七管超外差式收音机 通信电子电路课程设计报告 - 图文

课程名称：通信电路设计

设 计 题 目： 七管超外差式收音机 系 别： 计算机科学与技术 专 业 (方 向)： 电子信息工程 年 级、 班： 2007级 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师：

2010 年 12 月 20 日

兰 州 商 学 院

绪论

电磁振荡在周围的空气产生周期性变化的电厂和磁场向四面八方传播开去，就形成了电磁波。发射电磁波要有一定的振荡频率和震荡电路的电场和磁场尽量分散到可能大的空间，频率越高，发射电磁波的能力就越大，在实际应用中常把开放电路的下端跟地连接。跟地连接的导线叫做地线。线圈上部接到比较高的导线上，这条导线叫做天线。天线和地线形成了一个敞开的电容器，电磁波就是由这样的开放电路发射出去的。

在通信系统中，信源输出的是由原始信息直接变换成的的电信号，即消息信号。这种信号一般具有从零开始的较宽的谱，而且在低频带分布较大的能量，称为基带信号，不宜直接在信道中传播。将消息信号对频率较高的载波信号进行调制，才能使信息信号

的频谱搬移到适合信道的频率范围内进行传播。在通信系统的接收端对已调信号进行解调，恢复出原来的信号。

1 系统原理。

常用的调制方法有幅度（AM）、频率（FM ）、相位（PM）以及它们混共等调制方法。而一般的收音机采用的调制方法是幅度调制方法。设调制信号为f(t)，载波信号为c(t)?Acos(?ct??0)式中A为载波的幅度；?c为载波的角频率；?0为载

波的出相位。载波经模拟信号调制后的数字表达式为s(t)?A(t)cos(?ct??(t)??0)式中

A(t)为载波瞬时幅度；?(t)为载波的相位偏移；如果?(t)为常数，A(t)随f(t)成比例

变化，则为幅度调制；如果A(t)为常数，?(t)或?(t)的导数随f(t)成比例变化，则为角度调制，前者为相位调制，后者为频率调制。

1.1 AM调制

设调制信号为f(t),其平均值为f(t)?0。f(t)叠加直流A0后对载波的幅度进行调

制，就形成了常规调幅信号，其时间表达式为 sAM(t)?[A0?f(t)]cos(?ct??0)式中?c为载波信号的角频率；?0为载波信号的起始相位。其调制过程如图1-1所示。

(a) A0?f(t)

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(b)

(c)

图 1-1 AM 调制过程

由时间波形可知，但满足A0?|f(t)|max时，已调信号的包络与调制信号的成正比，如图1-1(b)所示，所以包络检波法很容易恢复出原始的信号。如果以上条件不满足，就会出现过条幅现象如图1-1(c)所示。 1.1.1 常规调幅(AM)

?mt??m)则调制信号为 设调制信号为单余弦函数，即f(t)?Amcos(sAM(t)?[A0?cos(?mt??m)]cos(?ct??c) (1-1) ?A0[1??AMcos(?mt??m)]cos(?ct??c)

A式中?AM?mA，该比值称为条幅指数，用百分比表示时，称为调制度。?AM0取值共有小于1。等于1和大于1三种可能，分别为正常调幅、满调幅和过调幅三种情况。在实际的系统中，通常取?AM在30%~60%之间，这是因为器件的线性范围有

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限。由1-1调制的表达式可知，常规条幅的条幅过程是调制信号叠加直流分量后与载波相乘，器数学模型如图1.1.1-1下

f(t)sDSB(t)A0cos(?ct)

图1-1.1 常规调幅调制模型

1.1.2 抑制载波双边带调幅(DSB)

不在f(t)上附加直流分量A0，直接用f(t)调制载波的幅度，便可得到抑制载波的双边带调幅信号，简称双边带信号，双边带信号的时间波形表达式为

sDSB(t)?f(t)cos?c(t)

由表达式可知，调制过程是调制信号和载波的相乘运算，其数学模型如图1-1.2

f(t)sDSB(t)cos(?ct)

图1-1.2 双边带调幅调制模型

相应的已调信号的载波波形表达式为

SDSB(t)?11F(???c)?F(???c) 22双边带信号在f(t)改变符号时恰好c(t)也改变符号，这是载波就出现了反相点。已调信号的幅度包络与f(t)完全不同，因此不能用包络检波来解调恢复调制信号。

