高频课程设计超外差收音机.doc

青 岛 农 业 大 学
理学与信息科学学院

高低频电子线路课程设计报告

设 计 题 目 超外差式收音机的设计与实现

学 生 专 业 班 级 通信工程2010级01班

学生 姓名（学号）

指 导 教 师

完 成 时 间 2012.12.12

实 习（设计）地点 信息楼实验室511

2012年 12 月 12 日

超外差式收音机的设计与实现
摘要
随着科技产品的发展，收音机大致可分为直接放大式收音机和超外差式收音机，直接放大式收音机具有电路简单、成本低廉、容易实现的优点，但是有几个致命的缺点：接收范围内对低频端与高频端的放大不一致、灵敏度低、选择性差、稳定性差，因此直接放大式收音机已被淘汰，相比之下，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 465KHZ，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。
关键词：超外差，本振，混频
一、设计目的及要求
1.设计目的
1.1 熟悉和掌握常用电工工具的正确使用及一般的焊接工艺及操作技能；
1.2 熟悉超外差式收音机的设计过程和调试方法；
1.3理解和掌握超外差式收音机的基本工作原理， 了解变频电路的种类及对它的要求，理解和掌握中频放大电路的工作原理及其性能指数；
1.4 掌握超外差式收音机的统调方法
2.设计要求
2.1接收频率范围 535～1065kHz
2.2灵敏度 ≤1mV
2.3选择性 ≥50dB
2.4频率特性 通频带为200KHz
2.5输出功率 ≥100mW
2.6中频频率465kHz
二、设计原理
整个电路由六部分组成，分别为高频放大、混频、本振、中放、检波、低频放大。
天线接受到的高频信号，经输入调谐回路选频为f1，再经高频放大级放大进入混频级。本机振荡器输出的另一高频 f2亦进入混频级，则混频级的输出为含有f1、f2、（f1+f2）、（f2-f1）等频率分量的信号。混频级的输出接调频回路选出中频信号（f2-f1），再经中频放大器放大，获得足够高增益，然后鉴频器解调出低频调制信号，经过解调器解调后，再由低频功放级放大。由于天线接收到的高频信号经过混频成为固定的中频，再加以放大，因此接收机的灵敏度较高，选择性较好，性能也比较稳定。如下图1，

（1）高频放大：高频放大器是用来放大高频信号的器件（在接收机中，高
放所放大的对象是已调信号，它除载频信号外还有边频分量）。根据高放的对象是载频信号这一情况，一般采用管子做放大器件，而且并联谐振回路作为负载，让信号谐振在信号载频（若有边频分量，便要设计回路的通频带能通过边频，使已调信号不失真）。这样做的好处是：1）回路谐振能抑制干扰；2）并联回路谐振时，其阻抗很大，从而可输出很大的信号。
（2）混频：混频是将高频放大信号和本振信号混合，输出一个中频信号，在调幅电路中，本振信号必须是独立的，这是与调幅电路最大的一个区别。混频电路是一种典型的频谱搬移电路，可以用相乘器和带通滤波器来实现这种搬移。
（3）本振：本振电路用LC谐振回路来产生一个稳定的本地振荡频率，将这个稳定的谐振频率与高频放大输出信号混频，得到一个中频信号。
（4）中放：如果外来信号和本机振荡相差不是预定的中频，就不可能进入放大电路。因此在接收一个需要的信号时，混进来的干扰电波首先就在变频电路被剔除掉，加之中频放大电路是一个调谐好了的带有滤波性质的电路，所以接收机的选择性指标很高。超外差式接收机能够大大提高收音机的增益、灵敏度和选择性。因为不管电台信号频率如何都变成为中频信号，然后都能进入中频放大级，所以对不同频率电台都能够进行均匀地放大。中放的级数可以根据要求增加或减少，更容易在稳定条件下获得高增益和窄带频响特性。此外，由于中频是恒定的，所以不必每级都加入可变电容器选择电台，避免使用多联同轴可变电容器，而只需在调谐回路和本振回路用一只双连可变电容器就可完成接收。
（5）检波：采用比例鉴频器，普通鉴频器的线性范围较宽，调整较易，但在鉴频器前必须加上一级限幅器，而比例鉴频器则不需要但是为了得到良好的限幅特性，必须仔细调整比例鉴频器的工作状态与电路参数，也可以在前一级加一个限幅器。
（6）低频放大：一般从鉴频器输出的信号都比较小，为了得到我们所需的信号，必须将输出信号进行放大。一般采用三极管放大电路来实现这一功能。因为本次设计是音频信号，所以采用运算放大器效果比较好。
高频电路很容易受到干扰，所以对信号的要求比较高，在中频放大器电路的输出端，如果直接接鉴频器，很可能得到很多不需要的波形，用滤波器很难滤除，所以在鉴频器的输入端加一级限幅器，去除不需要的波，使输出更为纯净。
三、各部分电路设计
1.高频功率放大电路、混频、本振
如图1-2所示为共射级接法的晶体管高频小信号放大器。他不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此晶体管的负载为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响的频率和相位。晶体管的静态工作点由电阻R1及R2决定，其计算方法与低频单管放大器相同。从天线接收到的高频信号经过CA、CB、T1组成的选频回路，选取信号为F=465KHZ的有用信号，经晶体管V1进行放大，由C2、T2初级组成的调谐回路，进一步滤除无用信号。

