调频收音机的设计 - 图文 下载本文

示。

载波的瞬时频率按调制信号的变化而变,但振幅不变的调制方式。载波经调频后成为调频波。用调频波传送信号可避免幅度干扰的影响而提高通信质量。广泛应用在通信、调频立体声广播和电视中。

我们习惯上用FM来指一般的调频广播(76-108MHz,在我国为87-108MHz、日本为76-90MHz),事实上FM也是一种调制方式,即使在短波范围内的27-30MHz之间,做为业余电台、太空、人造卫星通讯应用的波段,也有采用调频(FM)方式的。FM radio即为调频收音机。

FM调频即收音机功能。作为MP3的一项附加功能。当然,如果你注重这个功能的话,也有做得不错的产品。而在具体机型上,针对FM,不同产品还有细分,是否可以保存选定的频道、可以保存多少个频道、立体声和普通声道可以自己设定还是由机器来设定。调频(FM)是用音频信号去调制高频载波的频率,使高频载波的瞬时频率随调制信号而有规律的变化,载波的幅度保持不变。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。 设调制信号为:

U??t??U?mcos?t 载波信号为:

Uc?t??Uccos?ct

调频时,载波电压振幅度Ucm不变,而载波瞬时间频率则随调制信号规律变化,即为

?C(t)??C?KfU?(t)??C???(Ct)

式中?C为载波角频率,又称为调频波中心频率;

Kf为比例常数表示载波频率变化随调制信号变化的程度大小。其值由调频电路决定,单位是弧度/秒·伏(rad/s·v);

??c?t??KfU??t?为瞬时角频率相对于中心频率的频率偏移,简称频偏。

3

调频后载波瞬时相位也会产生变化,其瞬时相位为:

??t?????t?dt??ct?Kf0t?U?t?dt??t????t?

0?ct式中,?ct为未调频时载波相位;

???t??Kf?ct的相位偏移。 为调频后,瞬时相位相对于??Utdt??t0调频波的数字表示式为:

UFM?t??Ucos??ct?Kf??? ??Utdt??0??t根据上式可画出调频波的波形图

图4-1 调频

从调频波形可见,调频波振幅保持不变。

调频波的频率跟随信号的变化规律而改变。即当调制信号幅度最大时,调频波最密,频率最大;而当调制信号负的绝对值最大时,调频波最稀疏,频率最低。 调频制无线电广播多用超短波(甚高频)无线电波传送信号,使用频率约为87MHz-108MHz,主要靠空间波传送信号。

目前,地面的广播电视分做VHF(甚高频或称米波)和UHF(特高频或称分米波)两个频段。在我国,VHF频段电视使用的频率范围是48.5MHz-300MHz,划分成1-12频道,UHF频段使用的频率范围是470MHz-956MHz,划分成:3-68频道。它们基本上都是靠空间波传播的。国际上规定的卫星广播电视有6个频段,主要频段是12MHz,也是靠空间波传播。

调频(FM)广播频率是在VHF波段中划分出的一段,规定专门用于广播。 电视信号的传播也采用调频方式,由于原理相近,因此可将调频收音机接收头作部分改动,使得收音机不仅能覆盖87—108MHz波段,还能达到更低频率或更高频率,这样就能接收到电视伴音。

4

4.2 收音机工作原理

收音机的原理是把从天线接收到的高频信号,经检波还原成音频信号,送到扬声器变成音波。是把接收到的电台高频信号,用一个变频级电路将它转化为频率固定的中频信号,然后再对这个中频信号进行多级放大,再检波,低放。由于不同频率的无线电波用途较广、接收的电波较多,所以音频信号就会互相干扰,导致音响效果不好,所以当要选择所需的电台并把不要的信号“滤掉”,以免产生干扰,所以在我们收听广播时,使用选台按钮。由于中频固定,且频率比高频已调信号低、中放的增益可以做的较大,工作较稳定,通频带特性也可做的理想、这样可以使检波器获得足够大的信号,从而使整机输出音质较好的音频信号,,所以中频调谐放大电路可以做到选择性好、增益高又不易自激。这样灵敏度和选择性都可大幅度改善,而且可使整个波段接收灵敏度均匀!

集成电路收音机的特点是:结构比较简单,性能指标优越,体积小等优点。AM/FM型的收音机电路可用如图1所示的方框图来表示。收音机通过调谐回路选出所需的电台,送到变频器与本机振荡电路送出的本振信号进行混频,然后选出差频作为中频输出(我国规定的AM中频为465KHZ,FM中频为10.7MHZ),中频信号经过检波器检波后输出调制信号(低频信号),调制信号(低频信号)经低频放大、功率放大后获得足够的电流和电压,即功率,再推动喇叭发出响的声音。

输入调 谐回路 高频 放大 混频 中频 放大 鉴频 低频 功放 本地振荡

图4-2 调频收音机电路框图

5

五、各单元电路设计

接收机电路的基本内容应该包括: 1、高频小信号放大电路 2、振荡器电路 3、混频电路 4、中频放大电路 5、鉴频电路 6、低频放大电路

5.1高频小信号放大电路

晶体管高频小信号放大器不仅要放大高频信号,而且还要有一定的选频、滤波作用,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。

利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。应用这一点,则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍,然后将这个信号用隔直电容隔离出来,就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号,这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流及电压放大,就完成了功率放大。

图5-1高频小信号放大器

6