am超外差收音机高频实验.docx
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am超外差收音机高频实验
高频大作业
AM超外差式音机的设计
计算机学院
00111327
陈勇
超外差式收音机工作原理
． 超外差式收音机概述
超外差收音机，首先把接收到不同频率的电台信号，都变成固定的中频信号（我国规定中频信号是465kHZ），由中频放大器进行放大,然后进行检波，这样就克服了直放式收音机在接收不同频率的时候灵敏度不均匀的缺点。
而且固定频率的中频信号既便于放大又便于调谐因此超外差式收音机具有灵敏度高、选择性好的特点。
这也是超外差收音机名称的由来。
一、收音机工作原理
为了分析方便，超外差式收音机的工作过程可以画成方框图，如图1-1所示。
从图1-1所示可以看出，接收天线将广播电台播发出的高频调幅波，经过输入电路接收下来，通过变频级把外来的高频调幅波信号频率变换成一个介于低频与高频之间的固定频率即：
465kHZ，然后由中频放大级将变频后的中频信号进行大，再经检波级检出音频讯号，为了获得足够大的输出音量，需要经前置放大级和低频功率放大级加以放大来推动扬声器。
我们通常将从天线到检波级为止的电路部分称为高频部分，而将从检波级到扬声器为止的电路部分称为低频部分。
图1－2为本次实训所用的HX108-2型收音机电路图。
图1－2HX108-2型收音机电路
当调幅信号感应到B1及C1组成的天线调谐回路,选出我们所需要的电台信号（f1）进入V1（9018H）三级管基极；本振信号在高出f1频率一个中频的f2（f2＝f1+465kHZ）,例如：
f1=700kHZ
则f2=700kHZ+465kHZ，这个信号输入到V1发射极，由V1三极管进行变频,通过B3选出465KHZ的中频信号，经V2和V3进行两级中频放大，然后进入V4检波管，检出音频信号经V5（9014）进行低频放大，再由V6、V7组成的功率放大器进行功率放大，进而推动扬声器发出选择的电台播音。
图中D1、D2（IN4148）组成1.3V±0.1V稳压电路,来固定变频级、一中放级、二中放级、低放级的基极电压,进而稳定各级的工作电流,以保持灵敏度。
由V4（9018）三极管的一个PN结用作检波。
R1、R4、R6、R10分别为V1、V2、V3、V5的工作点调整电阻。
R11为V6、V7功率放大级的工作点调整电阻。
R8为中放的反馈电阻，B3、B4、B5为中周（内置谐振电容），既是放大器的交流负载又是中频选频器，起交流负载及阻抗匹配作用。
二、单元电路作用
1、输入回路
该部分的任务是接收各个频率的高频信号转变为一个固定的中频频率信号（465kHz）输送到中放级放大它涉及到两个调谐回路，一个是输入调谐回路、一个是本机振荡回路。
输入调谐回路选择电感耦合形式，本机振荡回路选择变压器耦合振荡形式。
相关联的元件：
1、磁性天线（由线圈套在磁棒上构成）
初级感应出较高的外来信号电压，经调谐回路选择后的信号电压感应给次级输入到变频级。
2、双联可变电容器（两只可变电容器，共用一个旋转轴）
可同轴同步调谐回路和本机震荡回路的回路频率，使它们频率差保持不变。
根据频率范围要求，磁棒采用中波磁棒（锰锌铁氧体材料），磁棒长点为好。
线圈的初、次级耦合的松紧，次级圈数的多少，直接影响输入电路特性。
线圈的初、次级匝比约为1/10。
2、变频级电路
变频级电路的本振和混频，要求由一只三极管担任（自激式变频电路）。
由于三极管的放大作用和非线形特性，所以可以获得频率变换作用。
在图1-3中（不是本收音机电路，借鉴说明）
为外来中波信号调幅波，载频为
（535～1605kHz）；
为本机振荡电压信号（等幅波），
应为1MHz～2MHz。
两个信号同时在晶体管内混合，通过晶体管的非线性作用产生
的各次谐波，在通过中频变压器的选频耦合作用，选出频率为
-
=465KHz的中频调幅波
变频管选择满足其ICEO应该小，静态工作点IC的选择不能过大或过小。
IC大，噪声大；IC小噪声小。
但变频增益是随IC改变的。
典型变频级一般在0.2～1mA之间。
本机振荡电压的强弱直接影响到反映管子变频放大能力的跨导，存在着一个最佳本振电压值。