1.2 解调

幅度调制的解调方法有相干解调法和非相干解调法 1.2.1 常规解调

常规调幅采用非相干解调，解调器有包络检波、平方率检波等。包络检波器由二极管、电阻、电容滤波器组成，为使包络检波器工作在最佳状态，RC较好的取值范围是

fm?1?fc (1.2.1-1) RC第 3 页 共 15页

式中fm是调制信号的最高频率；fc是载波的频率,在满足式1.2.1-1的条件下，检波器的输出近似为

sd1.2.2 双边带信号解调

由双边带信号的频谱图可知，如果将已调的频谱搬回到原点位置，就可以得到原始的调制信号。解调中的频谱搬移同样可用相乘运算来实现，已调信号乘上与调制载波完全相同的载波其表达式为

11f(t)?f(t)cos2?ct 221经低通滤波器(LPF)滤除高频分量，得到 sd(t)?f(t)相干解调的关键是要产生一

2?A0?f(t)

sDSB(t)?cos?ct?个同频同相的载波，如果此条件不能满足，将对原始信号的恢复产生不利影响。

2 七管超外差式收音机

常用的调幅收音机有直放式和超外差式，超外差式是为了克服直放式的性能不足而引入的一种方式。其他们的框图如图2-1所示。

超外差：输入信号和本机振荡信号产生一个定中频信号的过程。因为它是比高频低， 比低频信号又高的超音频信号，所以这种接收方式叫做超外差式。

输入调谐回路高频放大检波低频放大BE

(a) 直放式收音机

变频中放检波低放功放

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(b)超外差式收音机

图 2-1（a）直方式收音机；（b）超外差式收音机

（1） 直放式收音机的优缺点：

优点：电路简单，体积小，成本低，携带与制作方便。 缺点：灵敏度低，选择性差。 （2） 超外差式收音机的优缺点： 优点：灵敏度高，选择性好。

缺点：电路复杂，成本稍高，制作较难。

2.1七管超外差式收音机的原理如图2-1.1所示

图2-1.1七管超外差式收音机的原理图

2.2 原理图中的各部分功能如下：

2.2.1 调谐回路

调谐回路是由可变电容和天线线圈组成，调节可变电容可是LC的固有频率等于电台频率，产生谐振，已选择不同频率的电台信号。在由T1的次变线圈耦合到下一级变频级。

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图2-2.1调谐回路电路图

2.2.2变频回路

变频回路由混频、本机振荡和选频三部分组成。该部分电路的功能是：变频级是以晶体管V1为中心，它兼有振荡、混频两种作用。他吧输入的不同频率的高频信号变换成固定465KHZ的中频信号。由调谐回路和本振电路组成所接收信号由T1的次变线圈耦合到V1的基极，本地振荡信号通过c2耦合到V1的发射机。两种频率的信号在V1中混频，混频后由V1集电极输出各种的信号。其中包含本地振荡频率和电台振荡频率的差频等于465KHZ的中频信号。

图2-2.2变频回路电路图

2.2.3 选频回路

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有T4的初级线圈和谐振电容组成并联谐振电路，他的谢振频率在465KHZ，对465KHZ的中频信号产生最大的电压。并且通过次变线圈耦合到下一级去。

图2-2.3选频回路电路图、

2.2.4 中放回路

选频级输出的中频信号由V2的基极输入并放大，中放电路中的负载是中频变压器T4和谐振电容。它们也是并联方式谐振在中频465KHZ之上。输入电台信号与本振信号差出的465KHZ中频信号。它可以在中频“通道”中畅通无阻，并被逐级放大，即该中频信号用固定调谐的中频放大器进行放大。而邻近电台的信号和一些干扰信号与本振信号所产生的差频不是固定的中频，便被“拒之门外”，因此，收音机的选择性也大为提高。 2.2.5 检波电路

检波工作有三极管V4的be结来完成，再有C6、c7、R9滤去残余的中频成分，在检波负载VR上得到音频信号，音频信号再由C8耦合到下一级。

图2-2.5检波电路电路图

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2.2.6 低频放大

主要任务是把检波电路输出的音频信号经C8耦合到V5进行低频放大，进而送至功放电路。

图2-2.6低频放大电路图

2.2.7 功率放大

把放大后的音频信号进行功率放大，以推动扬声器发出声音。

图2-2.7功率放大电路图

3 元器件说明

3.1 元器件清单

序号 名称 型号规格 第 8 页 共 15页

位号 数量

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 三级管 三级管 三级管 三级管 发光二级管 磁棒线圈 振荡线圈 中周 输入变压器 扬声器 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 电解电容 电解电容 瓷片电容 瓷片电容 瓷片电容 瓷片电容 双联电容 电位器拨盘 磁棒支架 印刷电路板 9013 9014 9018 9013H 红 5*8*80mm TF10（红） TF10（黄、白、绿） 蓝色 0.5W 8? 100欧 120欧 10K? 51? 150? 680? 220? 1K? 2K? 30K? 56K? 120K? 100K? 220? 1K? 0.47uf 100uf 103 223 CBM-223PF 第 9 页 共 15页