图1-2 高频功率放大电路
2.中频放大电路
中频放大电路的任务是把变频得到的中频信号加以放大，然后送到检波器检波，具有选频，净化中频信号的作用。中频放大电路对超外差收音机的灵敏度、选择性和通频带等性能指标起着极其重要的作用。
    中频变压器T2的初级线圈与电容C2组成LC并联谐振回路，由于并联谐振回路对诣振频率的信号阻抗很大，对非谐振频率的信号阻抗较小。所以中频信号在中频变压器的初级线圈上产生很大的压降，并且耦合到下一级放大，对非谐振频率信号压降很小，几乎被短路（通常说它只能通过中频信号），从而完成选频作用，提高了接收机的选择性。
     由LC调谐回路特性知，中频选频回路的通频带B＝f2- f1＝fd/QL，式中QL是回路的有载品质因数。QL值愈高，选择性愈好，通频带愈窄；反之,通频带愈宽，选择性愈差。

图1-3中频放大电路及其交流等效电路图
3.检波电路
检波电路的任务是将中频放大电路中放大的中频信号变换成低频信号，它包括自动增益控制部分。普通鉴频器的线性范围较宽，调整较易；但由可以看到，U=正比于前级集电极电流的基波幅度Icm1，检波前若无限幅器，则Icm1不为常数，于是U=将随Icm1即接收信号的大小改变，而不能去掉寄生调幅的影响。故用普通鉴频器时，前面必须使用限幅器。但限幅器要求较大的输入信号，这导致限幅前高频级数的增加。比例鉴频器可改正这一缺点，它能同时完成限幅及鉴频的任务，其输入信号不必太大。比例鉴频器的U=为普通鉴频器的一半。但因比例鉴频器有限幅作用，其输入信号即鉴频器输入端初级回路电压约只有0.1V即可工作。所以在本次设计中采用了比例鉴频器，其单元电路图如下所示：

图1-4 检波电路
4.低频放大器
从检波器解调出的输出信号一般很小，所以在输出极一般采用低频功率放大电路，把低频信号放大到所需要的大信号，并且滤除低频部分，然后再输出。电路如图15所示：

