浅谈新老收音机的不同与技术改革.docx

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浅谈新老收音机的不同与技术改革

浅谈新老收音机的不同与技术改革

毕业设计报告

主题：

看收音机的发展，浅谈新老收音机的不同与技术改革

班级：

225031

姓名：

路明曌

中国地质大学（武汉）机电学院

2006-4-21

目录1

前言2

收音机的原理2

无线电广播的接收3

收音机的分类5

收音机的主要性能指标6

超外差式样机电路图分析7

收音机的发展9

RF868的功能简介10

二次变频技术与应用举例13

锁相环技术与应用举例14

结束语16

参考书目：

《收音机、录音机原理与维修》机械工业出版社宋贵林胡春萍主编

参考资料：

各种电路图与分析由中山理丹电器工程部提供

收音机的发展

----传统收音机与现代收音机的比较与技术改革

路明曌

前言：

在电子技术高速发展的今天，收音机早已经进入了千家万户。

我们都知道打开收音机后，就可以听到广播电台播出的各种节目。

这种广播节目的传播方式不同于用导线传送的有线广播，它是利用一种无形的无线电波，将广播电台播出的节目传送到收音机中，这种广播就是无线电广播。

收音机的出现近百年了，其发展也是经历了好几代，按收音机的工作方式分类有：

直接放大式收音机、超外差式收音机；按调制方式分类有：

超外差式调幅收音机、超外差式调频收音机。

收音机的原理：

收音机的基本原理：

收音机的分为有线传播和无线传播，但现在随着无线传播的发展，有线广播因为受距离限制，所以这种广播一般用于近距离的广播。

有线广播的传送：

声音→传声器→音频放大器→导线→扬声器；

↑

无线电广播：

↑

无线电广播的接收：

收音机的基本工作过程就是无线电广播发射的逆过程，收音机的基本任务是将空间传来的无线电波接收下来，并把它还原成原来的声音信号，为了完成这一任务，收音机必须具备以下四项基本功能：

接收并选择电台信号、对电台信号进行解调、将音频信号加以放大，把音频信号还原成声音。

1、接收并选择电台信号：

接收电台信号的任务是由收音机的天线来完成的。

这里我们要注意的是由于广播电台很多，在同一时间里，天线收到的不仅是我们希望收到的电台信号，还有许多来自不同电台的、具有不同载波的无线电信号。

这些广播电台之所以使用不同的载频，就是为了让听众根据电台频率的不同，选择出所需要的电台节目。

为了选择出我们需要的电台节目，必须在接收天线的后面设有一个选择电台信号的电路，它就是输入调谐回路。

输入调谐回路的作用就是将所需要接收的电台信号选出来，而把其它不需要的信号抑制掉，以免对接收信号形成干扰。

2、解调:

将选择出来的高频载波信号直接送去推动扬声器是不能放出声音的，还必须把音频信号从运载它的载频信号上卸下来，就像用火车把货物送到目的地后，将货物从火车上卸下来一样，这一过程就是调制的逆过程，叫解调。

对应于不同的调制（调幅或调频）方式，解调分为检波与鉴频两种。

完成调幅波解调工作的电路称为检波器，完成调频波解调工作的电路称为鉴频器，检波器与鉴频器统称为解调器。

（1）检波：

从高频调幅波信号中取出低频调制信号的过程叫做检波，检波是对应于调幅波的解调，实现检波的解调电路称为检波器，所以在调幅收音机中的解调器称为检波器。

（2）鉴频：

从高频调频波信号中取出低频调制信号的过程叫做鉴频。

鉴频是对应于调频波的解调，实现鉴频的解调电路称为鉴频器，所以，在调频收音机中的解调器称为鉴频器。

3、将音频信号加以放大：

将解调出来的音频信号直接送入扬声器去放音，一般来说是不行的，因为这时的音频信号太弱，还不能推动扬声器正常放音，必须要对音频信号的电压和功率加以放大，也就是说，在解调器的后面必须设置低频放大电路---前置放大电路与功率放大电路。

