收音机工作原理
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Z 0 a1VF
ma1Z 0VF 2 ma1Z 0VF 2
振 幅
f F-f F F+f
2011-9-14
通常调制信号不是单一频率， 通常调制信号不是单一频率，而 是包含许多频率的一个频带， 是包含许多频率的一个频带，所 以实际的调幅波的频谱分布是在 载频两边各有一个频带； 载频两边各有一个频带；总的频 带宽度为最高调制频率的二倍。 带宽度为最高调制频率的二倍。
2011-9-14 16
在电路中： 在电路中： 放大器集电极电源E 不变， 放大器集电极电源 C不变， 集电极负载不变， 集电极负载不变， 基极高频载波V 电压振幅不变。 基极高频载波 F电压振幅不变。 此时，将低频调制电压 此时，将低频调制电压vf加到基 看成放大管的偏压 放大管的偏压。 极，把EB+VF看成放大管的偏压。 显然这个偏压将随调制信号变化 ， 结果在集电极回路中将出现幅度 调制信号变化的高频信号。 变化的高频信号 随调制信号变化的高频信号。 优点：线路简单， 优点：线路简单，调制信号功率小 缺点：非线性失真大，功率低， 缺点：非线性失真大，功率低，难以得到深度调制
集电极电压 = EC + V f cos 2πft
集电极电压随调制电压变化 因而其工作状态发生变化， 因而其工作状态发生变化， 导致集电极电流幅度、 导致集电极电流幅度、形状 发生变化，达到调幅目的。 发生变化，达到调幅目的。
2011-9-14
19
检
波
检波：是指从高频调幅波中检出低频信号的过程， 检波：是指从高频调幅波中检出低频信号的过程，这个低频 信号的频率、形状都和高频调幅波的包络线一致。 信号的频率、形状都和高频调幅波的包络线一致。
收 音 机 原 理
哈尔滨师范大学教育技术系
2011-9-14
1
调制、解调和变频 调制、
一、为什么调制? 为什么调制 语言的远距离传播 有线通信----导线限制了它的传播范围 有线通信 导线限制了它的传播范围 无线传输----音频信号的直接传输与天线的尺寸有关 无线传输 音频信号的直接传输与天线的尺寸有关 二、调制 出发点：为了把频率较低的信号发射出去，必须设法借助 出发点：为了把频率较低的信号发射出去， 于频率较高的高频振荡波，将低频信号“附加” 于频率较高的高频振荡波，将低频信号“附加”在高频振 荡波上，然后把带有低频信号特征的高频振荡发射出去， 荡波上，然后把带有低频信号特征的高频振荡发射出去， 以达到无线通讯的目的。 以达到无线通讯的目的。 是指用低频信号直接控制高频振荡的某个参数（ 调 制:是指用低频信号直接控制高频振荡的某个参数（振 是指用低频信号直接控制高频振荡的某个参数 频率、相位），使高频信号具有低频信号特性的过程。 ），使高频信号具有低频信号特性的过程 幅、频率、相位），使高频信号具有低频信号特性的过程。
2011-9-14
其中；a0、a1、a2为常数
7
调 幅
一、调幅的基本原理与电路 根据调幅的定义，进行调幅时， 根据调幅的定义，进行调幅时，应有一个高频振荡信号 和一个低频调制信号。 和一个低频调制信号。 VF为高频振荡信号 Vf为低频调制信号 L1与C构成并联谐振 构成并联谐振 选频网络
v f = V f cos 2πft
2011-9-14 9
a2V f2 a2VF2 a2V f2 + a1V f cos 2πft + a1VF cos 2πFt + i = a0 + + cos 2π (2 f )t 2 2 2 a2VF2 + cos 2π (2 F )t + a2V f VF cos 2π ( F + f )t + a2V f VF cos 2π ( F − f )t + ..... 2
调幅波表达式： 0 = a1Z 0VF (1 + m cos 2πft ) cos 2πFt V
