限制了它的傳播范圍 無線傳輸-音頻信號的直接傳輸與天線的尺寸有關(guān) 二、調(diào)制 出發(fā)點：為了把頻率較低的信號發(fā)射出去，必須設(shè)法借助于頻率較高的高頻振蕩波，將低頻信號“附加”在高頻振蕩波上，然后把帶有低頻信號特征的高頻振蕩發(fā)射出去，以達到無線通訊的目的。 調(diào) 制:是指用低頻信號直接控制高頻振蕩的某個參數(shù)（振幅、頻率、相位），使高頻信號具有低頻信號特性的過程。,調(diào)制、解調(diào)和變頻,2020/10/12,3,調(diào)制的方法不僅用于無線電通信、語言廣播還用于有線通信

2、中。 例如：應(yīng)用調(diào)制的方法可在一對通信線路中實現(xiàn)多路通信 方法：把幾路頻帶相同的信號，通過調(diào)制分別移到不同的頻帶上，在同一對傳輸線上傳輸?shù)竭_接受端后，再設(shè)法把各路信號分開。 三、調(diào)制的方式： 連續(xù)調(diào)制：低頻信號直接調(diào)制高頻振蕩，已調(diào)波連續(xù)不斷地向空間發(fā)送。 脈沖調(diào)制：先將低頻信號調(diào)制一串脈沖，使脈沖的某一參數(shù)（幅度、寬度、相位）隨低頻信號變化，再將已調(diào)脈沖去調(diào)制高頻振蕩。,2020/10/12,4,（一）調(diào)幅,調(diào) 幅：用調(diào)制信號控制載波的振幅，使載波的振幅按照調(diào)制信號規(guī)律變化 特點：載波振幅的包絡(luò)隨調(diào)制信號變化，其載頻不變。,優(yōu)點：調(diào)幅電路具有占用頻帶窄，線路簡單等優(yōu)點。中短波無線廣播均使用這

3、種方法 缺點：傳輸信號效率低，抗干擾能力差,2020/10/12,5,(二)、調(diào)頻,調(diào)頻：用調(diào)制信號控制載波的頻率，使載波的頻率按照調(diào)制信號規(guī)律變化。 特點：載波振幅的載頻隨調(diào)制信號變化，其振幅不變。,2020/10/12,6,（三）、調(diào)相,調(diào)相：用調(diào)制信號控制載波的相位，使載波的相位按照調(diào)制信號規(guī)律變化。 多用于數(shù)字通信系統(tǒng),2020/10/12,7,四、解調(diào),低頻信號經(jīng)過調(diào)制，被高頻信號“載”到目的地后，還必須由接受機將它還原出來，這個從高頻已調(diào)波信號中檢出低頻調(diào)制信號的過程，稱為解調(diào) 解調(diào)的方式：檢波、鑒頻、鑒相,五、非線性電路及其分析方法,（一）非線性電路的特性 非線性電路會產(chǎn)生新的頻

4、率分量 （二）非線性電路的常用分析方法 1、圖解法：利用非線性元件的伏安特性曲線 2、解析近似法：,2020/10/12,8,一、調(diào)幅的基本原理與電路,VF為高頻振蕩信號 Vf為低頻調(diào)制信號 L1與C構(gòu)成并聯(lián)諧振選頻網(wǎng)絡(luò),根據(jù)調(diào)幅的定義，進行調(diào)幅時，應(yīng)有一個高頻振蕩信號和一個低頻調(diào)制信號。,調(diào) 幅,2020/10/12,9,1、調(diào)幅波的表達式,2020/10/12,10,結(jié)果表明：二極管D電流中出現(xiàn)了原來輸入信號中沒有的頻率成分：2F、2f、F+f、F-f、；因此輸出電壓與輸入電壓不相似而產(chǎn)生非線性失真。,若L1與C構(gòu)成的并聯(lián)諧振選頻網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率為載頻上下。 因為Ff： 直流分量、調(diào)制基波、

