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高频课程设计调频收音机论文
第一章绪论
1.1无线电的发展过程
无线电的诞生九十几年前，“嘀、嘀、嘀”三声微弱而短促的讯号，通过电波传过2500公里的大西洋对岸,从此向世界宣布了无线电的诞生。
那个时间是在1901年12月12日,一个叫扎营的人守候在位于加拿大东南角的纽芬兰（Newfoundland）讯号山（SignalHill）的马可尼，用气球和风筝驾设接收天线，终于接收到从英国西南角的宝窦（Poldhu），用大功率发射电台发送“S”字符的国际莫尔斯电码。
这是有史以来第一次人类跨过大西洋的无线电通讯，这个实验向世人说明了无线电再也不是仅限于实验室的新奇东西，而是一种实用的通讯媒介。
这一消息轰动了全球，激发了广大无线电爱好者浓厚兴趣，推动了业余无线电运动蓬勃发展。
虽然马可尼的试验结果令人相当振奋，可是当时一般人认为无线电行径类似光波，发射之后，绝对是呈直线前进，从英国到加拿大，再怎么说一定是无法完成直线的无线电通讯（因为地球表面是弧形的），当时的科学理论更证明，从英国发射后的无线电波一定直驱太空，怎么可能到达加拿大？
可是从马可尼用简陋的无线电设备征服长距离通讯的试验记录看来，白天，讯号可以远达700英里，晚间更远达2000英里以上，这些试验数据，使得以往的理论所推展出来的必然结果，开始发生动摇了。
与此同时KENNELLY及HEAVISIDE不约而同地分别提出了同样的看法：
就是在地球大气层中有电子层的存在，它可以像镜子般，把无线电折射回地球，而不致于直奔太空，由于这种折射回返的讯号，使得远方的电台才得以互相通讯，这种对无线电波有如镜子般作用的电子层称做KENNELLYHEAVISIDE层，但现今一般称之为电离层（lonosphre），而短波之所以如此发达就是受了电离层之赐。
远从一九二五年开始，许多科学家便开始进行电离层的探堪工作，经由向电离层发射无线电脉冲讯号，然后从电离层折反的回声（Echo）中，可以了解到电离层的自然现象，所得到的结果就是：
地球上空的电离层就像是一把大伞涵盖了地球，而且随着白天或夜晚或季节的变化而变动，同时发现某些频率可以穿过电离层，而有些频率则以不同角度折返地表，虽然对电离层已经掀开了面纱而有了某种程度的了解，使得短波的国际通讯有了很大的发展，但是这六十多年来，科学家均不放过任何继续研究电离层的机会，甚至火箭发射、人造卫星试验及最近的太空梭飞行，均设计有某些实验，以期能更进一步了解电离层，最近借超高速电脑的帮助，透过假设的模型最后希望能够像气象般，可以预测未来几天的电离层状况。
无线电的发展史，在很大程度上就是人们对各波段进行研究、运用的历史。
首先被运用的是长波段，因为长波在地表激起的感生电流小、电波能量损失小，而且能够绕过障碍物。
但长波的天线设备庞大、昂贵，通讯容量小，这促使人们寻求新的通讯波段。
本世纪二十年代，业余无线电爱好者发现短波能传播到很远的距离。
1931年出现了电离层理论，电离层正象赫兹所说的镜子。
它最适于反射短波。
短波电台既经济又轻便，它在电讯和广播中得到了普遍应用。
但是电离层受气象、太阳活动及人类活动的影响，使通信质量和可靠性下降，此外短波段容量也满足不了日益增长的需要。
短波段为3MHz～30MHz，按每个短波台占4KHz频带计算，仅能容纳几千个电台，每个国家只能分得很有限的电台数，电视台（8MHz）就更挤不下了。
从四十年代开始，世界上发展了微波技术。
微波已接近光频，它沿直线传播，而且能穿过电离层不被反射，所以微波需经中继站或通讯卫星将它反射后传播到预定的远方。
1.2无线电未来的发展
软件无线电（SoftwareRadio）是无线电通信方面的一种新的变革。