ma1Z 0VF ma1Z 0VF V0 = Z 0 a1VF cos 2πFt + cos 2π ( F + f )t + cos 2π ( F − f )t 2 2 由上式可知， 由上式可知，正弦调制的调幅波可以认为是由调幅前的载频 F、下边频 三个频率不同的正弦波组成。 、下边频F+f、上变频 三个频率不同的正弦波组成。 、上变频F-f三个频率不同的正弦波组成
2011-9-14
(二)、调频 二、 调频：用调制信号控制载波的频率， 调频：用调制信号控制载波的频率，使载波的频率按照调 制信号规律变化。 制信号规律变化。 特点：载波振幅的载频随调制信号变化，其振幅不变。 特点：载波振幅的载频随调制信号变化，其振幅不变。
2011-9-14
5
（三）、调相 ）、调相 调相：用调制信号控制载波的相位，使载波的相位按照调 调相：用调制信号控制载波的相位， 制信号规律变化。 制信号规律变化。 多用于数字通信系统
V0 = Z 0 (a1VF cos 2πFt + a2V f VF cos 2π ( F + f )t + a2V f VF cos 2π ( F − f )t ) V0 = Z 0 (a1VF cos 2πFt + 2a2V f VF cos 2πFt cos 2πft ) 2a2V f V0 = a1Z 0VF 1 + cos 2πft cos 2πFt a1 2a2V f 令m = , 称之为调幅度 a1
2011-9-14
vF = VF cos 2πFt
8
1、调幅波的表达式 、
作用在非线性元件二极管上的总电压：v = v f + vF
即；v = V f cos 2πft + VF cos 2πFt，将其代入i = a0 + a1v + a2 v 2
i = a0 + a1 (V f cos 2πft + VF cos 2πFt ) + a2 (V f cos 2πft + VF cos 2πFt )
调幅波表达式： 0 = a1Z 0VF (1 + m cos 2πft ) cos 2πFt 11 V 2011-9-14
2、对调幅波表达式的分析 、
（1）已调波的幅度是按调制信号的变化而变化 ）
调幅波表达式： 调幅波表达式： V0 = a1 Z 0V F (1 + m cos 2π ft ) cos 2π Ft
U 0 MAX − U 0 MIN m= 2a1Z 0VF
上式表明调幅波包络幅度的变化程度 语言广播m≤90﹪；电话m≈100﹪ 语言广播 ﹪ 电话 ﹪
2011-9-14 调幅波包络会出现失真，因避免这种过量调幅. 若m>1，调幅波包络会出现失真，因避免这种过量调幅 ， 14
（3）调幅波的频率 ）
2011-9-14
13
(2) 调幅度
m= 2a2V f a1 ; 从式中可以看出调幅度正比于特性曲线二次项系数a2
反比于特性曲线一次项系数。
a2 如果二极管的工作点选择的不当，工作在直线部分， → 0，不能实现 a1 调幅，此时LC 调幅，此时LC回路只能输出等幅载波
调幅波的变化范围U 0 MAX = a1Z 0VF (1 + m )；U 0 MIN = a1Z 0VF (1 − m )
2011-9-14
F、F-f、F+f他们的频率等于或接 他们的频率等于或接 近L1与C构成的并联谐振选频网络 构成的并联谐振选频网络 的谐振频率， 的谐振频率，使LC并联谐振网络 并联谐振网络 的阻抗Z 最大， 的阻抗 0最大，上述频率的电流 在回路两端产生的压降V 也最大。 在回路两端产生的压降 0也最大。
15
二、调幅电路
实际电路如图： 实际电路如图： C1对载波旁路 对载波旁路 C2对调制信号旁路 对调制信号旁路 C3为载波、调制信号旁路 为载波、 为载波 偏压使三极管工作在乙类或 丙类； 丙类；即静态使处于零偏或 反偏状态。 反偏状态。
U BE = EB + VF + V f = EB + VF cos 2πFt + V f cos 2πft
2011-9-14
6