5、載波的二次諧波、調(diào)制信號的二次諧波均被并聯(lián)諧振選頻網(wǎng)絡(luò)短路,2020/10/12,11,F、F-f、F+f他們的頻率等于或接近L1與C構(gòu)成的并聯(lián)諧振選頻網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率，使LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)的阻抗Z0最大，上述頻率的電流在回路兩端產(chǎn)生的壓降V0也最大。,2020/10/12,12,2、對調(diào)幅波表達式的分析,（1）已調(diào)波的幅度是按調(diào)制信號的變化而變化,已調(diào)波振幅,已調(diào)波頻率=載頻,2020/10/12,13,2020/10/12,14,(2) 調(diào)幅度,上式表明調(diào)幅波包絡(luò)幅度的變化程度 語言廣播m90；電話m100 若m1，調(diào)幅波包絡(luò)會出現(xiàn)失真，因避免這種過量調(diào)幅.,2020/10/12,15,（3）

6、調(diào)幅波的頻率,由上式可知，正弦調(diào)制的調(diào)幅波可以認(rèn)為是由調(diào)幅前的載頻F、下邊頻F+f、上變頻F-f三個頻率不同的正弦波組成。,通常調(diào)制信號不是單一頻率，而是包含許多頻率的一個頻帶，所以實際的調(diào)幅波的頻譜分布是在載頻兩邊各有一個頻帶；總的頻帶寬度為最高調(diào)制頻率的二倍。,2020/10/12,16,實際電路如圖：,C1對載波旁路 C2對調(diào)制信號旁路 C3為載波、調(diào)制信號旁路 偏壓使三極管工作在乙類或丙類；即靜態(tài)使處于零偏或反偏狀態(tài)。,二、調(diào)幅電路,2020/10/12,17,在電路中： 放大器集電極電源EC不變， 集電極負載不變， 基極高頻載波VF電壓振幅不變。,此時，將低頻調(diào)制電壓vf加到基極，把

7、EB+VF看成放大管的偏壓。 顯然這個偏壓將隨調(diào)制信號變化 ，結(jié)果在集電極回路中將出現(xiàn)幅度隨調(diào)制信號變化的高頻信號。,優(yōu)點：線路簡單，調(diào)制信號功率小 缺點：非線性失真大，功率低，難以得到深度調(diào)制,2020/10/12,18,發(fā)射極調(diào)幅,工作原理與基極調(diào)幅相同：當(dāng)發(fā)射極電流隨調(diào)制信號變化時，集電極電流隨之變化，達到調(diào)幅目的。,電路效率較高，但是所需的調(diào)幅功率較大,2020/10/12,19,集電極調(diào)幅,放大器集電極電源EC不變， 集電極負載不變， 基極高頻載波VF電壓振幅不變。,集電極電壓隨調(diào)制電壓變化因而其工作狀態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致集電極電流幅度、形狀發(fā)生變化，達到調(diào)幅目的。,2020/10/12

8、,20,檢 波,檢波：是指從高頻調(diào)幅波中檢出低頻信號的過程，這個低頻信號的頻率、形狀都和高頻調(diào)幅波的包絡(luò)線一致。,從圖中可以看出檢波是一個頻率變換的過程，因此必須通過非線性元件完成。同時為了能在所產(chǎn)生許多頻率中取出低頻調(diào)制信號，濾除不需要的頻率，檢波器還應(yīng)具有低通濾波的特性。,2020/10/12,21,檢波電路中，根據(jù)輸入的調(diào)幅波的大小，可以分為：大信號檢波和小信號檢波兩種方式。,（一）大信號檢波 當(dāng)加到檢波器的調(diào)幅信號幅度較大時（0.5v），二極管運用在伏安特性的線性區(qū)域，稱為大信號線性檢波。,頻率變換：二極管D 低通濾波：電容C,2020/10/12,22,二極管檢波的工作原理,（1）無