它的核心技术是用宽频带无线接收机来代替原来的窄带接收机，将宽带的模拟/数字和数字/模拟变换器尽可能地靠近天线，而将电台的功能尽可能多地采用软件来实现
最初提出“软件无线电”概念的是JeoMitola，1992年5月在美国通信系统会议上首次提出了这种概念。
很快就在世界各国引起了注意，特别是军方的注意。
这是因为现代军事通信对无线电通信系统的可靠性、兼容性、互通性、灵活性以及抗干扰、抗毁性、保密、安全等都有更高的要求。
美国军方与Hazeltine公司研制了一种名为“Speakeasy”（易通话）软件无线电台，实现了美军通用的多频段、多功能的无线电平台，能兼容军队现有的各种电台，能同时处理4种以上不同的调制波形。
这种电台可以称得上是一种带有天线的、能进行话音和数据传输的“掌上电脑”。
通信的业务包括话音、数据和视频图像等，因此被认为是未来发展的趋势。
软件无线电的出现，是无线电通信从模拟到数字、从固定到移动后，由硬件到软件的第三次变革。
被认为是继模拟通信技术、数字通信技术之后的第三代无线通信技术。
从已经研制出来的软件无线电台来看，其结构和功能具有良好的可扩展性，是未来无线电通信的发展方向。
第二章调频收音机的工作原理
2.1超外差的定义
外差：
输入信号和本机振荡信号产生差频的过程。
输入信号和本机振荡信号产生一个固定中频信号的过程叫超外差。
因为，它是比高频信号低，比低频信号又高的超音频信号，所以这种接收方式叫超外差式。
超外差式收音机就是利用这种方式，把接收到的频率不同的电台信号都变成固定的中频信号（465kHz）,再由放大器对这个固定的中频信号进行放大，同时在选择回路（输入回路）或高频放大器与检波器之间插入一个变频器及中频放大器。
将所要收听的电台在调谐电路里调好以后，经过电路本身的作用，就变成另外一个预先确定好的频率（在我国为465KHz），然后再进行放大和检波。
这个固定的频率，是由差频的作用产生的。
如果我们在收音机内制造—个振荡电波（通常称为本机振荡），使它和外来高频调幅信号同时送到一个晶体管内混合，这种工作叫混频。
由于晶体管的非线性作用导致混频的结果就会产生一个新的频率，这就是外差作用。
2.2收音机原理
和直接放大式相比较，超外差式收音机具有灵敏度高而工作稳定，选择性好而失真度小等优点，在实际生活中有着广泛的应用。
收音机的主要性能指标：
（1）灵敏度是指收音机接收微弱信号的能力。
（2）选择性是指接收有用信号抑制无用信号的能力，也就是分隔邻近电台的能力。
（3）失真度是指收音机输出信号波形与输入信号波形相比失真的程度。
采用了这种电路的收音机叫外差式收音机，混频和振荡的工作，合称变频。
外差作用产生出来的差频，习惯上我们采用易于控制的一种频率，它比高频较低，但比音频高，这就是常说的中间频率，简称中频。
任何电台的频率，由于都变成了中频，放大起来就能得到相同的放大量。
调谐回路的输出，进入混频级的是高频调制信号，即载波与其携带的音频信号。
经过混频，输出载波的波形变得很稀疏其频率降低了，但音频信号的形状没有变。
通常将这个过程（混濒和本振的作用）叫做变频。
变频仅仅是载波频率变低了，并且无论输入信号频率如何变化最终都变为465KHz，而音频信号（包络线的形状）没变。
混频器输出的携音频包络的中频信号由中频放大电路进行一级、两级甚至三级中频放大，从而使得到达二极管检波器的中频信号振幅足够大。
二极管将中频信号振幅的包络检波出来，这个包络就是我们需要的音频信号。
音频信号最后交给低放级放大到我们需要的电平强度，然后推动扬声器发出足够的音量。
若要求超外差式收音机得到更高的灵敏度，在调谐回路与混频之间还可以加入高频放大级然后再去混频。
2.3收音机各模块功能
根据超外差收音机的原理，分成以下几个模块：
调谐回路、变频回路（包括本振电路、混频电路和选频电路）、中频放大（中放）回路、检波及AGC回路、低放级回路、功放级回路。