V6、V7 V5 V1、V2、V3、V4 VT5 VT6 LED T1 T2 T3 T4 T5 T6 BL R13 R15 R12 R14 RP R8 R16 R9 R11 R6 R2 R4 R5 R1 R7 R10 R3 R1 C3 C8 C12 C13 C9 C2 C1 C4 C5 C6 C7 C10 C11 CA 2只 1只 1只 2只 1只 1套 1只 各1只 1只 1只 2只 2只 各1只 各1支 各一只 各一只 各一只 2只 各1只 2只 3只 1只 7只 1只 1个 1只 1块

30 31 32 33 34 电池正负极簧片 连接导线 耳机插座 调谐拨盘 螺丝 1套 4根 1个 1只 5粒 ?3.5mm CK 3.2 元件说明 3.2.1 电阻

电阻的阻值可以根据色差法对所需的电阻进行分类。电阻值计算示意图如图3-2.1.所示：

棕 1 红 2 橙 3 黄 4 绿 5 兰 6 紫 7 灰 8 白 9 黑 0 金 5%

图3-2.1电阻值计算示意图

色环电阻分为四色环和五色环，先说四色环。顾名思义，就是用四条有颜色的环代表阻值大小。每种颜色代表不同的数字，如下：

棕1 红2 橙3 黄4 绿5 蓝6 紫7 灰8 白9 黑0 金、银表示误差

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银 10%

各色环表示意义如下：

第一条色环：阻值的第一位数字； 第二条色环：阻值的第二位数字； 第三条色环：10的幂数； 第四条色环：误差表示。

例如：电阻色环：棕绿红金，第一位：1；第二位：5；第三位：10的幂为2（即100）；误差为5%；即阻值为：15×100=1500欧=1.5千欧=1.5K

还有精确度更高的“五色环”电阻，用五条色环表示电阻的阻值大小，具体如下： 第一条色环：阻值的第一位数字； 第二条色环：阻值的第二位数字； 第三条色环：阻值的第三位数字； 第四条色环：阻值乘数的10的幂数；

第五条色环：误差（常见是棕色，误差为1%）； 3.2.2 电解电容和瓷片电容

如图3-2.2.1所示为电解电容，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。

图3-2.2.1 电解电容器示意图

如图3-2.2.2所示为瓷片电容，瓷片电容和电解电容一样，要求其管脚的长度要合适。在实物图所标的数字中，第一二位数字代表电容值，第三位数字代表“0”的个数。在焊接瓷片电容时不必考虑它的正负极性。

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图3-2.2.2瓷片电容示意图

3.2.3 三极管

本次设计的七管超外差式收音机中有三种三极管。T6，T7为9013属于中功率三极管， T1-T4为9018，T5为9014属于高频小功率三极管，在安装时，T1选用低值的三极管，T2和T3选用中值的三极管，T4选用高值的三极管，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。 3.2.4 中频变压器（中周）

中频变压器（简称中周）三只。T2为振荡线圈的中周（红色），T3为第一级中放用的中周（白色），T4为第二级中放的中周（黑色）。这三只中周装好后只需微调甚至不调。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。 3.2.5 磁棒线圈

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1,2,3,4点。焊接前要仔细辨别2、3引脚，切不可弄反。 3.2.6 双连拨盘

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。 3.2.7 耳机插座

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。

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3.2.8 变压器

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，其接线图如附图所示。安装时不要装反（还可以配合万用表测量进行分辨）。 3.2.9 发光二极管和喇叭

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。在安装时将引脚弯曲成型，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。

4 焊接与安装

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。如果焊错要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。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）。电阻的安装：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。瓷片电容和三极管的脚剪的长短要适中，它们不要超过中周的高度。电解电容紧贴线路板立式焊接，太高会影响后盖的安装。棒线圈的四根引线头可直接用电烙铁配合松香焊锡丝来回摩擦几次即可自动上锡，四个线头对应的焊在线路板的铜泊面。由于调谐用的双联拨盘安装时离电路板很进，所以在它的圆周内的高出部分的元件脚在焊锡前先用斜口钳剪去，以免安装或调协时有障碍，影响拨盘调谐的元件有T2和T4的引脚及接地焊片、双联的三个引出脚、电位器的开关脚和一个引脚脚。

耳机插座的安装：先将插座靠尾部下面一个焊片往下从根部弯曲90度插在电路板上，然后用剪下来的一个引脚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，焊接时速度要快一点以免烫坏插座的塑料部分。发光二极管的安装要弯曲后，直接插在电路板上焊接。喇叭安放挪位后再用电烙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。

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

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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。