4、把音频信号还原成声音：

将音频信号经过低频电压放大和功率放大后送入扬声器，扬声器将音频信号还原成声音，就可以听到所选择的电台广播了。

具有上述四项基本功能的最简单的收音机结构框图如下：

↓

收音机的分类：

1、按收音机的工作方式，即在解调之前对接收信号的载波频率是否进行频率变换，可分为直接广大式收音机和超外差式收音机两种。

（1）直接放大式收音机：

所谓直接放大，即在解调之前不改变高频已调波载频的频率，这种收音称为直接放大式收音机。

直接放大式收音机由接收天线、输入回路、高频放大器、检波器、低频电压放大器、低频功率放大器和扬声器等组成。

由于直接放大式收音机的性能较差，已被性能优越的超外差式收音机取代。

（2）超外差式收音机：

超外差就是在解调之前先由变频电路将接收信号的载波频率变换为频率固定且低于载波频率的中频（465kHz）信号，然后再对中频信号进行放大、解调。

超外差式调幅收音机由接收天线、输入回路、变频器、中频放大器、检波器、自动增益控制（AGC）电路、低频电压放大器、低频功率放大器和扬声器等组成。

在超外差式收音机中，能将接收到的高频信号变成中频信号，然后再进行中频放大，使每个电台信号都能得到相同的放大。

同时由于中频频率固定且较低，所以中频放大电路可以设置为多级选频放大电路，从而使整机的灵敏度、选择性和稳定性大幅度提高。

目前流行的只有超外差式调幅收音机和超外差式调频收音机两种。

2、按调制方式分类：

按收音机所接收的高频载波信号的调制方式，可分为调幅式收音机和调频式收音机两种。

（1）超外差式调幅收音机：

能接收调幅广播电台发出的调幅广播节目，具有变频电路及中频放大电路，解调器为检波器。

（2）超外差式调频收音机：

能接收高频广播电台发出的调频广播节目，具有变频电路及中频放大电路，解调器为鉴频器，调频式收音机又可分为单通道和双通道两种。

收音机的主要性能指标：

收音机常用以下几项主要性能指标来表述。

1、灵敏度：

灵敏度是指收音机能接收微弱信号的能力，它表示在规定的音频输出信噪比下，产生标准输出功率所需要的最小输入信号场强，其值越小，灵敏度越高，灵敏度高的收音机可以收到信号微弱的远地电台广播，灵敏度低的收音机，只能接收到本地强信号电台的广播。

2、选择性：

选择性是指收音机选择电台的能力。

选择性的收音机能选择出所需接收的电台信号，同时将其它电台的信号抑制掉，选择性差的收音机，会产生串台现象。

3、输出功率：

输出功率有最大输出功率、不失真输出功率和额定输出功率三种。

（1）最大输出功率：

最大输出功率是指不考虑失真时收音机能够输出的最大功率，即接收本地电台并将音量开至最大时，收音机的输出功率，不过这个参数的实用价值不大。

（2）不失真输出功率：

是指非线性失真不大于10%的情况下，收音机实际能够输出的功率。

（3）额定输出功率：

又称标称功率，它是收音机应该达到的最低限度的不失真输出功率。

超外差式收音机样例分析：

这一款机子是我们理丹公司生产的1134型号机，出口日本，供小学生做实验用的，我们可以很清楚的看到这款机子由6块电路板构成（含一块学生用实验板），此机具有光能供电、手摇发电供电、两种照明方式、报警、背带等功能，此外还有一块供小学生用的试验板，从中我们也可以看到，我们的教育和日本教育培养学生的方向是不一样的。

我们很容易看懂该电路图，工作原理如前所述，不同的是这款机子内部有一个6V蓄电池，可以接收由发电机发的电或由光能产生的电等，由于此机是采用超外差式，收音效果自然是可以的，唯一可惜的是没有数字显示。

