收音机装配实训指导书吴建中刘兰萍重庆电力高专电子实训中心第一章无线电波传播的基础知识一、无线电波1什么是无线电波当我们打开电视机，转动频道旋钮到某一位置时，就能收到某地区发生事件的画面和声音。电视机和这一地区并没有用导线互相连接，那里所发生的事件的场景和声音是怎样传来的？原来这些画面和声音是通过电视台向外发送无线电波来实现的。那么，什么是无线电波呢？无线电波是看不见的电场和磁场互相转换的一种运动形式，是一种电磁波，它不需要导线进行传播，所以人们把它叫做无线电波。理论与实践证明无线电波的传播速度为30万千米/秒。2电磁波的产生英国物理学家麦克斯韦总结了电、磁的运动以后，提出了统一的电磁场理论，预言了电磁波的存在。后来德国物理学家赫兹从实验上证实了这理论的正确性，他提出:任何变化的电场都会在它周围的空间产生磁场。同样任何变化的磁场也会在它周围的空间产生电场。电磁波可根据其不同频率划分为几个波段，不同频率的电磁波它的特性和用途是不一样的，详见下表不同频率电磁波的特性和用途波段名称波长频率只要用途长波(LM)10000-1000m30-300KHz导航，通信中波(MW1000-100m300-3000KHz广播短波(svy100-10m3-3MHz电报通信，广播超短波10-1m30-300MHz雷达，电视，无线电导航微波1m以下300MHz以上雷达，导航，微波，电视，中继一般短距离广播主要用长波。中波是沿着地球表面传播的，叫做地波传播如图1-1(a)所示。远距离广播或通讯等多用短波。短波段的电波波长比较短，大地对它吸收很强，所以只能沿着地球表面传播约几十千米，然而高空中电离层对它吸收比较弱而且会把电波反射回地面，因此短波主要靠电离层与地面之间往返反射而形成远距离传播。这种传播方式称为天波传播如图1-1(b)所示。天波传播会受季节，昼夜，地理环境等因素变化的影响。超短波，微波因为频率很高，所以无法通过天波和地波传播，而是通过直线传播，如图1-1(b)所示。所以叫做视距传播或空间传播。图1-1不同波长的电磁波传播方式、无线电信号的传送与接收1无线电信号的发送发送电磁波的目的是要完成通讯任务，也就是说要把一定的信息语言、音乐、图像传送给接收者。因此，首先要把语言、音乐或图像等转变成电讯号，然后将这电讯号送往发射天线，以电磁波的形式发送出去。但是理论与实践证明，要有效地辐射电磁波能量发射天线的长度必须等于电磁波波长的二分之一。那么要发送频率为2020000HZ的音频信号，发射天线的长度约要15X107米左右。要制造这样长度的天线是不现实的，因此直接发送音频信号是行不通的。那么为了得到可实现的天线长度，并能有效地辐射电磁波能量，信号频率必须是高频的(对应波长短)。如何使高频率信号能携带语言、音乐或图像的信号呢？我们已经知道，一个交流电的特征可以用它的振幅、频率和相位三个参数来表示。高频振荡信号同样是一个交流信号，它的特征同样可以用振幅、频率和相位三个参数来表示，只是频率比较高。因此，只要用语言、音乐或图像等转换的电讯号去控制这三个参数中任一个参数，使之变化遵循控制信号变化的规律，这样就可使高频信号能携带语言、音乐或图像信号的信息。在无线电技术中这种控制过程称为调制，控制信号称调制信号，被控制的正弦波称载波。因为可以有三种方式控制正弦交流电的三个参数，所以通常称控制振幅的为调幅方式，控制频率的为调频方式，控制位相的为调相方式。在无线电广播中，常用的调制方式有调幅和调频两种，但以调幅用的最为普遍。所谓调幅就是使高频振荡电流的振幅随着调制信号的变化而变化。图1-2所示，是音频信号调制高频振荡电流各主要过程的信号波形图。在图1-2中，(a)图表示一个音频信号电流，(b)图表示一个高频振荡器产生的高频等幅振荡信号。