5 调试及故障排除

收音机的调试主要包括：基本调试（外观检查和静态电路测试）、中周调整、中频频率调整、统调。

5.1 收音机的基本调试

调试是为了收音机能正常更好的工作，将调试好的部件组装成整机后，不可能都处在最佳配合状态，而满足整机的技术指标。所以，单元部件经组装后一定要进行整机调试。

首先，按直观检查的方法对整机进行外观检查。外观检查有如下内容：焊接质量检查、电池夹弹簧检查、频率刻度指示检查、旋钮检查、耳机插座检查、机内异物检查等。

结构调整主要是检查印制电路板各部件的固定是否牢靠，有无松动，各接插件间接触是否良好，机械转动部分是否灵活。

其次，对电路电流进行测量。将电位器开关关掉，装上电池用万用表的50mV档来测量，表笔跨接在电位器开关的两端（黑色表笔接电池负极，红色表笔接开关的另一端）若电流指示小于10mV，则说明可以通电，将电位器开关打开（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，若被测量电流的数字在规定的参考值的左右即可用电烙铁将四个缺口依次连通，再把音量开到最大，调双连拨盘即可收到电台。在安装电路板的时候注意把喇叭及电池引线埋在比较隐蔽的地方，并且不要影响调谐拨盘的旋转和避开螺丝桩子，电路板挪位后再上螺丝固定。当测量不在规定的电流值的范围则要仔细检查三极管的极性有没有装错，中周是不是装错位置以及虚焊等，若测量哪一级电流不正常则说明那一级电流有问题。

5.2 中周调整

由于和中周变压器并联的电容器的容量总存在误差，机内的布线也存在着不同的分布电容，这些都会引起中周变压器的失谐，所以要进行调整。可以按以下方法进行中周调整：把高频信号发生器调到465kHz上，双连电容逆时针旋到头，然后调T4（黑色）、T3（白色）两个中周，反复调几次，达到收音机喇叭声音最响为止。

5.3 中频频率调整

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收音机中波段频率范围一般规定在535~1605kHz。它是通过双连电容从容量最大到容量最小来实现这种连续调谐的，为了满足要求所以必须调频率范围。

5.4 统调

统调就是通过调试收音机的输入回路、本机振荡频率、中放回路的中频频率校正，从而达到在接收的频率范围内机子具有良好的频率跟踪特性。所谓跟踪是指在接收的频率范围内，当接收任一频率的电台时，本机振荡频率与要接收的频率通过混频电路后都应该输出标准的中频频率信号，在超外差AM（调幅）波段中，中频频率为465KHZ。从理论上讲，中波收音机从525~1605kHz的范围内，振荡频率和外部电台频率之差各点都应该是465kHz，但实际上是很难做到的，为了使整个波段内都能做到基本同步，经过大量实验证明，只要把600kHz，1000kHz，1500kHz这三点调准就可以了，所以要进行三点统调。中波的频率范围是：530KHZ---1600KHZ,那么本机振荡的频率范围就应该在955KHZ---2065KHZ，收音机是通过一个双联可变电容来同时改变输入回路的谐振频率和本机振荡频率的，理想状态下，我们在选台时在整个波段的频率范围内，本机振荡频率与输入回路谐振频率之差都应该保持在465KHZ，但实际情况并没有这么理想，由于本机振荡电路与输入回路分属不同的谐振槽路且谐振频率也不同，虽然我们输入回路和本机振荡电路的谐振电容是同步联动的，但由于电路参数的差异，很难保证在正个接收频率范围内都能准确地差拍出465KHZ中频，为此在实际电路中都作了一些补偿措施。

统调的具体方法如下所示：

在波段的低端接收一个已知频率的本地强信号台，当接收到电台声音后，看此时调谐刻度指针所指的频率是否和所接收的频率一致，如果不一致可调整本机振荡线圈的磁芯，并同时旋动调谐旋钮，直到刻度指针所指示的频率与接收频率一致，然后调整输入回路线圈在磁棒的位置使声音最大为止。如果刻度指针所指示的频率与接收频率已经一致，此时只要调整回路线圈使声音最大即可。

统调的第三步方法与第二步相似，在波段的高端接收一个已知频率的强信号电台，分别调整C2和C9使刻度指针所指的频率与接收的频率一致且声音最大即可。反复第二和第三步进行微调是接收效果达到最好效果。

6 小结

通过此次的七管超外差式收音机的设计，使我更好的理解了AM调制解调的原理以

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及它的工作过程和调试的方法。虽然在设计中遇到了不少的问题，但是在自己的努力以及指导老师的帮助下，问题都迎刃而解。对于此次的设计结果感到比较满意，自己的焊接技术有了更进一步的提升，进一步学习了电路的分析、调试，故障排除的技巧。

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