超外差式收音机课程设计报告Word文档下载推荐.docx

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调谐电路选中所需频率的信号；

检波器将高频信号还原成声频信号（即解调）；

解调后得到的声频信号再经过放大获得足够的推动功率；

最后经过电声转换还原出广播内容。

下图是最简单的调幅收音机组成框图：

图中LC谐振回路是收音机输入回路，改变电容C使谐振回路固有频率f=1/[2π√（LC）]与无线电发射频率相同，从而引起电磁共振，谐振回路两端电压VAB最大，将该电波接收下来。

经高频放大电路放大后，通过由二极管D和滤波电容C1构成的检波电路，将调幅信号包络解调下来，得到调制前的音频信号，再将音频信号进行低频放大，送到扬声器，就完全还原成可闻的声波信号。

图1

这就是最简单的AM收音机（也称直放式收音机）的工作原理，它电路简单，易于安装调试，成本低，但它的灵敏度低，选择性不太好，不适合日常使用。

为了克服以上不足，我们引入“超外差”这一概念。

由于最简AM收音机中高频放大器只能适应较窄频率范围的放大（受三极管的频率响应特性影响），要想在整个中波频段535kHZ—1605kHZ获得一致放大是很困难的。

因此用超外差接收方式来代替高放式收音机。

所谓超外差式，就是通过输入回路先将电台高频调制波接收下来，和本地振荡回路产生的本地信号一并送入混频器（利用晶体管或是二极管的非线性作用导致混频的结果产生许多新的频率），再经中频回路进行频率选择，得到一固定的中频载波（如：

调幅中频国际上统一为465KHz或455KHz）调制波,这个过程称为变频。

超外差的实质就是将调制波不同频率的载波，变成固定的且频率较低的中频载波（简称中频）。

在广播、电视、通讯领域，超外差接收方式被广泛采用。

通过变频，将所要收听的电台的高频信号变成另外一个预先确定好的频率，然后再进行中频放大和检波。

超外差方式使接收的调制信号变为统一的中频调制信号，在作高频放大时，就可以得到稳定且倍数较高的放大，从而大大提高收音机的品质。

比较起来，超外差式收音机具有以下优点：

接收高低端电台（不同载波频率）的灵敏度一致；

灵敏度高；

选择性好（不易串台）。

超外差式收音机包括调频与调幅两种，而我们组装的S66D型六管超外差式收音机采用的是调幅式收音，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。

系统框图如下：

图2

单元电路设计、参数计算和元器件选择说明：

1.输入调谐电路

输入调谐电路由双连可变电容器的CA和T1的初级线圈L12组成，是一并联谐振电路，Tl是磁性天线线圈（中波磁性天线多采用锰锌铁氧体作磁芯，磁导率为400），从天线接收进来的高频信号，通过输入调谐电路选出需要的电台信号，调谐频率是f=l／[2π√（LCA）]。

双连电容的电容量CA与转角θ满足1/√CA=a+b*θ，a、b是与电容的几何结构有关的常数，当改变转角时，就能收到不同频率的电台信号。

图3

2.变频电路

本机振荡和混频合起来称为变频电路。

变频电路是以VTl为中心，它的作用是把通过输入调谐电路收到的不同频率电台信号（高频信号）变换成固定的465KHz的中频信号。

VTl、T2、CB等元件组成本机振荡电路，它的任务是产生一个比输入信号频率高465KHz的等幅高频振荡信号。

由于Cl（基级旁路电容）对高频信号相当短路，Tl的次级L34的电感量又很小，对高频信号提供了通路，所以本机振荡电路是共基极电路，振荡频率由T2、CB控制。

CB是双连电容器的另一连，调节它以改变本机振荡频率。

T2是振荡线圈，其初次绕在同一磁芯上，它们把VT1的集电极输出的放大了的振荡信号以正反馈的形式耦合到振荡回路，本机振荡的电压由T2的初级的抽头引出，通过C2耦合到VT1的发射极上。

混频电路由VTl、T1的次级线圈等组成，是共发射极电路

图4

混频电路由VTl、T1的次级线圈等组成，是共发射极电路。

其工作过程是：

（磁性天线接收的电台信号）通过输入调谐电路接收到的电台信号，通过Tl的次级线圈L34送到VTl的基极，本机振荡信号又通过C2送到VTl和发射极，两种频率的信号在T1中进行混频，由于晶体三极管的非线性作用，混合的结果产生各种频率的信号，其中有一种是本机振荡频率和电台频率的差等于465KHz的信号，这就是中频信号。