收音机的发展：

我们以前使用的收音机基本上是机械式的调谐收音机，像我们中国地质大学校的学生使用的（03级以前的都是），不过现在正在逐步向数字调谐式的转变。

传统的机械式调谐收音机由于其选台困难、噪音大、易跑台、频率指示误差大、功能单一等缺点越来越难以适用现代人的需求了。

而数字调谐收音机则以其众多的优点赢得了现代人的欢迎。

由于数字调谐（DTS）收音机（简称数调收音机）用变容二极管替代机械式可变电容器实现了电子调谐，用锁相环频率全盛技术和微电脑控制实现了“智能”选台，用石英晶体做基准频率而使本振频率稳定度达10-6左右，从而克服了接收短波电台时的“涨落”现象，同时用LCD数字显示电台频率克服了刻度误差。

另外，数字调谐收音机还具有灵敏度高、抗干扰能力强、控制方式灵活等特点，因此，它无疑是收音机产品的主流。

图1是数字调频收音机的结构框图。

它的基础仍是FM/AM收音机，只是增加了一个数字调谐全波段收音机控制模块。

正是这样一个模块使得整个收音机的性能大大加强，使得整个产品提高了档次。

RF868集成电路功能：

在这里我简单介绍一种数字调谐集成电路。

RF868就是其中的一种，是一块数字调谐（DTS）、锁相环（PPL）频率合成器、预分频器、频率计数器、时钟和控制电路、液晶显示驱动电路等集成在了一片MOS芯片上。

它除了具有电子调谐、“智能”选台、LCD数字显示电台频率等基本功能外还具有收音机制式转化、定时开关机、电台记忆（可记忆四十个电台频率）、频率直接输入、电池电量检测、立体声检测等强大的功能。

并可根据客户的要求修改或增加功能。

RF868是一个与普通收音机硬件“兼容”性很好的模块，一台普通收音机硬件只要稍做改进，就能同该模块接口，从而变为一台高档次的数字调谐全波段收音机。

下面结合该模块同收音机硬件的接口谈谈它的工作原理。

1、频率合成技术频率合成技术是数字调谐收音机的基础，将频率合成器和混频器一起用在超外差式无线电接收机中可替代本机振荡器来从RF载波中提取调制信号，它可利用组合或锁相的原理来得到大量的与基准稳定度相同的新频率。

其频率合成方法很多，目前在各种无线设备中使用的频率合成器普遍采用可变数字式锁相环频率合成器，它可在CPU的控制下得到不同的频点，RF868模块也不例外。

图2是RF868模块内频率全盛器的结构框图，它采用现代脉冲吸收计数非整数倍频率合成技术。

该技术比传统的整数倍频率合成器多了一个吸收脉冲计数器，其计算公式：

fvco=（N1Np+Ns）*f1,其中N1固定的（FM为16，AM为1）.Np、Ns可通过CPU根据不同的f0及fvco计算出来，为了能够精确的调谐，f0应足够小，这样才能保证不漏台。

但是f1太小时，捕捉（即换台）的时间就会太长，从而给使用带来不便。

另外，为了使低通滤波器能够有效滤除fz而不致漏到VOC控制端，并使VOC在调谐电台变化时的相位能够受到调制，f1的选择一定要适当。

RF868模块在FM波段选取的是25kHz，而在AM波段选取的是5kHz。

2、自动寻台技术在收音机的实际使用过程中，总希望能迅速准确的找到所需要的电台。

传统的机械式调谐式收音机只能用手慢慢的调节调谐旋钮，同时用耳朵听来判断有没有电台，这样不公辛苦吃力，还不易调准，而RF868采用多种自动寻台技术，它可以用自动搜索调谐、频率预置、直接输入等多种方式迅速准确的找到所需要的电台。