9、調(diào)幅時（m=0時）,（2）有調(diào)幅時（m0時）,只要放電時間常數(shù)RLC和二極管D選擇合適，檢波效果會很好，實際輸出波形要比圖中的光滑的多，基本和包絡(luò)線一致。,優(yōu)點：非線性失真小，但他要求有較大的輸入信號。,2020/10/12,23,（3）RL和C的選擇,RL和C過小，因引起失真,RL和C過大，引起對角失真,RL和C過小，檢波過程中放電太快，造成檢波輸出波形起伏大，輸出變小。故要求電容在載波的一個周期內(nèi)放電很小，即要求：,RL和C過大，檢波過程中放電過慢，輸出波形不能緊跟著包絡(luò)線下降而下降，引起對角失真。 為此要求RLC小于調(diào)制信號中的最高頻率fmax的周期,2020/10/12,24,檢波器主

10、要性能要求,1、電壓傳輸系數(shù)K大,2、檢波失真小 檢波失真：指輸出的低頻電壓波形和輸入的高頻電壓包絡(luò)形狀的符合程度 檢波失真主要有兩個方面： （1）非線性失真 （2）頻率失真,提高傳輸系數(shù)：二極管正向電阻小、負載電阻大,2020/10/12,25,小信號平方率檢波 1、特點 是當(dāng)輸入信號幅度較?。?.2V）時，利用晶體管伏安特性的非線性區(qū)段來實現(xiàn)檢波。即二極管運用在伏安特性曲線的彎曲部分，在整個信號周期內(nèi)二極管都是導(dǎo)通的。 小信號檢波器的輸出低頻電壓振幅與輸入高頻載波電壓振幅平方成正比，故稱之為平方率檢波 2、原理圖：,和大信號檢波電路相比，電路多了一個正偏電源。其作用是使二極管的工作點移到正

11、向特性的彎曲部分，進行小信號檢波。,2020/10/12,26,小信號平方率檢波非線性失真較大，效率低，輸入阻抗小，現(xiàn)已很少采用。,2020/10/12,27,變 頻,變頻是指將某頻率的已調(diào)波變成另一頻率的已調(diào)波，并且在變頻的過程中只是改變已調(diào)信號的載波頻率，而信號的調(diào)制類型（調(diào)幅、調(diào)頻等）和調(diào)制參數(shù)（調(diào)幅波的包絡(luò)線、調(diào)頻波的頻偏）都不變。,從圖中可以看出，變頻后的調(diào)幅信號的載頻發(fā)生變化而調(diào)幅波的包絡(luò)并沒有變化。,2020/10/12,28,變頻的作用： 1、高頻放大增益較低 2、對不同電臺發(fā)出的高頻信號難以實現(xiàn)多級放大 （1）高頻信號輻射能力強，容易使放大電路產(chǎn)生自激，所以高頻放大電路一般不

12、超過兩級 （2）接受頻率不同，若要多級放大，則每級的調(diào)諧回路必須實現(xiàn)同步調(diào)節(jié)，這很難做到 3、高低端頻率信號增益不均勻,2020/10/12,29,超外差接收機方框原理圖,接收頻率為FA的信號UA,產(chǎn)生頻率為FA，的信號UA，,輸出頻率為 FA，- FA的 信號UB,2020/10/12,30,變頻的原理及電路分析,（一）變頻的基本原理,變頻也是一個頻率變換的過程，因此要實現(xiàn)變頻必須使用非線性元件。,2020/10/12,31,電流中出現(xiàn)了原來輸入信號中沒有的頻率成分：,通過選頻網(wǎng)絡(luò)將頻率為（F-F）的信號取出,其中VF的振幅與調(diào)制信號成正比,2020/10/12,32,（二）變頻電路 兩種形

