無(wú)線廣播相關(guān)信號(hào)(收音機(jī))的發(fā)射與接收
(最近在研究廣播通信方面的電路,好久沒(méi)有接觸過(guò)了,做的時(shí)候比較迷糊,突然想起來(lái)之前在大學(xué)時(shí)候做的收音機(jī)不就是最簡(jiǎn)單的無(wú)線廣播的接收嘛,就先靜下來(lái)總結(jié)了一下這方面的知識(shí)點(diǎn),在網(wǎng)上看了電路圖,就把認(rèn)為不錯(cuò)的收集了下來(lái),有不足的地方希望大家給與補(bǔ)充,共同學(xué)習(xí),對(duì)于調(diào)諧的工作原理一直不是很明白。。。。。)
一:無(wú)線電發(fā)射原理
在交流電的周?chē)凶兓拇艌?chǎng)存在,變化的磁場(chǎng)又會(huì)引起變化的電場(chǎng),,這樣電場(chǎng)和磁場(chǎng)不斷的相互交替產(chǎn)生,就能把電磁場(chǎng)向周?chē)臻g傳播開(kāi)來(lái),這種向四周空間傳播的電磁場(chǎng)就做電磁波。電磁波在傳遞的過(guò)程中會(huì)有衰減,因此只有頻率較高的點(diǎn)播才能傳遞信號(hào),我們把無(wú)線播發(fā)射機(jī)中產(chǎn)生的高頻振蕩作為“載波“,將音頻或視頻信號(hào)加到“載波“上,這個(gè)過(guò)程叫做調(diào)制。經(jīng)過(guò)調(diào)制以后的高頻振蕩叫做已調(diào)信號(hào)。
把已調(diào)信號(hào)發(fā)送到發(fā)射天線,變成無(wú)線電波,發(fā)射到空間去,經(jīng)過(guò)調(diào)制以后可以使廣播信號(hào)(加載了音頻的載波信號(hào))有效的發(fā)射,而且不同的發(fā)射機(jī)可以采用不同的載波頻率,使彼此互不干擾。
廣播發(fā)射機(jī)由四個(gè)部分組成:1低頻部分,聲音的變換和放大,
? ??2高頻部分,高頻振蕩的產(chǎn)生,放大,調(diào)制和高頻功率放大
? ? 3天線與傳輸
? ? 4直流電源
1部分是把聲音變化成調(diào)制器所需的一定強(qiáng)度的音頻信號(hào)。2部分是產(chǎn)生高頻正玄振蕩即載波
二:無(wú)線電接收原理
發(fā)射機(jī)發(fā)出的無(wú)線電波,經(jīng)過(guò)接收天線,轉(zhuǎn)變?yōu)楦袘?yīng)電勢(shì),從天線感應(yīng)出的不同頻率的已調(diào)波信號(hào)中選出所需信號(hào)的任務(wù)由輸入電路承擔(dān)。而輸入電路選出的信號(hào),仍是已調(diào)波信號(hào),不能用于直接推動(dòng)音響設(shè)備,還必須把它恢復(fù)成音頻信號(hào),這種從已調(diào)波信號(hào)中檢出音頻信號(hào)的過(guò)程,叫做檢波或解調(diào)。
發(fā)射機(jī)載波的調(diào)制方法有三種:
1.使載波的幅度按調(diào)制信號(hào)變化的過(guò)程稱(chēng)為調(diào)幅(AM);
2.使載波的頻率按調(diào)制信號(hào)變化的過(guò)程稱(chēng)為調(diào)頻(FM);
3.使載波的相位角按調(diào)制信號(hào)變化的過(guò)程稱(chēng)為調(diào)相(PM)。
被調(diào)制后的載波稱(chēng)為已調(diào)波,按照調(diào)制方式不同,分為,調(diào)幅波,調(diào)頻波和調(diào)相波。。。目前使用最廣的為調(diào)幅波和調(diào)頻波
信號(hào)的調(diào)制實(shí)質(zhì)上是把各種信號(hào)的頻率進(jìn)行搬移,使他們占據(jù)不同的頻率范圍。也就是搭載在不同頻率的載上。解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程。