混频电路的负载是中频变压器，T3的初级线圈和内部电容组成的并联谐振电路，它的谐振频率是465KHz，可以把465KHz的中频信号从多种频率的信号中选择出来，并通过T3的次级线圈耦合到下一级去，而其它信号几乎被滤掉。

此部分是超外差式收音机中最核心的部分，在此有必要简单了解混频的原理。

混频是指利用非线性器件对输入的不同频率的信号进行混合产生含多种新频率的混合信号，输入信号一般包含高频调制信号和等幅本振信号。

常用的非线性器件有二极管和三极管，在这里我们采用的是三极管，常见的三极管混频电路有（UL为等幅本振信号，Uc为高频调制信号）：

图5

这里我们选用的是方式（b），由于三极管的非线性作用，集电极输出电流的频率成分包含f=pfL±

qfc（fL为等幅本振信号，fc为高频调制信号）。

若使谐振回路调谐在p=q=1的差频分量上，则输出的信号频率为f=f1-f2。

我们的目的是使f保持一个定值：

465kHz（图6的理想曲线），但由于双连电容器中1/√CA=1/√CB=a+b*θ，则f会随θ而改变，如图6的实际曲线：

图6

以上的情况可通过调节L12（即磁棒的位置）、T2和双连电容器的微调电容改善。

我们这里采用的三极管是9018H，耗散功率为0.4W，放大倍数为97～146，特征频率平均为620MHz，完全满足需求，同时为了减小三极管的噪声干扰和非线性失真，一般Ic=0.5～1mA，电路中的R1和R2是用来设置静态工作点，同时R2还有稳定静态工作点的作用。

由计算可得电路中的测试点A的电流IA≈0.6mA，静态工作点合理。

3.中频放大电路

它主要由VT2、VT3（均采用9018H）组成的两级中频放大器。

第一中放电路中的VT2负载是中频变压器T4和内部电容组成，它们构成并联谐振电路，谐振频率是465KHz，与前面介绍的直放式收音机相比，超外差式收音机灵敏度和选择性都提高了许多，主要原因是有了中频放大电路，它比高频信号更容易调谐和放大。

此电路工作在放大区，故应尽可能使它工作在线性区域，另外还要考虑到耗电省、噪声小、工作稳定等，一般VT2的Ic调到0.5～1.5mA左右。

其中R3和R4是用来设置两个管子的直流偏置，同时通过减小R4的阻值可以提高VT2的Ic，同时提高后面电路中扬声器的声音。

由计算可得电路中的测试点B的电流IB≈1.5mA（估算值，实际值应更小），静态工作点合理。

图7

4.检波和自动增益控制电路

中频信号经一级中频放大器充分放大后由T4耦合到检波管VT3，VT3既起放大作用，又是检波管，VT3构成的三极管检波电路，这种电路检波效率高，有较强的自动增益控制（AGC）作用。

C3和R3组成了低通滤波电路，C3的电压构成了AGC控制信号（实质为电压串联负反馈），其控制过程是：

外信号电压↑→Vb3↑—Ib3↑→Ic3↑→Vc3↓，通过R3，Vb2↓→Ib2↓→Ic2↓→信号电压↓。

检波级的主要任务是把中频调幅信号还原成音频信号，C4、C5起滤去残余的中频成分的作用，旋转电位器RP可以改变VT4的基极对地的信号电压的大小，可达到控制音量的目的。

5.前置低放电路

检波滤波后的音频信号由电位器RP送到前置低放管VT4（9014C，耗散功率为0.4W，特征频率最小为150MHz，放大倍数为200-600），经过低放可将音频信号电压放大几十到几百倍，但是音频信号经过放大后带负载能力还很差，不能直接推动扬声器工作，还需进行功率放大。

图8中的R5是用来设置VT4的直流偏置，C6为低频耦合电容，C7为中频旁路电容。

VT4管的集电极电流一般设置为Ic=2～5mA，由计算可得电路中的测试点C的电流IC≈2.3mA，静态工作点合理。

图8

6.功率放大电路

功率放大电路的任务是不仅要输出较大的电压，而且能够输出较大的电流。

本电路采用变压器耦合乙类推挽式功率放大电路，VT5、VT6（9013H，耗散功率为0.625W，特征频率最小为150MHz，放大倍数为144-220）组成同类型晶体管的推挽电路，R7、R8和R9、R10分别是VT5、VT6的偏量电阻。