图1-5低频放大电路
5.互感耦合推挽功率放大器
作用是将低频信号进一步放大。电路图如下所示

图1-6互感耦合推挽放大电路
6.总电路

图1-7总电路图
四、安装与焊接
4.1安装注意事项：
⑴注意电解电容的有正负极性之分、三极管的管脚排列（有时不遵循它的 排列一般规则）及三个中周的型号（它们的技术参数比如通频带、选择性不同， 若装错会影响收音机的性能）；
⑵先安装低矮和耐热的元件，然后再装大一点的元件，最后装怕热的元件。 ⑶装配前识别不同的元器件，以及判别所装配的元器件性能的好坏，是保 证装配电子产品质量的重要步骤。识别元器件及参数，需要具备相关知识；而判 别元器件性能的好坏可通过外观检查、仪器测试来完成。一般情况下，是运用万 用表进行元器件好坏的粗略判别。
4.2焊接
a、 电阻的安装：将电阻的阻值（参照教材中电阻值计算示意图）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。
b、 瓷片电容和三极管的脚剪的长度要适中，不要剪的太短，也不要留太 长，它们不要超过中周的长度，太高会影响后盖的安装。
c 、磁棒线圈的四根引线头可以直接用电烙铁配合松看焊锡丝来回摩擦几 次即可自动镀上锡，四个线头对应的焊在线路板的铜泊面。
d、 由于调谐用的双连拔盘安装时离电路板很近，所以在它的园周内的高 出部分的元件脚在焊接前先用斜口钳剪去，以免安装或调谐时有障碍，影响拔盘 调谐的元件有 T2 和 T4 的引出脚，电位器的开关脚和一个引脚。
e、耳机插座的安装：焊接时速度要快，以免烫坏插座的塑料部分而导致接 触不良。
f、发光管的安装按照图示弯曲成型，直接插在电路板上焊接。
g、 喇叭安放挪位后再用电路铁将周围的三个塑料桩子靠近喇叭边缘烫下去 把喇叭压紧以免喇叭松动。
五、调试
测量电流，电位器开关关掉，装上电池，用万用表的 50mA 档表装跨接在电 位器开关的两端（黑表笔接电池负极，红表笔接开关的另一端） ，若电流指示小 于 10mA，则说明可以通电，将电位器开关（音量旋至最小即测量静态电流）用 万用表分别依次测量 D，C，B，A 四个电流缺口，若被测量的数字在规定的参考值左右即可用烙铁将这四个缺口依次连通，再把音量开到最大，调双连拔盘即可以到电台。在安装电路板时注意把喇叭及电池引线埋在比较隐蔽的地方，并不要影响调谐拔盘的旋转和避开螺丝桩子，电路板挪位后再上螺丝固定。
六、所遇故障分析及解决措施
在焊接时有些元器件虚焊，当把收音机组装好后，测试 A B C D E 各静态工作点电流在正常范围内，工作正常，当把这几点连接后，收音机没有声音，经过检查发现是 D 点虚焊，接触不良。把收音机组装好，也有声音，但声音不大，灵敏度不高，通过调整中周，使各级放大都是中频，提高了收音机的灵敏度和稳定性。

七、体会
回顾我们课程设计过程，虽短暂却充实，课程设计的最终目的就是让我们在这段时间内将我们曾经学过的知识串联起来加以利用，锻炼我们的动手能力。在这段时间内，为了更好的完成课程设计，通过各方面的信息查找资料并和书本上的知识相结合，在老师的带领下顺利的完成了课程设计的任务。当我捧着自己亲手做的收音机，听着它里面传出来的声音，有一种说不出的“成就感”。通过课程设计我掌握了一些实践过程中的技巧，比如焊电板的时候减少虚焊，还有一些元器件的先后顺序的焊接有利于焊接的方便，并真切的体会到要不是同学的相互交流帮助，可能会走很多的弯路甚至功亏一篑，有了实践，就有了将理论化为现实的桥梁，有了这座桥梁，就能跟好锻炼自己的动手能力。
八、参考文献
[1] 张肃文,陆兆熊. 高频电子线路（第三版）,高等教育出版社.
[2] 苏景琪. 通信、广播电路与系统.
[3] 谢自美. 电子线路设计、实验、测试.
[4] 曾兴雯,陈健.高频电子线路辅导,西安电子科技大学出版社.

课程设计成绩评定表
学生姓名
朱昌尧
专业班级
通信工程2010级01班
设计题目

超外差式收音机的设计与实现
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