见图2.3.1
图2.3.1超外差收音机组成框图
1．调谐回路
调谐回路是由可变电容CA、CB和天线线圈L1组成。
调节可变电容C可使LC的固有频率等于电台频率，产生谐振，以选择不同频率的电台信号。
再由L2耦合到下一级变频级。
2．变频回路
回路组成：
由混频、本机振荡和选频三部分电路组成。
变频电路是超外差收音机的关键部分，它的质量对收音机的灵敏度和信躁比都有很大的影响。
它取本机振荡产生的等幅振荡信号频率f1和输入回路选择出来的电台高频已调波信号频率f2的差频465KHz作为中频信号输出，送往下一级。
对变频电路，要求在变频过程中，原有的低频成分不能有任何畸变，并且要有一定的变频增益，躁声系数要非常小，工作要稳定，本机振荡频率要始终比输入回路选择出的广播电台高频信号频率高465KHz。
如图3.2.2所示变频级是以晶体管VT1为中心，它兼有振荡、混频两种作用。
它的主要作用是把输入的不同频率的高频信号变换成固定的465kHz的中频信号。
图2.3.2调谐回路原理图
3.本振回路
由晶体管VT1、可变电容CB、振荡变压器（简称中振或短振）T1和电容C2构成变压器反馈式振荡器。
它能产生等幅高频振荡信号，振荡频率总是比输入的电台信号高465kHz。
4．混频回路
由调谐回路和本振电路组成天线所接收信号由L2耦合到VT1的基极，本机振荡信号通过C2耦合到VT1的发射极。
两种频率的信号在VT1中混频，混频后由集电极输出各种频率的信号。
其中包含本机振荡频率和电台振荡频率的差额等于465kHz的中频信号。
5．选频电路
由T3的初级线圈和谐振电容C10组成并联谐振电路，它的谐振频率在465kHz，465kHz的中频信号产生最大的电压，并且通过次极线圈耦合到下一极去。
6．中放回路
选频级输出的中频信号由VT2的基极输入并进行放大，中放电路中的负载是中频变压器T4和谐振电容C，它们也是并联谐振在中频465kHz。
输入电台信号与本振信号差出的中频信号fI恒为某一固定值465kHz，它可以在中频“通道”中畅通无阻，并被逐级放大，即将这个频率固定的中频信号用固定调谐的中频放大器进行放大。
而不需要的邻近电台信号和一些干扰信号与本振信号所产生的差频不是预定的中频，便被“拒之门外”，因此，收音机的选择性也大为提高。
7．检波和AGG
负载上得到音频信号。
检波后，音频信号由C6耦合到下一极去。
自动增益控制电路的作用是利用强信号来自动降低中放级的增益。
信号越强，反馈回VT2的直流成份越大，VT2的增益越小。
这就达到了自动增益控制的目的。
8．低放级
主要任务是把音频信号进行放大，使功放级得到更大的音频信号电压，使收音机有足够的音量。
低频电压放大电路工作在三极管的线性区，非线性失真小，电压放大倍数大，工作点稳定，常采用多级放大电路级间耦合采用直接耦合或阻容耦合。
如图3.2.3所示。
图2.3.3低放级原理图
9．功放级
低频功率放大电路用来推动扬声器工作，是一种大信号放大电路，常采用甲乙类互补推挽功率放大电路。
常用的收音机低频放大电路如图3.2.4所示。
图2.3.4功放级原理图
第三章调频收音机的安装与调试
3.1安装前的准备工作
所需的基本工具：
电烙铁（焊枪）、烙铁架、松香、万用表、镊子、偏口钳、螺丝刀。
焊接工艺要求:
1、在焊接之前要仔细的查看个元件的个数，以及用万能表测试个元件性能是否为良好的。
2、要清楚的识别元件种类和作用。
3、在焊接时要注意电烙铁的角度，要使电烙铁、焊锡丝与电路板三位一体，要注意焊锡丝的用量，如果多了可能会影响其它元件的焊接也不美观，少了也许会焊不牢固。
4、在撤离电烙铁的同时要保证电路板不要晃动以免产生虚焊，在之后的调试过程中不容易找出错误的所在。
5、在焊接三极管的时候要注意分清它的集电极、基础极和发射极。
6、在总体的焊接中要服从后级向前级安装，先小后大的原则。