这些功能的设计极大的方便了用户，从而使用户能更加准确迅速的找到所需要的收听的电台。

3、数字显示技术RF868内部直接带有LCD驱动电路，可支持4×18段LCD显示。

并可支持2.5V、3V、4.5V、5V等各种电压的LCD（可通过外部跳线选择）。

RF868可以直接显示AM和FM频段的频率、时间以及各种标志，如：

‘AM’、‘FM’、‘SW1’、‘SW2’、‘kHz’、‘MHz’、‘定时开机’、‘定时关机’‘电量不足’、‘立体声’、‘上午’、‘下午’等各种标志。

4、功能补充RF868还具有如下附加功能：

（1）实时时钟：

RF868带有一个高精度的实时时钟，并有12小时和24小时的两种显示模式。

（2）定时开关机：

RF具有定时开关机功能，并且控制灵活。

用户可在24小时内指定任意时刻（精确到分）定时开机，并在10～90分钟范围内（精确到分）定时关机。

（3）电池电量不足检测：

RF868还具有电池电量不足检测功能，当电池电量不足时，LCD上的电量不足樗会闪烁，以提醒用户更换电池。

另外，RF868还具有“立体声指示”、“显示模式选择”等功能，还可以根据客户具体要求增加或修改。

二次变频技术：

刚才提到了锁相环技术，不过要先在这里简单说一下二次变频技术才能说到锁相环技术，并将以德生收音机为例说明，这些技术都是收音机发展史上的里程碑。

我们知道采用较高的中频频率有利于克服镜频干扰，采用较低的中频频率有利于提高灵敏度和选择性。

因此，二次变频收音机能在提高接收性能的同时减轻镜频干扰。

上海生产的海鸥101型收音机就属于早期的二次变频收音机。

它的短波6.2MHz～30MHz为二次变频，第一中频频率为1.85MHz，第二中频频率为465kHz。

但是，由于用电容和电感构成的振荡器频率越高稳定性越差，所以早期的双重变频接收机的第一中频频率多在1.6MHz到2.5MHz之间。

结果往往是降低镜频干扰的效果不够理想，然而频飘却因第一本振频率的提高而增大。

超外差式收音机的特点是：

接收讯号的频率＝本振频率－中频频率，式中的中频频率一般都是固定的，靠改变本振频率的方式选台；如果反其道而行之，把第一本振改为固定频率的高稳定度晶体振荡器，靠改变第一中频频率的办法选台，就可以在提高第一中频频率，有效地抑制镜频干扰的同时降低频率飘移。

例如，当第一本振频率为32.35MHz时，把第一中频频率调到10.95MHz就可收到21.4MHz的讯号；调到10.45MHz就可收到21.9MHz的讯号。

调谐时除了要使第一中放级的槽路谐振频率和第二变频级的接收频率同步改变之外，还要使高放级的调谐频率反方向跟踪改变。

因此，就需要采用用凸轮带动可变电感线圈磁芯的特制调谐机构。

它虽然具有较高的接收性能。

但因机电结构比较复杂，售价高昂。

所以采用这种方式的只有专业接收机。

20世纪末，德生公司首先推出类似方式的R9700系列二次变频收音机：

它把短波接收范围限定在十几个米波段中，每个米波段的输入端都配备相应固定频率的谐振槽路，并使它的谐振尖峰处于波段的高端部分以均衡波段内的灵敏度。

每个米波段的第一本振都用相应频率的石英晶体稳频，第一中放采用中心频率为10.7MHz的宽带陶瓷滤波器，调谐时只需改变第二变频级的接收频率就可以达到选台目的（因而它的短波波段频率刻度与用以接收中波、调频时的刻度方向相反）。

这些措施使收音机的机电结构在不过分影响接收性能的前提下得以大幅度简化。

德劲公司的DE1107型收音机也是采用类似方式的“手调式二次变频收音机”。

和锁相环技术：

锁相环（PLL）技术的出现使可变频率高频振荡器的稳定性达到了晶体振荡器的同一水平，锁相环电路的集成化和控制系统软硬件的发展提高了锁相环系统的性价比，从而使收音机从手动调谐发展到数字调谐，并为发展高中频二次变频技术提供了有利条件。