四、解调 低频信号经过调制，被高频信号“载”到目的地后，还必须 低频信号经过调制，被高频信号“ 到目的地后， 由接受机将它还原出来， 由接受机将它还原出来，这个从高频已调波信号中检出低频 调制信号的过程， 调制信号的过程，称为解调 解调的方式：检波、鉴频、 解调的方式：检波、鉴频、鉴相 五、非线性电路及其分析方法 （一）非线性电路的特性 非线性电路会产生新的频率分量 （二）非线性电路的常用分析方法 1、图解法：利用非线性元件的伏安特性曲线 、图解法： 2、解析近似法： i = a0 + a1v + a2 v 2 、解析近似法：
2011-9-14 17
发射极调幅 工作原理与基极调幅相同：当发射极电流随调制信号变 工作原理与基极调幅相同： 化时，集电极电流随之变化，达到调幅目的。 化时，集电极电流随之变化，达到调幅目的。
电路效率较高，但是所 电路效率较高， 需的调幅功率较大
2011-9-14
18
集电极调幅 放大器集电极电源E 不变， 放大器集电极电源 C不变， 集电极负载不变， 集电极负载不变， 基极高频载波V 电压振幅不变。 基极高频载波 F电压振幅不变。
2011-9-14 2
调制的方法不仅用于无线电通信、 调制的方法不仅用于无线电通信、语言广播还用于有线通信 中。 例如： 例如：应用调制的方法可在一对通信线路中实现多路通信 方法：把几路频带相同的信号， 方法：把几路频带相同的信号，通过调制分别移到不同的频 带上，在同一对传输线上传输到达接受端后， 带上，在同一对传输线上传输到达接受端后，再设法把各路 信号分开。 信号分开。 三、调制的方式： 调制的方式： 连续调制：低频信号直接调制高频振荡， 连续调制：低频信号直接调制高频振荡，已调波连续不断地 向空间发送。 向空间发送。 脉冲调制：先将低频信号调制一串脉冲， 脉冲调制：先将低频信号调制一串脉冲，使脉冲的某一参数 幅度、宽度、相位）随低频信号变化， （幅度、宽度、相位）随低频信号变化，再将已调脉冲去调 制高频振荡。 制高频振荡。
结果表明：二极管 电流中出现了原来输入信号中没有的频率 结果表明：二极管D电流中出现了原来输入信号中没有的频率 成分： 成分：2F、2f、F+f、F-f、…；因此输出电压与输入电压不相 、 ； 似而产生非线性失真。 似而产生非线性失真。 若L1与C构成的并联谐振选频网络 与 构成的并联谐振选频网络 的谐振频率为载频上下。 的谐振频率为载频上下。 因为F>>f： ： 因为 直流分量、调制基波、 直流分量、调制基波、载波的二次 谐波、 谐波、调制信号的二次谐波均被并 10 联谐振选频网络短路
已调波振 幅 已调波频 率=载频 载频
当v f = V f cos 2πft = 0时；m cos 2πft = 0
a1Z 0VF (1 + m cos 2πft ) = a1Z 0VF = V0 m (回路载波电压)
即此时L1C回路输出等幅(a1Z 0VF )的载波信号
2011-9-14
12
Fra Baidu bibliotek
当 v f ≠ 0时；载波信号的振幅为 a1 Z 0V F (1 + m cos 2π ft ) 此时振幅将随 V f 而变化，使高频载波的 振幅具有 低频调制信号的特点。
2011-9-14 3
（一）调幅 用调制信号控制载波的振幅， 调 幅：用调制信号控制载波的振幅，使载波的振幅按照 调制信号规律变化 特点：载波振幅的包络随调制信号变化，其载频不变。 特点：载波振幅的包络随调制信号变化，其载频不变。 优点： 优点：调幅电 路具有占用频 带窄， 带窄，线路简 单等优点。 单等优点。中 短波无线广播 均使用这种方 法 缺点： 缺点：传输信 号效率低， 号效率低，抗 干扰能力差 4
2
利用三角函数关系： 1 + cos 2α 1 cos α = ; cos α cos β = [cos(α + β ) + cos(α − β )] 2 2
2
a2V f2 a2VF2 a2V f2 + a1V f cos 2πft + a1VF cos 2πFt + i = a0 + + cos 2π (2 f )t 2 2 2 a2VF2 + cos 2π (2 F )t + a2V f VF cos 2π ( F + f )t + a2V f VF cos 2π ( F − f )t + ..... 2