二:收音機(jī)的工作原理
(1)收音機(jī)原理就是把從天線接收到的高頻信號(hào)經(jīng)檢波(解調(diào))還原成音頻信號(hào),送到耳機(jī)變成音波。由于廣播事業(yè)發(fā)展,天空中有了很多不同頻率的無(wú)線電波。如果把這許多電波全都接收下來(lái),音頻信號(hào)就會(huì)象處于鬧市之中一樣,許多聲音混雜在一起,結(jié)果什么也聽(tīng)不清了。為了設(shè)法選擇所需要的節(jié)目,在接收天線后,有一個(gè)選擇性電路,它的作用是把所需的信號(hào)(電臺(tái))挑選出來(lái),并把不要的信號(hào)“濾掉”,以免產(chǎn)生干擾,這就是我們收聽(tīng)廣播時(shí),所使用的“選臺(tái)”按鈕。
選擇性電路的輸出是選出某個(gè)電臺(tái)的高頻調(diào)幅信號(hào),利用它直接推動(dòng)耳機(jī)(電聲器)是不行的,還必須把它恢復(fù)成原來(lái)的音頻信號(hào),這種還原電路稱(chēng)為解調(diào),把解調(diào)的音頻信號(hào)送到耳機(jī),就可以收到廣播。上面所講的是最簡(jiǎn)單收音機(jī)稱(chēng)為直接檢波機(jī),但從接收天線得到的高頻天線電信號(hào)一般非常微弱,直接把它送到檢波器不太合適,最好在選擇電路和檢波器之間插入一個(gè)高頻放大器,把高頻信號(hào)放大。即使已經(jīng)增加高頻放大器,檢波輸出的功率通常也只有幾毫瓦,用耳機(jī)聽(tīng)還可以,但要用揚(yáng)聲器就嫌太小,因此在檢波輸出后增加音頻放大器來(lái)推動(dòng)揚(yáng)聲器。?高放式收音機(jī)比直接檢波式收音機(jī)靈敏度高、功率大,但是選擇性還較差,調(diào)諧也比較復(fù)雜。把從天線接收到的高頻信號(hào)放大幾百甚至幾萬(wàn)倍,一般要有幾級(jí)的高頻放大,每一級(jí)電路都有一個(gè)諧振回路,當(dāng)被接收的頻率改變時(shí),諧振電路都要重新調(diào)整,而且每次調(diào)整后的選擇性和通帶很難保證完全一樣,為了克服這些缺點(diǎn),現(xiàn)在的收音機(jī)幾乎都采用超外差式電路。
超外差的特點(diǎn)是:被選擇的高頻信號(hào)的載波頻率,變?yōu)檩^低的固定不變的中頻(465KHz),再利用中頻放大器放大,滿(mǎn)足檢波的要求,然后才進(jìn)行檢波。在超外差接收機(jī)中,為了產(chǎn)生變頻作用,還要有一個(gè)外加的正弦信號(hào),這個(gè)信號(hào)通常叫外差信號(hào),產(chǎn)生外差信號(hào)的電路,習(xí)慣叫本地振蕩。在收音機(jī)本振頻率和被接收信號(hào)的頻率相差一個(gè)中頻,因此在混頻器之前的選擇電路,和本振采用統(tǒng)一調(diào)諧線,如用同軸的雙聯(lián)電容器(PVC)進(jìn)行調(diào)諧,使之差保持固定的中頻數(shù)值。由于中頻固定,且頻率比高頻已調(diào)信號(hào)低,中放的增益可以做得較大,工作也比較穩(wěn)定,通頻帶特性也可做得比較理想,這樣可以使檢波器獲得足夠大的信號(hào),從而使整機(jī)輸出音質(zhì)較好的音頻信號(hào)。
(2)常見(jiàn)收音機(jī)電路原理
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? ? ? ? ? (直放式收音機(jī))
其中L1、C1組成調(diào)諧電路,VD與C2組成檢波電路,L1與L2組成耦合電路。
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? ? (單管收音機(jī)1)
9`12V的有源單管收音機(jī),Q1(MPF102)——N溝道射頻(RF)場(chǎng)效應(yīng)管,其漏極和柵極電壓Vdg = 25V,柵極電流Ifg = 10ma,?
