调频收音机的设计 - 图文

调频后载波瞬时相位也会产生变化,其瞬时相位为:

??t?????t?dt??ct?Kf0t?U?t?dt??t????t?

0?ct式中,?ct为未调频时载波相位;

???t??Kf?ct的相位偏移。 为调频后,瞬时相位相对于??Utdt??t0调频波的数字表示式为:

UFM?t??Ucos??ct?Kf??? ??Utdt??0??t根据上式可画出调频波的波形图

图4-1 调频

从调频波形可见,调频波振幅保持不变。

调频波的频率跟随信号的变化规律而改变。即当调制信号幅度最大时,调频波最密,频率最大;而当调制信号负的绝对值最大时,调频波最稀疏,频率最低。 调频制无线电广播多用超短波(甚高频)无线电波传送信号,使用频率约为87MHz-108MHz,主要靠空间波传送信号。

目前,地面的广播电视分做VHF(甚高频或称米波)和UHF(特高频或称分米波)两个频段。在我国,VHF频段电视使用的频率范围是48.5MHz-300MHz,划分成1-12频道,UHF频段使用的频率范围是470MHz-956MHz,划分成:3-68频道。它们基本上都是靠空间波传播的。国际上规定的卫星广播电视有6个频段,主要频段是12MHz,也是靠空间波传播。

调频(FM)广播频率是在VHF波段中划分出的一段,规定专门用于广播。 电视信号的传播也采用调频方式,由于原理相近,因此可将调频收音机接收头作部分改动,使得收音机不仅能覆盖87—108MHz波段,还能达到更低频率或更高频率,这样就能接收到电视伴音。

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4.2 收音机工作原理

收音机的原理是把从天线接收到的高频信号,经检波还原成音频信号,送到扬声器变成音波。是把接收到的电台高频信号,用一个变频级电路将它转化为频率固定的中频信号,然后再对这个中频信号进行多级放大,再检波,低放。由于不同频率的无线电波用途较广、接收的电波较多,所以音频信号就会互相干扰,导致音响效果不好,所以当要选择所需的电台并把不要的信号“滤掉”,以免产生干扰,所以在我们收听广播时,使用选台按钮。由于中频固定,且频率比高频已调信号低、中放的增益可以做的较大,工作较稳定,通频带特性也可做的理想、这样可以使检波器获得足够大的信号,从而使整机输出音质较好的音频信号,,所以中频调谐放大电路可以做到选择性好、增益高又不易自激。这样灵敏度和选择性都可大幅度改善,而且可使整个波段接收灵敏度均匀!

集成电路收音机的特点是:结构比较简单,性能指标优越,体积小等优点。AM/FM型的收音机电路可用如图1所示的方框图来表示。收音机通过调谐回路选出所需的电台,送到变频器与本机振荡电路送出的本振信号进行混频,然后选出差频作为中频输出(我国规定的AM中频为465KHZ,FM中频为10.7MHZ),中频信号经过检波器检波后输出调制信号(低频信号),调制信号(低频信号)经低频放大、功率放大后获得足够的电流和电压,即功率,再推动喇叭发出响的声音。

输入调 谐回路 高频 放大 混频 中频 放大 鉴频 低频 功放 本地振荡

图4-2 调频收音机电路框图

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五、各单元电路设计

接收机电路的基本内容应该包括: 1、高频小信号放大电路 2、振荡器电路 3、混频电路 4、中频放大电路 5、鉴频电路 6、低频放大电路

5.1高频小信号放大电路

晶体管高频小信号放大器不仅要放大高频信号,而且还要有一定的选频、滤波作用,因此晶体管的负载为LC并联谐振回路。在高频情况下,晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响的频率和相位。

利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。应用这一点,则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍,然后将这个信号用隔直电容隔离出来,就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号,这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大,就完成了功率放大。

图5-1高频小信号放大器

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5.2 本振电路

采用改进型电容三点式振荡电路,本振电路的输出频率信号要与高频放大电路的输出信号进行混频,得到一个中频信号。要求本振电路输出频率必须稳定,如果本振电路的输出信号不太稳定,将引起混频器输出信号大小的改变,振荡频

率的漂移也会使中频信号改变。

图5-2 本振电路

5.3混频电路

变频,是将信号频率由一个量值变换为另一个量值的过程。具有这种功能的电路称为变频器(或混频器),一般用混频器产生中频信号。

混频器将天线上接收到的信号与本振产生。

cos?cos???cos??????cos??????/2可以这样理解,?为信号频率量,?为本振频率量,产生和差频。当混频的频率等于中频时,这个信号可以通过中频放大器,被放大后,进行峰值检波。检波后的信号被视频放大器进行放大,然后显示出来。由于本振电路的振荡频率随着时间变化,因此频谱分析仪在不同的时间接收的频率是不同的。

当本振振荡器的频率随着时间进行扫描时,屏幕上就显示出了被测信号在不同频率上的幅度,将不同频率上信号的幅度记录下来,就得到了被测信号的频谱。 从频谱观点看,混频的作用就是将已调波的频谱不失真地从fc搬移到中频的位

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置上,因此,混频电路是一种典型的频谱搬移电路,可以用相乘器和带通滤波器来实现这种搬移。从工作性质可分为二类,即加法混频器和减法混频器分别得到和频及差频。从电路元件也可分为三极管混频器和二极管混频器。从电路分有混频器(带有独立振荡器)和变频器(不带有独立振荡器)。

混频器和频率混合器是有区别的。后者是把几个频率的信号线性的迭加在一起,不产生新的频率。本次设计采用二极管环形混频器。

图5-3 混频器电路

当V2为正半周时,则D1、D4管上电压为正值,D1、D4管导通,而D2、D3管上电压为负值,D2、D3管截止。同理,当V2在负半周时,D2、D3管导通,D1、D4管截止。

5.4中频放大电路

中频放大器是功率放大器的一种,同时具有选频的功能,即对特定频段的功率增益高于其他频段的增益。

中放的作用有两个主要目的:

1、提高增益,因中频信号频率低,晶体管的参数及回路谐振电阻较大,因此易于获得较高的增益。差外差接收机检波前的总增益主要取决于中放电路。

2、抑制邻近频道干扰。 对中放的主要要求是: 1、工作稳定;

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