ma1Z 0VF 2 ma1Z 0VF 2
振 幅
f F-f F F+f
2011-9-14
通常调制信号不是单一频率， 通常调制信号不是单一频率，而 是包含许多频率的一个频带， 是包含许多频率的一个频带，所 以实际的调幅波的频谱分布是在 载频两边各有一个频带； 载频两边各有一个频带；总的频 带宽度为最高调制频率的二倍。 带宽度为最高调制频率的二倍。
2011-9-14 16
在电路中： 在电路中： 放大器集电极电源E 不变， 放大器集电极电源 C不变， 集电极负载不变， 集电极负载不变， 基极高频载波V 电压振幅不变。 基极高频载波 F电压振幅不变。 此时，将低频调制电压 此时，将低频调制电压vf加到基 看成放大管的偏压 放大管的偏压。 极，把EB+VF看成放大管的偏压。 显然这个偏压将随调制信号变化 ， 结果在集电极回路中将出现幅度 调制信号变化的高频信号。 变化的高频信号 随调制信号变化的高频信号。 优点：线路简单， 优点：线路简单，调制信号功率小 缺点：非线性失真大，功率低， 缺点：非线性失真大，功率低，难以得到深度调制
集电极电压 = EC + V f cos 2πft
集电极电压随调制电压变化 因而其工作状态发生变化， 因而其工作状态发生变化， 导致集电极电流幅度、 导致集电极电流幅度、形状 发生变化，达到调幅目的。 发生变化，达到调幅目的。
2011-9-14
19
检
波
检波：是指从高频调幅波中检出低频信号的过程， 检波：是指从高频调幅波中检出低频信号的过程，这个低频 信号的频率、形状都和高频调幅波的包络线一致。 信号的频率、形状都和高频调幅波的包络线一致。
收 音 机 原 理
哈尔滨师范大学教育技术系
2011-9-14
1
调制、解调和变频 调制、
一、为什么调制? 为什么调制 语言的远距离传播 有线通信----导线限制了它的传播范围 有线通信 导线限制了它的传播范围 无线传输----音频信号的直接传输与天线的尺寸有关 无线传输 音频信号的直接传输与天线的尺寸有关 二、调制 出发点：为了把频率较低的信号发射出去，必须设法借助 出发点：为了把频率较低的信号发射出去， 于频率较高的高频振荡波，将低频信号“附加” 于频率较高的高频振荡波，将低频信号“附加”在高频振 荡波上，然后把带有低频信号特征的高频振荡发射出去， 荡波上，然后把带有低频信号特征的高频振荡发射出去， 以达到无线通讯的目的。 以达到无线通讯的目的。 是指用低频信号直接控制高频振荡的某个参数（ 调 制:是指用低频信号直接控制高频振荡的某个参数（振 是指用低频信号直接控制高频振荡的某个参数 频率、相位），使高频信号具有低频信号特性的过程。 ），使高频信号具有低频信号特性的过程 幅、频率、相位），使高频信号具有低频信号特性的过程。
2011-9-14
其中；a0、a1、a2为常数
7
调 幅
一、调幅的基本原理与电路 根据调幅的定义，进行调幅时， 根据调幅的定义，进行调幅时，应有一个高频振荡信号 和一个低频调制信号。 和一个低频调制信号。 VF为高频振荡信号 Vf为低频调制信号 L1与C构成并联谐振 构成并联谐振 选频网络
v f = V f cos 2πft
2011-9-14 9
a2V f2 a2VF2 a2V f2 + a1V f cos 2πft + a1VF cos 2πFt + i = a0 + + cos 2π (2 f )t 2 2 2 a2VF2 + cos 2π (2 F )t + a2V f VF cos 2π ( F + f )t + a2V f VF cos 2π ( F − f )t + ..... 2
调幅波表达式： 0 = a1Z 0VF (1 + m cos 2πft ) cos 2πFt V
ma1Z 0VF ma1Z 0VF V0 = Z 0 a1VF cos 2πFt + cos 2π ( F + f )t + cos 2π ( F − f )t 2 2 由上式可知， 由上式可知，正弦调制的调幅波可以认为是由调幅前的载频 F、下边频 三个频率不同的正弦波组成。 、下边频F+f、上变频 三个频率不同的正弦波组成。 、上变频F-f三个频率不同的正弦波组成