3.2S66E调频收音机的安装与调试
3.2.1安装
动手安装、焊接前按元件清单表3.2.1检查元件是否齐全。
用万用表将各元件测量一下，做到心中有数，安装时先安装低矮和耐热元件（如电阻），然后再装大一点的元件（如中周、变压器），最后装怕热的元件（如三极管），各元件参数见表所示。
1．电阻、电容、三级管的安装
将色环电阻阻值读取，并做好标记，将电阻的阻值选择好后根据两孔的距离弯曲电阻脚可采用卧式紧贴电路板安装，也可以采用立式安装，高度要统一。
在安装电解电容时要求电容的管脚长度要适中，要正确判断管脚的正，负极，否则不能完成实现收音功能。
并且电解电容要紧贴电路板立式安装焊接，太高就会影响后盖的安装。
瓷片电容和电解电容一样，要求其管脚的长度要合适。
在焊接瓷片电容时不必考虑它的正负极性。
S66E收音机中有两种三极管。
VT5、VT6为9013属于中功率三极管，VT1-VT4为3DG201或9014属于高频小功率三极管，在安装时，VT1选用低值（绿点或黄点）的三极管，VT2和VT3选用中值（兰点或紫点）的三极管，VT4选用高值（紫点或灰点）的三极管，否则装出来的效果不好。
同时，要求电容和三极管管脚的长度要适中，不要剪的太短，也不要留的太长，使它们不要超过中周的高度。
三极管要看清极性,管脚：
矩形面朝自己从左至右分别为EBC。
2．中频变压器（中周）和变压器的安装
中频变压器（简称中周）三只为一套，这三只中周在出厂前均已调在规定的频率上，装好后只需微调甚至不调，不要乱调。
中周外壳除起屏蔽作用外，还起导线的作用，所以中周外壳必须接地。
T5为输入变压器，线圈骨架上有突点标记的为初级，印制版上也有圆点作为标记。
安装时不要装反（还可以配合万用表测量进行分辨）。
3．磁棒线圈、拨盘、耳机插座的安装
磁棒线圈的四根引线头可以直接用电烙铁配合松香焊锡丝来回摩擦几次即可自动镀上锡，四个线头的接在对应的印制板的焊盘上，即a,b,c,d点焊接前要仔细辨别b、c引脚，切不可弄反。
由于调谐用的双连拨盘安装时离电路板很近，所以在它的圆周内的高出部分的元件引脚在焊接前先用剪刀剪去，以免安装或调谐时有障碍，影响拨盘调谐的元件有T2和T4的引脚以及接地焊片，双连的三个引出脚，电位器的开关脚和一个引脚。
先将插座的靠尾部下面的一个焊片往下从根部弯曲90度插在电路板上，然后再用剪下来的一个引脚的一端插在靠尾部上端的孔内，另一端插在电路板对应的J孔内，焊接时的速度一定要快以免烫坏插座的塑料部分，影响电路的导通。
4．发光二极管和喇叭的安装
发光二极管主要用来进行收音机开关的指示，当开关打开时发光二极管亮，反之则不亮。
它的接法按照图表所示弯曲成型，然后直接插到电路板上焊接即可，安装时要注意二极管的正负极。
把喇叭放好后，如果挪动，可用电烙铁将其周围的三个塑料桩靠近喇叭的边缘烫下去把喇叭压紧，以免其松动不稳。
总之，焊接前电阻要看清阻值大小，并用万用表校核。
电容、三极管要看清极性。
一旦焊错要小心地用烙铁加热后取下重焊。
拨下的动作要轻，如果安装孔堵塞，要边加热，边用针通开。
电阻的读数方向要一致，色环不清楚时要用万用表测定阻值后再装。
上螺丝、螺母时用力要合适，不可用力太大,焊接完毕，仔细检查电路是否有虚焊、假焊和短路的地方。
电阻是否有阻值接错的，电容、发光二极管是否有正负极反了的，三极管的e、b、c脚接对了没有，中周的型号是否有误等。
逐步分析，发现错误及时纠正，以免通电后烧坏元件。
表3.2.1元件参数表
名称
型号规格
数量
名称
型号规格
数量
名称
型号规格
数量
电阻
100Ω
3
二极管
LED
1
电路板
S66E
1
120Ω
2
三极管
9013H
2
连接线
4
330Ω
1
9014D
1
电池簧
正、负、双连
各1
1K8
1
9018F
2
螺丝