(c)图表示(a)图信号调制(b)图高频振荡信号幅度的已调制高频振荡信号。由图1-2(c)可以看出，被调幅后的高频振荡电流它的振幅包络线图1-2(c)中沿高频振荡电流正、负峰点所连接的虚线)跟音频电流的变化规律完全一样，高频振荡电流振幅的变化正比于音频信号的幅度，振幅变化的周期等于音频信号的周期。图1-2音频信号在调幅过程中各点主要波形图1-3调幅发射机原理方框图图1-3表示了调幅广播的示意过程。声音由话筒转变为音频电信号，经放大后送到调制器，高频振荡器的产生高频率等幅振荡信号也送到调制器。在调制器中，高频振荡电流被音频信号调幅，调幅后的高频信号经高频放大后送往发射天线，然后由发射天线向四周空间发射电磁波。由于该电磁波已受信号调幅，所以称它为调幅波。所谓调频就是使高频振荡信号的频率随调制信号幅度的变化而以某一固定频率为中心左右发生变化。调频在广播中也是常被应用的一种调制方式。例如各地建立的调频广播电台和我国电视广播中的音频信号就是采用调频方式的。图1-4中，一个高频率等幅振荡电流（b）被音频电流（a）调频后，产生（c）图所示的调频振荡电流。由图1-4可见，图14音频信号在号波形调频信号的特点是高 频率振荡电流的振幅保持 不变，但它的频率按音频 电流的大小而变化，在音 频电流的峰值处频率偏移 中心频率最大，调频信号 频率变化的周期等于音频信号频率变化的周期。由调频振荡电流产生的电磁波叫调频波调频过程中各点主要信2无线电波的接收无线电电波接收原理与发射原理正好相反，下面以收音机原理为例说明无线电波接收的最基本原理。如图1-5所示，它是一个最简单的收音机原理方框简图。为了能从无线电波中取出音频信号然后再还原为语言或音乐的声音，从原理上说至少应包含以下几个组成部分：天线、调谐回路、检波器和喇叭。图15收音机基本原理方框简图天线是用来接收空间电磁波的，电磁波在空间传播时如果碰到导体就会在导体中激起电动势，这电动势的变化频率就是这个电磁波的频率。因此，天线的作用就是接收空间电磁波，让它在天线回路中产生信号电动势。空间有许许多多电台发送的电磁波，它们都有自己的固定频率，这些电磁波都同时被天线接收下来，如果不加选择地将这些信号还原为声音，那么这些声音就变成噪音。因此必须设法从天线接收下来的许多信号中选出所要收听的电台。在接收机中选台主要是利用不同电台发送的电磁波频率不同的特点来进行的，在本章第四节中已经介绍了选台的工作原理，在收音机中这一任务是由电感线圈和可变电容器组成的谐振电路来完成的，通常称它为调谐电路。由调谐电路选择出的所需要的电台信号是已调幅的高频信号，虽然它被音频信号调制，但喇叭无法将这种信号还原成声音，因此，必须从高频信号中把音频信号分离出来，这个分离过程称为解调。解调是调制的反过程。即解调就是解除调制的意思，通常称检波。在收音机中，检波是由半导体器件二极管完成。调幅的高频信号经检波还原出音频信号，然后送往喇叭，喇叭将音频信号还原为声音。这就是无线电接收的最基本原理。在实际的接收机中，电路的形式和组成千姿百态而且还较为复杂，其目的是改善接收机的各种性能，但它们的最基本原理是一样的。第二章收音机的工作原理一直放式收音机前面介绍了采用调幅方式发送声音信号的原理及其实际信号波形，并根据调幅信号波形的特征，提出了最简单的收音机模型。该收音机将空间收到的电磁波经选台后送检波器进行解调处理，然后再送喇叭还原为声音。要使喇叭发出的声音足够大声，接收到的电磁波强度也要足够大，所以这种收音机模型只能在实脸室中实验或在广播电台发射天线附近使用。这样的收音机是没有实用价值的。为了使收音机能商品化，人们很自然地会想到将接收到的微弱电磁波信号先进行放大，使已调幅的载波幅度足够大，然后进行检波，检波后得到的音频信号再进行音频放大，最后推动喇叭。