13、式： （1）用兩只三極管分別完成本機振蕩和混頻作用稱為混頻器 （2）用一只三極管完成本機振蕩和混頻作用稱為變頻器 混頻器的電路形式：,2020/10/12,33,混頻器實例： T1為混頻級 T2為本機振蕩器 本機振蕩器采用電感三點式振蕩電路 本振信號從發(fā)射極注入，高頻調(diào)幅信號從基極注入 電路中采用雙聯(lián)可變電容，使本振頻率隨著輸入調(diào)諧回路所選出的信號頻率而變化，并始終大致保持高于輸入信號頻率一個固定中頻。,2020/10/12,34,附： 收音機原理圖,2020/10/12,35,一、調(diào)頻波與調(diào)頻電路,1、調(diào)頻波的基本概念,高頻振蕩信號的頻率按照調(diào)制信號規(guī)律變化的波形，稱為調(diào)頻波,由圖可見，在調(diào)

14、頻時，載波的瞬時頻率將以載波F為中心，隨著調(diào)制信號向兩邊偏移，偏移的大小用F表示，它的變化范圍僅與調(diào)制信號的幅度有關(guān)，而與調(diào)制信號的頻率無關(guān)。,調(diào)頻與鑒頻,2020/10/12,36,由上面的分析可知，載波經(jīng)調(diào)頻后，調(diào)頻波的瞬時頻率不再保持常數(shù)，隨調(diào)制幅度大小而變化，即,式中K為比例常數(shù)，F(xiàn)表示調(diào)頻過程中高頻振蕩隨調(diào)制信號振幅變化產(chǎn)生的最大偏頻，F(xiàn)為載波中心頻率。,調(diào)頻波的頻譜與調(diào)幅頻譜一樣。由載頻F和上下邊頻Ff組成，頻帶寬度為2f，稱為窄帶調(diào)頻,2020/10/12,37,調(diào)頻波中含有載頻F和上下邊頻Ff 、F2f、 F3f等無窮個邊頻，頻帶寬度約為2（F+ f ），稱為寬帶調(diào)頻,調(diào)制較深

15、時，對于相同調(diào)制信號頻率，調(diào)頻波所占據(jù)的頻帶寬度B近似等于最大頻偏的兩倍，而與調(diào)制信號無關(guān)。即：B2F或2f(mf+1),例如：電視伴音是以寬帶調(diào)頻方式發(fā)送的，設(shè)載頻F=56.25MHz，伴音信號頻率最高為15KHz，最大頻偏F= 75KHz，該調(diào)頻波頻率變化范圍是多大？頻帶寬度為多少？,2020/10/12,38,調(diào)頻波的特點 1、抗干擾性好 各種外界干擾，如工業(yè)干擾、雷電干擾等。這些干擾一般只影響信號的振幅，接收時采用限幅器可使干擾消除。 2、頻帶寬 調(diào)頻波在mf1時，頻帶寬度約為條幅波的mf倍。由于調(diào)頻波所占頻帶寬，所以這種調(diào)制方式多在頻率范圍很寬的超高頻段或微波段使用。,2020/10

16、/12,39,（二）調(diào)頻電路,在高頻自激振蕩電路的調(diào)諧回路中接入一種可變電抗的元件，并使其電抗值隨著調(diào)制信號而變化，從而使載波振蕩的瞬時頻率按調(diào)制信號變化規(guī)律線性的改變達到變頻目的。,變?nèi)荻O管：二極管的結(jié)電容隨電壓的變化而變化。 高頻扼流圈:只允許通過調(diào)制信號,2020/10/12,40,鑒頻的基本方法,鑒頻也稱頻率檢波，它的任務(wù)是從調(diào)頻波中檢出調(diào)制信號。 鑒頻與調(diào)幅波檢波不同，因為調(diào)頻波屬于等幅調(diào)頻波，它的包絡(luò)為一條直線。 鑒頻電路： 1、先將等幅調(diào)頻波轉(zhuǎn)換為幅度按照調(diào)制信號規(guī)律變化的調(diào)頻調(diào)幅波 2、用振幅檢波的方式將調(diào)頻調(diào)幅波中的調(diào)制信號檢出,2020/10/12,41,鑒頻實際電路：

