我们的项目(超外差式调频收音机).doc

超外差收音机的制作及原理解析
1 项目背景、内容及意义
1.1项目背景
接收信息所用的接收机，俗称为收音机。目前的无线电接收机不单只能收音，且还有可以接收影像的电视机、数字信息的电报机等。随着广播技术的发展，收音机也在不断更新换代。自1920年开发了无线电广播的半个多世纪中，收音机经历了电子管收音机、晶体管收音机、集成电路收音机的三代变化，功能日趋增多，质量日益提高。
20 世纪 80 年代开始，收音机又朝着电路集成化、显示数字化、声音立体化、功能电脑化、结构小型化等方向发展。1947年，美国贝尔实验室发明了世界上第一个晶体管，从此以后，开始了收音机的晶体管时代。并且逐步结束了以矿石收音机、电子管收音机为代表的收音机的初级阶段。1956 年，西德西门子公司研制成了超高频晶体管，为调频晶体管收音机创造了必要的条件。1959 年，日本索尼公司生产了第一代调频晶体管收音机。1961年，美国研制了集成电路。随后，1966年，日本利用这一技术设计了世界上第一台集成电路收音机，开始了收音机工业的又一场技术革命，从此收音机向着小型化、系列化、集成化、低功耗、多功能的方向发展。直接放大式收音机所遇到的主要问题是，一个高频放大器很难适应各种不同的工作频率。如果能想办法使高频放大器的工作频率保持不变，那么许多问题就很容易解决了，超外差收音机就是根据这个指导思想设计的。
1.2项目内容
1.2.1 超外差收音机的功能
目前调频式或调幅式收音机一般都采用超外差式，它具有灵敏度高、工作稳定、选择性好及失真度小等优点。超外差式收音机是指输入信号和本机振荡信号产生一个固定中频信号的过程。如果把收音机收到的广播电台的高频信号，都变换为一个固定的中频载波频率（仅是载波频率发生改变，而其信号包络仍然和原高频信号包络一样），然后再对此固定的中频进行放大，检波，再加上低放级，功放级，就成了超外差式收音机。
1.2.2 项目目的及价值：
我们小组通过本项目对超外差收音机的原理进行解析、仿真以及尽可能的做出实物，有助于我们进一步掌握收音机的内部构造、各个模块的作用及联系。在弄清楚超外差收音机的基本原理基础上从而进一步对 《通信电子电路》 书中的各种相关电路有一个系统的了解，加深理解课本内容，与此同时提高我们得动手能力。
2 技术路线方案
2.1 超外差收音机的基本原理
超外差式收音机电路结构：超外差式收音机的特点是有频率变换（变频）过程，采用固定调谐的中频放大器。一般包括下面几个部分：变频级、中频放大级、检波级、低频前置放大级、低频功率放大级。其中变频级包括混频器和本机振荡器两个部分。天线接收到的高频调幅信号，经过调谐回路和选择，送入变频级的混频器。本机振荡电路则总是跟踪着接收的信号，产生高一个固定频率的等幅振荡信号，这个信号也送入混频器。送到混频器的两种信号，利用放大器件的非线性特点产生一种新的差频信号。高频调幅信号经过变频级后，只是变换了载波的频率，而调制规律没有改变，仍然是调幅信号。整体框架如下图1所示：

输入电路
变频电路
中放
检波
音频放大
功率放大
本机振荡
AGC

图1

放大的中频调幅信号
u
t
音频信号
u
t
高频调幅信号
u
t
中频调幅信号465kHz
u
t
放大的音频信号
图2
图t
2中各模块功能具体如下：
1、输入电路：磁性天线回路，作用是选台，并将信号通过绕在磁棒上的次级线圈耦合到变频级
2、变频电路：将高频调幅波变成中频调幅波，我国采用的中频频率固定为465kHz。高频和中频调幅波的包络线相同
3、中放：将中频调幅信号选频、放大。中频放大器为以LC谐振回路为负载的窄带放大器，可有效抑制其他信号。
4、检波：将中频调幅信号还原成音频信号电压。
5、音频放大：音频放大和功率放大的作用是放大音频信号以推动扬声器发声。