2011-9-14
(二)、调频 二、 调频：用调制信号控制载波的频率， 调频：用调制信号控制载波的频率，使载波的频率按照调 制信号规律变化。 制信号规律变化。 特点：载波振幅的载频随调制信号变化，其振幅不变。 特点：载波振幅的载频随调制信号变化，其振幅不变。
2011-9-14
5
（三）、调相 ）、调相 调相：用调制信号控制载波的相位，使载波的相位按照调 调相：用调制信号控制载波的相位， 制信号规律变化。 制信号规律变化。 多用于数字通信系统
V0 = Z 0 (a1VF cos 2πFt + a2V f VF cos 2π ( F + f )t + a2V f VF cos 2π ( F − f )t ) V0 = Z 0 (a1VF cos 2πFt + 2a2V f VF cos 2πFt cos 2πft ) 2a2V f V0 = a1Z 0VF 1 + cos 2πft cos 2πFt a1 2a2V f 令m = , 称之为调幅度 a1
2011-9-14
vF = VF cos 2πFt
8
1、调幅波的表达式 、
作用在非线性元件二极管上的总电压：v = v f + vF
即；v = V f cos 2πft + VF cos 2πFt，将其代入i = a0 + a1v + a2 v 2
i = a0 + a1 (V f cos 2πft + VF cos 2πFt ) + a2 (V f cos 2πft + VF cos 2πFt )
调幅波表达式： 0 = a1Z 0VF (1 + m cos 2πft ) cos 2πFt 11 V 2011-9-14
2、对调幅波表达式的分析 、
（1）已调波的幅度是按调制信号的变化而变化 ）
调幅波表达式： 调幅波表达式： V0 = a1 Z 0V F (1 + m cos 2π ft ) cos 2π Ft
U 0 MAX − U 0 MIN m= 2a1Z 0VF
上式表明调幅波包络幅度的变化程度 语言广播m≤90﹪；电话m≈100﹪ 语言广播 ﹪ 电话 ﹪
2011-9-14 调幅波包络会出现失真，因避免这种过量调幅. 若m>1，调幅波包络会出现失真，因避免这种过量调幅 ， 14
（3）调幅波的频率 ）
2011-9-14
13
(2) 调幅度
m= 2a2V f a1 ; 从式中可以看出调幅度正比于特性曲线二次项系数a2
反比于特性曲线一次项系数。
a2 如果二极管的工作点选择的不当，工作在直线部分， → 0，不能实现 a1 调幅，此时LC 调幅，此时LC回路只能输出等幅载波
调幅波的变化范围U 0 MAX = a1Z 0VF (1 + m )；U 0 MIN = a1Z 0VF (1 − m )
2011-9-14
F、F-f、F+f他们的频率等于或接 他们的频率等于或接 近L1与C构成的并联谐振选频网络 构成的并联谐振选频网络 的谐振频率， 的谐振频率，使LC并联谐振网络 并联谐振网络 的阻抗Z 最大， 的阻抗 0最大，上述频率的电流 在回路两端产生的压降V 也最大。 在回路两端产生的压降 0也最大。
15
二、调幅电路
实际电路如图： 实际电路如图： C1对载波旁路 对载波旁路 C2对调制信号旁路 对调制信号旁路 C3为载波、调制信号旁路 为载波、 为载波 偏压使三极管工作在乙类或 丙类； 丙类；即静态使处于零偏或 反偏状态。 反偏状态。
U BE = EB + VF + V f = EB + VF cos 2πFt + V f cos 2πft
2011-9-14
6