可變電容器C1和線圈L2組成調(diào)諧回路選出電臺(tái)信號(hào),經(jīng)過(guò)Q1放大后在經(jīng)過(guò)二極管D1和D2倍壓檢波。
? ?(單管收音機(jī)2)
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? ? (單管收音機(jī)3)
以上23都為單管收音機(jī),和1不同就是沒(méi)有單獨(dú)的檢波電路,其檢波任務(wù)是由場(chǎng)效應(yīng)管MPF102的柵極和漏極來(lái)完成的,
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(兩管收音機(jī))
使用了2只場(chǎng)效應(yīng)管MPF102,天線接收到的廣播電臺(tái)信號(hào)先經(jīng)過(guò)Q1放大,經(jīng)L1耦合進(jìn)入L2和C7組成的調(diào)諧回路,選出的電臺(tái)信號(hào)由Q2再次放大,經(jīng)D1和D2倍壓檢波得到的音頻信號(hào)在送至聲音設(shè)備。。
調(diào)諧電路:簡(jiǎn)單地解釋一下,調(diào)整電路的電容值,使電路的電感電容發(fā)生諧振,電路的固有頻率與無(wú)線電波頻率耦合,電路諧和振蕩,從而有選擇地接收信號(hào)。
三:超外差收音機(jī)
(1)工作流程圖
a:輸入回路
從天線接受進(jìn)來(lái)的高頻信號(hào)首先進(jìn)入輸入調(diào)諧回路,輸入回路的任務(wù)是:通過(guò)天線收集電磁波,使之變?yōu)楦哳l電流;
? ? ? ?選擇信號(hào),在眾多的信號(hào)中,只有載波頻率與輸入調(diào)諧回路相同的信號(hào)才能進(jìn)入收音機(jī)
b:變頻和本機(jī)振蕩
從輸入回路送來(lái)的調(diào)幅信號(hào)和本機(jī)振蕩器產(chǎn)生的等幅信號(hào)一起送到變頻級(jí),經(jīng)過(guò)變頻級(jí)產(chǎn)生一個(gè)新的頻率,這一新的頻率恰好是輸入信號(hào)頻率和本振信號(hào)頻率的差值,稱(chēng)為差頻。
例如:輸入信號(hào)的頻率是535kHZ,本振頻率是1000kHZ,那么它們的差頻就是1000kHZ-535kHZ = 465kHZ;當(dāng)輸入信號(hào)是1605kHZ時(shí),本機(jī)振蕩的頻率始終要比輸入信號(hào)的頻率高一個(gè)465kHZ。這個(gè)在變頻過(guò)程中新產(chǎn)生的差頻比原來(lái)輸入信號(hào)的頻率要低,比音頻卻要高得多,因此我們把它叫做中頻。不論原來(lái)輸入信號(hào)的頻率是多少,經(jīng)過(guò)變頻以后都變成一個(gè)固定的中頻,然后在送到中頻放大器繼續(xù)放大
c:中頻放大級(jí)
由于中頻信號(hào)的頻率固定不變而且比高頻低(我國(guó)規(guī)定的調(diào)幅收音機(jī)的中頻為465kHZ),所以它比高頻信號(hào)更容易調(diào)諧和放大,通常,中放級(jí)包括1-2級(jí)放大及2-3級(jí)調(diào)諧回路。
d:檢波和AGC電路
經(jīng)過(guò)中放后,中頻信號(hào)進(jìn)入檢波級(jí),檢波級(jí)也要完成兩個(gè)任務(wù):在盡可能減小失真的前提下把中頻調(diào)幅信號(hào)還原程音頻
? ? ? ? 將檢波后的直流分量送回到中放級(jí),控制中放級(jí)的增益,使該級(jí)不至發(fā)生削波失真。
通常稱(chēng)為自動(dòng)增益控制電路。
e:低頻前置放大級(jí),也成為電壓放大級(jí)
從檢波級(jí)輸出的音頻信號(hào)很小,大約只有幾毫伏到幾十毫伏。電壓放大的任務(wù)就是將它放大幾十至幾百倍。
f:功率放大級(jí)
電壓放大級(jí)的輸出雖然可以達(dá)到幾伏,但是他的負(fù)載能力很差,只是因?yàn)樗膬?nèi)阻比較大,只能達(dá)到不到1mA的的電流,所以還要在經(jīng)過(guò)功率放大才能推動(dòng)揚(yáng)聲器。