2.2 调频与调幅的定义和区别
2.2.1调频概述
调频，就是载频的频率不是一个常数，是随调制信号而在一定范围内变化，其幅值则是一个常数。与其对应的，调幅就是载频的频率是不变的，其幅值随调制信号而变。 　　
一般干扰信号总是叠加在信号上，改变其幅值。所以调频波虽然爱到干扰后幅度上也会有变化，但在接收端可以用限幅器将信号幅度上的变化削去，所以调频波的抗干扰性极好，用收音机接收调频广播，基本上听不到杂音。
　　使载波频率按照调制信号改变的调制方式叫调频。已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。已调波的振幅保持不变，调频波的波形，就像是个被压缩得不均匀的弹簧，调频波用英文字母FM表示。
2.2.2调幅概述
一种调制方式，属于基带调制。其中，载波信号的振幅随着调制信号的某种特征的变换而变化。例如，0或1分别对应于无载波或有载波输出。
调幅也就是通常说的中波，范围在525～1605KHz。调幅是用声音的高低变为幅度的变化的电信号。距离较远，受天气因素影响较大，适合省际电台的广播。调幅波用英文字母AM表示。
2.2.3调频与调幅区别
调频比调幅的抗干扰能力强。外来的各种干扰、工业和天电干扰等，对已调波主要影响表现为产生寄生调幅，形成噪声。调频可以用限幅的方法，消除干扰所引起的寄生调幅。而调幅制中已调幅信号的幅度是变化的，因而不能采用限幅，也就很难消除外来的干扰。另外，信号的信噪比越大，抗干扰能力就越强。而解调后获得信号的信噪比与调制系数有关，调制系数越大，信噪比越大。由于调频系数远大于调幅系数，因此，调频波信噪比高，调频广播中干扰噪声较小。
调频波比调幅波的频带宽。频带宽度与调制系数有关，即：调制系数越大，频带越宽。调频中常取调制系数大于1，而调幅系数是小于1的，所以调频波的频带宽度要比调幅波的频带宽度大得多。
调频制功率的利用率要大于调幅制。发射总功率中，边频功率为传送调制信号的有效功率，而边频功率与调制系数有关，调制系数大，则边频功率大。由于调频mf大于调幅系数ma，所以调频制的功率利用率要比调幅制高。
2.2.4 研究重点
基于上述调频与调幅的对比及考虑结合我们小组的现实情况，我们小组决定主要研究超外差式调频收音机。

2.3 项目评价指标
首先利用multisim进行各个模块及整个系统的仿真和分析，然后在分析的基础上，最后购买超外差调频收音机所需要的器件，并焊接出实物。我们的最终目的是用收音机接收到本省内某电台的广播，在课堂上实现基本无杂音播放。
3 项目进度安排及人员分工
3.1 项目进度
第一阶段（2014年12月01日——2014年12月14日）：分析基本原理理清思路，选择元器件参数进行电路图的构建。
第二阶段（2014年12月15日——2015年1月04日）：进行各模块及整个系统的功能仿真和分析，在此基础上购买元器件并焊接电路。
第三阶段（2015年1月05日——2015年1月18日）；总结及准备项目后期报告。
第四阶段（2015年1月19日——2015年1月26日）：项目报告

4 参考文献
[1]何小艇 电子系统设计[M] 浙江杭州; 浙江大学出版社. 2004
[2]董在望 通信电路原理[M] 西安; 高等教育出版社.2005.4
[3]张肃文 路兆雄 高频电子线路[M] 西安; 高等教育出版社. 2006.5
[4]于洪珍 通信电子电路[M] 北京; 清华大学出版社.2011
[5]任致程 电气时代[J] 北京; 机械工业出版社.2007
[6]姜有奇 科技信息[J] 西安; 西安电子科技大学出版社.2009
[7]超外差式调频调幅收音机设计[OL]
[8]超外差收音机的制作及原理解析[OL]
[9]超外差收音机原理与制作[O]