变压器T5做倒相耦合，C9是隔直电容，也是耦合电容。

为了减少低频失真，电容C9选得越大越好。

图9中的功率放大电路的输出阻抗低，可以直接推动扬声器工作。

R11是LED的限流电阻，R6和C8是作为电源去耦电路，主要是用来隔绝中高频信号的影响。

功放管的发射极电流一般设置为Ie=1～3mA，以下电路经由proteus7仿真可得测试点D的电流ID≈1.36mA，静态工作点合理。

图9

整体电路图及电路的工作原理：

以下是用proteus7画的电路图：

图10

电路的工作原理如下：

通过旋转双联电容器的拨盘，改变输入回路的谐振频率，接收到的调制信号通过线圈耦合到混频管的基极，而本振信号则通过电容耦合到混频管的发射极，利用三极管的非线性特性，从T2输出含有多种频率的混合信号，其中包含我们需要的465kHz的中频信号。

T3、T4的谐振频率都为465kHz，这样这个中频信号就会被挑选出来，同时经过两级的中放，再利用三极管PN结的单向导电性和电容的滤波作用对信号进行检波，得到真正有用的音频信号。

音频信号再经过前置低放和功率放大，最后推动到扬声器发声。

组装与调试

①使用的主要工具和仪表

有电烙铁、吸锡器、焊锡、指针式万用表、数字式万用表、无感改锥

②组装和调试电路的方法和技巧

焊接与装配技巧：

1、先不急于焊接，首先对照电原理图熟悉印刷电路板。

2、清点元器件并用三用表进行测试好坏，如三极管的ebc的判断、发光二极管的正负极、磁棒线圈的初级、次级一定不能搞错，三个中周有没开路？

输入变压器的初、次级在焊接前一定不能弄反。

尤其是中周、变压器一旦焊接错了再焊下来很容易损坏。

3、仔细阅读装配说明，按照要求一丝不苟进行焊接。

4、在装配前一定要对元器件的质量进行严格的检查，包括电阻的阻值、大电容的漏电、小电容的开路、电位器的电阻及接触是否良好。

5、焊接电解电容时，注意正负极性，并且焊接速度要快，以免过热损坏内部。

6、焊接时要保证无虚焊，有几点要注意：

有些三极管的腿不太沾锡，易造成虚焊，故在焊接前要将元器件的腿用摄子好好刮一刮，然后镀上锡以后再焊接到印刷电路板上。

调试步骤和方法：

1.测量测试点电流

电位器开关关掉，装上2节5号电池，将万用电表的表笔跨接在电位器开关的两端，若电流在10mA左右，则说明可以通电，将电位器开关打开（音量旋至最小即测量静态电流），用万用表分别依次测A、B、C、D四电流缺口，若测量的数值在以下数值的附近：

A=0.36mA，B=0.5mA，C=2mA，D=1.5mA，则可以用焊锡将缺口依次连通，再把音量调到最大，调双联拨盘即可收到电台。

我测得的各点数据为：

A=0.53mA，B=0.88mA，C=3.78mA，D=0.61mA，

与上面的数据出入不大。

2.中频调整

打开收音机，随便找一个低端电台，先调黑中周T4，调到声音响亮为止，然后调白中周T3，是声音最大。

当本地电台已调到很响时，改收弱的外地电台，用第一步的方法调整。

再调到声音最响为止。

按上述方法从后向前的次序，反复细调二、三遍。

3.对刻度

调低端：

在550-700KHz范围内选一个电台，如中央人民广播电台640KHz，调红中周T2调到640KHz电台声音最大。

调高端：

在1400-1600KHz范围内选一个电台，如1500KHz将拨盘指针指在周率板刻度1500KHz的位置，调节双联左上角的微调电容（和CB并联），使电台声音最大。

以上两步需反复二到三次，频率刻度才能调准。

4.统调

低端统调：

收一个最低端电台，调整线圈在磁棒上的位置，使声音最响，

高端统调：

收一个最高端电台，调节双联右上角的微调电容（和CA并联），使声音最响。

测试收音机是否已统调好：

用铜铁棒来检验，如图11所示。

检验时：

把双联电容器旋到统调点（高频端、低频端均可）附近的一个电台上，然后把铜铁棒靠近磁性天线T1。

如果铜端靠近T1使声音增加，说明T1的电感量大了（因为铜是良导体，当铜棒靠近输入回路时，铜棒上产生感应电流，此电流反作用于输入回路，使输入回路的总电感量小），这时应把线圈向磁棒的端头移动，如移到头还是声音增大，则说明T1的初级圈数多了，应该拆下几圈以减小电感量；