17、鑒頻電路種類很多：斜率鑒頻器、相位鑒頻器、比例組鑒頻器等等。,LC并聯(lián)諧振回路工作在失諧的情況下 振幅檢波：二極管D、R、C,頻率的變化轉(zhuǎn)換為振幅的變化，生成調(diào)幅調(diào)頻波 然后經(jīng)振幅檢波得到原來的調(diào)制信號,2020/10/12,42,2020/10/12,43,萬用表是公用一個表頭，集電壓表、電流表和歐姆表于一體的儀表 萬用表的直流電流檔是多量程的直流電壓表。表頭并聯(lián)閉路式分壓電阻即可擴大其電壓量程。,萬用表的直流電壓檔是多量程的直流電壓表。表頭串聯(lián)分壓電阻即可擴大其電壓量程。分壓電阻不同，相應(yīng)的量程也不同。 萬用表的表頭為磁電系測量機構(gòu)，它只能通過直流，利用二極管將交流變?yōu)橹绷?，從而實現(xiàn)交流電

18、的測量 在電流接法的基礎(chǔ)上,加上電池,分電阻和波段開關(guān)，就構(gòu)成了一個歐姆表.,2020/10/12,44,萬用表的使用的注意事項： （1）在使用萬用表之前，應(yīng)先進行“機械調(diào)零”，即在沒有被測電量時 ，使萬用表指針指在零電壓或零電流的位置上。 （2）在使用萬用表過程中，不能用手去接觸表筆的金屬部分 ，這樣一方面可以保證測量的準(zhǔn)確，另一方面也可以保證人身安全。 （3）在測量某一電量時，不能在測量的同時換檔，尤其是在測量高電壓或大電流時 ，更應(yīng)注意。否則，會使萬用表毀壞。如需換擋，應(yīng)先斷開表筆，換擋后再去測量。 （4）萬用表在使用時，必須水平放置，以免造成誤差。同時， 還要注意到避免外界磁場對萬用表

19、的影響。 （5）萬用表使用完畢，應(yīng)將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交流電壓的最大擋。如果長期不使用 ，還應(yīng)將萬用表內(nèi)部的電池取出來，以免電池腐蝕表內(nèi)其它器件。,2020/10/12,45,歐姆擋的使用 一、選擇合適的倍率。在歐姆表測量電阻時，應(yīng)選適當(dāng)?shù)谋堵?，使指針指示在中值附近。最好不使用刻度左邊三分之一的部分，這部分刻度密集很差。 二、使用前要調(diào)零。 三、不能帶電測量。 四、被測電阻不能有并聯(lián)支路。 五、測量晶體管、電解電容等有極性元件的等效電阻時，必須注意兩支筆的極性。 六、用萬用表不同倍率的歐姆擋測量非線性元件的等效電阻時，測出電阻值是不相同的。這是由于各擋位的中值電阻和滿度電流各不相同所造成的，機械表中，一般倍率越小，測出的阻值越小。,2020/10/12,46,萬用表測直流時： 一、進行機械調(diào)零。 二、選擇合適的量程檔位。 三、使肜萬用表電流擋測量電流時，應(yīng)將成用表串聯(lián)在被子測電路中，因為只有串連接才奶使流過電流 表的電流與被測支路電流相同 。測量時，應(yīng)斷開被測支路 ，將萬用表紅、黑表筆串接在被子斷開的兩點之間 。特別應(yīng)注意電流抄錄能并聯(lián)接在被子測電路中 ，這樣做是很危險的，極易使萬表燒毀。 四、注意被測電量極性。 五、正確使用刻度和讀。 六、當(dāng)選取用