这样即使远离电台，收音机喇叭也能发出足够大的声音。图2-1是这种收音机的原理方框图和各方框对应输出信号的波形图。图2-1直接放大式收音机的方框简图图中可见，从天线接收到的高颇信号在收音机中经输入回路选台后直接进行放大检波放大。因此，我们称这种收音机为直接放大式晶体管收音机。但是，因为一些元件对不同频率的信号表现出的特性不同，例如三极管的B值随着放人信号频率的增高是降低的，所以该收音机对不同频率的电台信号放大量有所差别，频率较高的时候这种不均匀性就更突出。这会导致收音机当考虑高频率信号接收效果时，较低频率信号会因收音机放大量太大而产生自激；当考虑较低频率信号的接收效果时，高频率信号会因收音机对高频率信号放大能力差而几乎从喇叭中听不到声音（通常称这种现象为灵敏度不均匀）。同时，这类收音机对于同一个电台信号离电台近时（电磁波强），收音机输出音量大离电台远时（电磁波弱）收音机输出音量小，这就是说收音机接收强弱不同的外来信号时，喇叭输出的音量将出现很大的变化。由于直接放大式收音机有上述缺点，所以它刚一诞生很快就被外差式收音机所代替。二、超外差收音机（一）超外差收音机的基本组成直接放大式收音机的最人缺点是在接收的频率范围内敏度不均匀，选择性差。为了克服这些缺点。可将接收到的外来信号频率统一地变换成一个固定的信号频率，然后对这固定的频率信号进行放大。在收音机中将外来信号统一变换成一个固定信号频率的过程称为变频，这固定的信号频率称为中频，我国规定收音机中的中频频率为465kHz因此通过变频后的中倾信号可以进行多级中频放大，而不用考虑某些元件对不同频率表现特性不同的问题，使收音机在接收不同频率信号时都具有相同的放大能力。在进行中频放大时，我们还要求中频放大器能根据输入信号强弱自动调整放大器的放大倍数，使输人信号弱时，中频放大器放大倍数增大，输入信号强时，中频放大器放大倍数减小。这样就克服了收音机接收强弱不同的外来信号时，喇叭输出的音量不均匀。收音机中这种能根据输入信号强弱而自动调整放大器放大倍数的电路，称为自动增益控制电路，通常用英文字母”AGC表示。将直接放大式收音机进行上述电路改进后，它的电路组成框图如图2-2所示，我们称它为“超外差式”收音机。所谓外差式就是检波前的信号频率始终是将外来信号频率经变率变换后的固定中频465kHz。若该中频信号在检波前经过中频放大就叫超外差式。可见，超外差式收音机与直接放大式收音机的区别就在于检波以前高频电路不同，而在检波以后的低频部分电路则是大同小异。图2-2超外差式收音机的原理框图综上述，超外差式收音机的特点是，接收到电台信号后。不论其频率高低，一律将之变换成一个固定中频465kHz,然后把这一中频信号进行中频放大、检波和低频放大。由于中频比接收的电台信号频率（载波颇率）低，采用一般放大电路就容易获得较大的放大量，所以超外差式收音机灵敏度高。又由于中频放大电路采用调谐回路，它能把变频级输出的中频信号进行放大，而其他的信号则受到抑制得不到放大，所以超外差收音机选择性好，受干扰小。超外差式收音机具有的如上优点使之至今仍受人们欢迎。本章介绍袖珍超外差收音机的原埋、安装调试和检修。（二）超外差收音机各级的主要作用任何一架超外差收音机其电路基本组成框图都是一样的，如图22所示。它主要由输人调谐回路、变频、中放、AGCt路、检波、前置低放和功率放大电路组成。现将各部分的原理与作用简述如下1 、输入调谐回路输入调谐电路主要由磁棒、磁捧线圈和可变电容器组成。破棒有聚集空间电磁波的功能，它将使磁棒上的线圈感应出许多不同频率的电动势（每一个频率的电动势都对应着一个广播电台信号）。若某感应电动势所对应