数调收音机能够迅速准确地搜索、设置、存储接收频率，把频率飘移降低到可以忽略的程度。

还有定时开关机等附加功能。

日本索尼公司等厂商从20世纪60年代末就先后推出了多种性能优异的数调二次变频收音机，但是我国进口的数量较少，售价高昂，工薪阶层的收音机爱好者们只能望洋兴叹！

2003年初，德劲公司推出了“爱好者”系列，性能逼近索尼7600GR型收音机的DE1101型高级数调二次变频收音机。

它打破了国外产品的垄断格局，在国产收音机中具有里程碑意义。

它的中文标识令中国人感到亲切。

它具有两个调频、两个短波、一个中波波段，每个波段都可存储十个电台。

外形小巧，还附带供聆听调频立体声的耳塞。

国内售价不到7600GR的四分之一，成为爱好者的福音。

随后又推出了功能更强的DE1102，它用电子音量调节取代短寿的音量电位器，能编辑、存储190个电台；能够在自动调谐过程中存储接收到的电台（ATS），还能接收单边带（SSB）信号。

也是操作人性化更好的数调二次变频收音机。

采用二次变频的接收机要力争在第一变频级之前将从天线进入的刚好等于第一中频频率的信号滤除干净，否则这个信号会窜到后级形成干扰。

如果第一中频采用10.7MHz，则因它处在短波的范围内，滤除它会影响31m与25m波段的增益。

如果第一中频采用55.845MHz，则因它远离短波范围，就很容易滤除，从而有效地防止从天线进入的与中频频率相同的干扰混入后级。

而且55.845MHz的噪声较10.7MHz小。

它的第一本振频率只需从55.945MHz变化到85.845MHz，变化范围不到1.6倍，就能囊括长、中、短波所有条幅讯号。

而且采用高中频的电路因为成本必然会升高，体积加大，也就不在乎再增加更多的元件提升性能了。

为此，德劲公司于2004年推出了短波接收性能可以同国际上一流同类产品媲美的高中频二次变频数调收音机DE1103。

它除了具备数调功能之外，还可以通过“飞梭”旋钮和带液晶指针的刻度盘手动调谐。

它也能接收单边带信号。

从接收性能上看，它是国产收音机中最高的，技术上也是最先进的，但是在操作的人性化方面却是爱好者系列中最差的。

加上“飞梭”元件质量不过关，令人产生了美中不足之感。

2005年，德劲公司推出了第一中频频率为28MHz的袖珍型高中频二次变频收音机DE1105。

28MHz在短波接收频率之外，容易滤除。

在没有人为干扰的情况下，28MHz也比10.7MHz噪声小些。

虽然在第一变频级之前滤除28MHz会影响11米波段的增益，但是11米波段的电台很少。

它外型小巧，能够存储1000个电台。

接收性能虽然略逊于DE1103，但它是爱好者系列中使用最方便，人性化程度最高的产品。

它没有“远近程转换开关”，但是，在距离中央台720kHz发射台3km的地方收听它的广播时，没有转换到“近程”的DE1101、DE1102、DE1103都会产生过载堵塞现象，唯独DE1105可以不受影响地正常收听。

吃够了手调机苦头的“爱好者”会把二次变频数调机视若珍宝。

但是，不同经历有不同感受，也有人欣赏二次变频手调机易学易用，物美价廉。

说明从商业角度看，产品品种多样化是必要的。

结束语：

收音机发展经历了近百年，从以上介绍中我们可以大致了解到了一些发展状况和现在所用的一些技术。

从刚开始的灵敏度低、效果差的笨重机器到现在既美观又大方的袖珍式高灵敏度全波段数字显示收音机，不仅给我们几代人带来了信息与娱乐，也大大推动了无线电事业的发展。

以上只是我在公司实习中得到的一些知识总结，错误之处再所难免，望导师斧正。