四、解调 低频信号经过调制，被高频信号“载”到目的地后，还必须 低频信号经过调制，被高频信号“ 到目的地后， 由接受机将它还原出来， 由接受机将它还原出来，这个从高频已调波信号中检出低频 调制信号的过程， 调制信号的过程，称为解调 解调的方式：检波、鉴频、 解调的方式：检波、鉴频、鉴相 五、非线性电路及其分析方法 （一）非线性电路的特性 非线性电路会产生新的频率分量 （二）非线性电路的常用分析方法 1、图解法：利用非线性元件的伏安特性曲线 、图解法： 2、解析近似法： i = a0 + a1v + a2 v 2 、解析近似法：
2011-9-14 17
发射极调幅 工作原理与基极调幅相同：当发射极电流随调制信号变 工作原理与基极调幅相同： 化时，集电极电流随之变化，达到调幅目的。 化时，集电极电流随之变化，达到调幅目的。
电路效率较高，但是所 电路效率较高， 需的调幅功率较大
2011-9-14
18
集电极调幅 放大器集电极电源E 不变， 放大器集电极电源 C不变， 集电极负载不变， 集电极负载不变， 基极高频载波V 电压振幅不变。 基极高频载波 F电压振幅不变。
2011-9-14 2
调制的方法不仅用于无线电通信、 调制的方法不仅用于无线电通信、语言广播还用于有线通信 中。 例如： 例如：应用调制的方法可在一对通信线路中实现多路通信 方法：把几路频带相同的信号， 方法：把几路频带相同的信号，通过调制分别移到不同的频 带上，在同一对传输线上传输到达接受端后， 带上，在同一对传输线上传输到达接受端后，再设法把各路 信号分开。 信号分开。 三、调制的方式： 调制的方式： 连续调制：低频信号直接调制高频振荡， 连续调制：低频信号直接调制高频振荡，已调波连续不断地 向空间发送。 向空间发送。 脉冲调制：先将低频信号调制一串脉冲， 脉冲调制：先将低频信号调制一串脉冲，使脉冲的某一参数 幅度、宽度、相位）随低频信号变化， （幅度、宽度、相位）随低频信号变化，再将已调脉冲去调 制高频振荡。 制高频振荡。
结果表明：二极管 电流中出现了原来输入信号中没有的频率 结果表明：二极管D电流中出现了原来输入信号中没有的频率 成分： 成分：2F、2f、F+f、F-f、…；因此输出电压与输入电压不相 、 ； 似而产生非线性失真。 似而产生非线性失真。 若L1与C构成的并联谐振选频网络 与 构成的并联谐振选频网络 的谐振频率为载频上下。 的谐振频率为载频上下。 因为F>>f： ： 因为 直流分量、调制基波、 直流分量、调制基波、载波的二次 谐波、 谐波、调制信号的二次谐波均被并 10 联谐振选频网络短路
已调波振 幅 已调波频 率=载频 载频
当v f = V f cos 2πft = 0时；m cos 2πft = 0
a1Z 0VF (1 + m cos 2πft ) = a1Z 0VF = V0 m (回路载波电压)
即此时L1C回路输出等幅(a1Z 0VF )的载波信号
2011-9-14
12
Fra Baidu bibliotek
当 v f ≠ 0时；载波信号的振幅为 a1 Z 0V F (1 + m cos 2π ft ) 此时振幅将随 V f 而变化，使高频载波的 振幅具有 低频调制信号的特点。
2011-9-14 3
（一）调幅 用调制信号控制载波的振幅， 调 幅：用调制信号控制载波的振幅，使载波的振幅按照 调制信号规律变化 特点：载波振幅的包络随调制信号变化，其载频不变。 特点：载波振幅的包络随调制信号变化，其载频不变。 优点： 优点：调幅电 路具有占用频 带窄， 带窄，线路简 单等优点。 单等优点。中 短波无线广播 均使用这种方 法 缺点： 缺点：传输信 号效率低， 号效率低，抗 干扰能力差 4
2
利用三角函数关系： 1 + cos 2α 1 cos α = ; cos α cos β = [cos(α + β ) + cos(α − β )] 2 2
2
a2V f2 a2VF2 a2V f2 + a1V f cos 2πft + a1VF cos 2πFt + i = a0 + + cos 2π (2 f )t 2 2 2 a2VF2 + cos 2π (2 F )t + a2V f VF cos 2π ( F + f )t + a2V f VF cos 2π ( F − f )t + ..... 2