反之，若磁棒端靠近T1（磁棒可磁化，会使T1的电感量增加）使声音增大，则说明T1的电感量小了，可把线圈往磁棒中间移动或增加几圈；

如果铜铁棒无论哪头靠近T1都使声音变小，说明统调是合适的。

图11

③调试中出现的故障、原因及排除方法

1、指示灯不亮：

发光二极管装反。

2、A点无电流：

磁棒线圈C、D端的漆未刮，造成虚焊。

3、B点无电流：

VT2管脚焊错；

T4中周断线。

4、C点无电流：

变压器装反了；

VT4管脚焊错。

5、D点无电流：

VT5、VT6管脚焊错。

6、收不到台：

磁棒线圈1、2、3、4线焊颠倒、四个端点虚焊。

7、无声：

喇叭断线、耳机插孔接触不良。

课程设计总结

S66D型六管超外差式收音机采用了变频技术，使接收到的电波信号统一转换为465kHz的中频信号，再经过多级中放和检波，就能得到音频信号。

这样的优点是便于信号的统一放大和解调，接收高低端电台（不同载波频率）的，灵敏度一致且灵敏度高，选择性好（不易串台）。

但以上的设计同时存在一些不足，如：

没有外接天线，在室内的收音效果比较差；

耳机插座不是通用的立体声耳机插座；

由于混频电路处在收音机的前端，混频自身产生的噪音对整机的噪音系数影响较大等。

改进方法如：

增加外接天线，增强收音效果；

将耳机插座改为立体声耳机插座；

将R6换为高频扼流圈，以抑制噪声和干扰。

目前超外差接收技术在广播、电视、通讯等领域已被广泛采用，随着科学技术的不断发展，以上技术必能得到不断改进，满足人们社会生活的需要。

收获、体会

这次课程设计虽然只是让我们去动手焊接、装配和调试S66D型六管超外差式收音机，但我还是从中学到了很多知识。

由于大一时就加入了电子创新基地，对焊接和电子元器件知识有所了解，所以没花多少时间就把收音机焊接装配完。

但当我拿着收音机到室外转动双联电容的旋钮去调台时，却发现收到的都是沙沙的噪声和杂声。

我仔细的去分辨，但还是一个台都没有收到。

我觉得我焊接应该是不会出错的，因为当时是我和我的室友一起焊接的，元件是一个个检查后再插上去的，不会是电路的问题。

但我很快发现磁棒和线圈的相对位置并没有固定，而这是会对信号的接收有影响的。

于是我用双面胶把磁棒和线圈固定好，然后为了更好地收音，我用上了耳机线（接口和我手机的耳机线配合）。

我又回到室外仔细地调台，终于我听到了电台的声音，但还是很小，不用耳机根本听不到。

怎么办呢？

这时我看到说明书上说，“中放增益低时，可改变R4的阻值，声音会提高”，对了，那我就把R4给变小点试试看。

由于考虑到三极管的静态工作点会随之改变，我只是把R4由原来的30K改为10K。

这时再去收音，果然音量提高了，但提高的幅度还是很小。

后来我听别人说可以通过调节收音机上的几个中周来使声音变大，我半信半疑，但我之后看了课件终于明白了收音机还要通过中频调整、对刻度和统调等步骤才能得到更好的收音效果。

于是，我又去到室外，先用耳机收到一个台，然后小心翼翼地扭动黑中周的旋钮，我惊奇地发现声音开始大了。

这时我拔开耳机，音量比原来的大了很多。

接着我又按课件上的步骤一步步地调整，终于我的收音机可以毫无费力地收到台，而且有8个左右。

通过这次课程设计，不但让我们把学过的知识和技能与实践相结合，提高了我们的动手能力，而且从中我们获得了很多新知识，拓展了我们的视野。

作为电子信息专业的学生，我们不仅仅要学会电子知识，更重要的是学以致用，而且现在科技日新月异，更应不断充实自己，这样才能在毕业时有更好的就业机会，才能更好地实现自己的理想！

课程设计成绩评定表

学生姓名

尤智敏

专业班级

通信10级1班

设计题目

超外差市收音机

指导教师评语及意见：

指导教师评阅成绩：

指导教师签字：

年月日