若振荡电压值过小，一旦电池电压下降，就会停振；若过大，在高端会产生寄生振荡，本振线圈基本是设计好的，因此轻易不要调节，安装时注意不能接反，否则变成负反馈，不能起振。
3、中频放大、检波及自动增益控制电路
中放级采用两极单调谐中频放大。
变频级输出中频调幅波信号由B3次级送到V2的基极进行放大，放大后的中频信号再送到V3的基极，由B5次级输出被放大的信号。
三个中频变压器（B3、B4、B5）都应当准确地调谐在465KHz。
若三个中频变压器的回路频率参差不齐，不仅灵敏度低，而且选择性差，甚至无法收听。
中频变压器采取降压变压器，其初级线圈要采用部分接入方式，选取适当的接入系数使晶体管的输出阻抗与中频变压器阻抗近似匹配，以获得较大的功率增益；中频变压器初、次级变比以各自负载选取，减小负载对谐振回路的影响。
B5次级送到检波二极管（用三极管的一个PN结进行检波）的中频信号被截去了负半周，变成了正半周的调幅脉动信号再选择合适的电容量，滤掉残余的中频信号，取出音频成分送到低放级，通过R8自动增益（AGC）电压，使第一中放基极得到反向偏置，当外来信号强弱变化时，自动地稳定中放级的增益。
使用NPN型中放管，需要“―”的AGC电压。
检波二极管不能接反，否则AGC电压极性变反，达不到自动控制中放管增益的作用，可产生自激和啸叫
4、前级低频放大电路
从检波级输出的音频信号，还需要进行放大再送到喇叭。
为了获得较大的增益，前级低频放大能满足推动末级功率放大器的输入信号强度，要有一定的功率输出，因此选择变压器耦合的放大器。
5、功率放大器
它将前级的信号再加以放大，以达到规定的功率输出，去推动扬声器发声，功率放大级要求一对功放管的β、ICEo及正向基极—发射级电阻RBE等都要对称（保证误差在20%以内）。
静态电流一般在3～5mA左右。
对于两级以上的放大器，公共电源往往会造成寄生耦合。
当电池内阻上产生的信号相位恰好和它原来的信号电压相位相同时，就会产生正反馈，正反馈电压比输入电压大时，就会产生自激振荡。
电池越旧，其内阻就越大，就越容易产生寄生耦合。
最后一级输出最强，对前级影响最大。
消除这些寄生偶合的方法（退耦）是在电池的两端并联电容器（C15），旁路掉原来通过电池内阻的大部分的信号电流来保证整机电路工作的稳定性。
三．实际测量
天线输入信号：
本振信号：
中频信号：
检波后的低频信号：
理想情况：
输入信号：
本振信号：
中频信号：
检波信号：
（不理想）
四．超外差收音机仿真
广播发射端使用三个不同的声源，对其中的一路音频信号使用30KHz的载波进行AM调制；一路音频信号使用40KHz的载波进行AM调制；另外一路音频信号使用50KHz的载波进行AM调制.三路AM信号相加混合后同时进入AM超外差接收机。
当本振频率为60KHZ时，可50KHz载波信号解调，并恢复原始声音；当本振频率为50KHZ时，可将40KHz载波信号解调，并恢复另一路的原始声音。
当本振频率为40KHZ时，可将30KHz载波信号解调，并恢复另一路的原始声音。
原始音频信号的参数为：
原始取样速率：
22050Hz。
规定系统对其按22050*40=882KHz取样速率重新取样。
对每一个原始采样值，再增加39个后，形成音频数码输出。
图为三个模拟信号。
电路图
仿真后的波形如图
五.小结
AM超外差式收音机利用混频电路使本机振荡信号与接收到的电台信号进行非线性混频，使二者的差值始终为定值，这样就降低了放大电路的信号频率，可以有效克服直接放大式收音机的缺点，由于本机振荡信号的频率始终比接收到的电台信号频率超出465KHZ，故把这种收音机叫做超外差收音机。
超外差收音机比起一般的收音机具有显著的优点：
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）。
广播发射端使用三种不同的扫频信号源模拟三个电台，分别用30KHZ，40KHZ，50KHZ的载波进行AM调制，设定本振频率为60KHZ，可将50KHz载波信号解调，经过处理可以还原出原始信号。
我们知道AM调制是通信系统中最基础的调制方式，相比于DSB调制、SSB调制，AM调制的优点是接收设备较简单，正是基于这一点超外差式收音机这个设备也不是很复杂。
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