自攻2×5
1
30K
1
9018H
1
沉头2.5×5
3
100K
1
电位器
5K带开关
1
半圆头1.6×5
1
120K
1
可变电容
CBM-223P
1
标签
PVC刻度盘
1
200K
1
磁棒
5×13×55
1
电容旋钮不干胶
1
瓷片电容
682P
1
天线线圈
100T/10T
1
塑料件
外壳
1套
103P
1
中周
LF10-1（红）
1
磁棒支架
1
223P
3
TF10-1（白）
1
可变电容拨盘
1
电解电容
0.47μ
1
F10-2（黑）
1
电位器拨盘
1
10μ
1
输入变压器
E14-110
1
100μ
2
耳机插座
CKX-3.5-07
1
扬声器
Φ578Ω0.5W
1
3.2.2调试
1、成装
板焊好后，在电位器和双联上安上拨轮，用四条电线连上喇叭、正极片与弹簧。
并将正极片、弹簧分别插入机壳。
要求：
四条电线的长度要合适，尤其是每条电线两头露出的铜丝不要太长（露出3mm为宜），以防与其它地方短路。
2、直流测量
线路板上留有4个测电流的口，用万用表，分别在这4个口处测量三极管的静态工作电流：
IC1=0.5MA左右，IC2=1.5MA，IC4=3MA，IC5.6=6MA。
测量合适后要用焊锡将电流口封住，这时收音机就响了。
如果遇到哪一级电流太小或太大要重点检查该级的二、三极管极性是否装错，周围元件是否装错，是否有焊接短路的现象。
3、频率调整
（1）将调谐拨轮指示线转到530处，音量电位器开到最大，用学生信号源给出465KHz调幅信号，让收音机靠近信号源，即可收到调制信号叫声，这时分别调两只中频变压器（黑色、白色）的磁帽，使声音最大。
（2）把信号源的频率改为530KHz，调红色中频变压器（即震荡线圈）的磁帽收到调制信号叫声，再移动磁棒上线圈的位置，使声音最大，用蜡封住线圈。
（3）把调谐拨轮指示线转到1600出，让信号源输出1600KHz调幅信号，调微调电容器C1b，收到调制信号叫声，然后调整微调电容器C1a，使声音最大，即调整完毕。
第四章总结
通过一个星期的学习，从对调频收音机的电路设计到器件的组装和收音机的调试，在这过程中学到了很多也收获了很多。
对电子工艺的理论有了初步的系统了解。
我们了解到了焊普通元件与电路元件的技巧、收音机的工作原理与组成元件的作用等。
这些知识不仅在课堂上有效，对以后的电子工艺课的学习有很大的指导意义，在日常生活中更是有着现实意义。
对自己的动手能力是个很大的锻炼。
在实习中，锻炼了自己动手技巧，提高了自己解决问题的能力。
比如在焊接芯片时，怎样把那么多脚分开焊接对我们来说是个难题，可是经过训练后，我们做到了。
虽然在实习中会遇到难题，但是从中我学到了很多，使自己的动手能力也有所提高，我想在以后的理论学习中我就能够明白自己的学习方向，增进专业知识的强化。
在整机调试前，保证收音机工作在无故障状态，这样才能保证调试顺利进行。
耐心细致、冷静有序。
检测按步骤进行，一般由后级向前级检查，先判断故障位置（信号注入法），再查找故障点（电位法），循序渐进，排除故障。
忌讳乱调乱拆，盲目烫焊，导致越修越坏。
电路图是很重要的一部分，无论是在课程设计还是以后工作中，电路知识都是不可缺少的。
附录
图1调频收音机原理图
图2调频收音机印制板图
参考文献
[1]侯丽敏.通信电子线路.[M].北京：
清华大学出版社，2008.
[2]刘午平.收音机与录音机的维修从入门到精通.[M].北京：
国防工业出版社，2005.
[3]谢自美.电子线路设计·实验·测试.[M].武汉：
华中科技大学出版社，2002.
[4]梁宗善.新型集成电路的应用——电子技术基础课程设计.[M].武汉：
华中理工大学出版社，1999.
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