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超外差式收音机工作原理一、知识目标:掌握超外差收音机的工作原理,加深理解电子电路的实际应用二、能力目标提高识图能力三、教学重点变频电路和检波电路应用原理四、教学方法1 利用多媒体教学片进行授课。
2 对具体电路再做分析讲解，（用挂图）3 每位学生按照收音机工作原理画出直流通路和信号传输路线超外差式收音机概述超外差收音机，首先把接收到不同频率的电台信号，都变成固定的中频信号(我国规定中频信号是465kHZ)，由中频放大器进行放大,然后进行检波，这样就克服了直放式收音机在接收不同频率的时候灵敏度不均匀的缺点。
而且固定频率的中频信号既便于放大又便于调谐因此超外差式收音机具有灵敏度高、选择性好的特点。
这也是超外差收音机名称的由来。
一、收音机工作原理为了分析方便，超外差式收音机的工作过程可以画成方框图，如图1-1所示。
从图1-1所示可以看出，接收天线将广播电台播发出的高频调幅波，经过输入电路接收下来，通过变频级把外来的高频调幅波信号频率变换成一个介于低频与高频之间的固定频率即：465kHZ，然后由中频放大级将变频后的中频信号进行大，再经检波级检出音频讯号，为了获得足够大的输出音量，需要经前置放大级和低频功率放大级加以放大来推动扬声器。
我们通常将从天线到检波级为止的电路部分称为高频部分，而将从检波级到扬声器为止的电路部分称为低频部分。
图1－2为本次实训所用的HX108-2型收音机电路图。
图1－2HX108-2型收音机电路当调幅信号感应到B1及C1组成的天线调谐回路,选出我们所需要的电台信号(f1)进入V1(9018H)三级管基极；本振信号在高出f1频率一个中频的f2 (f2＝f1+465 kHZ),例如：f1=700 kHZ则f2=700 kHZ+465 kHZ，这个信号输入到V1发射极，由V1三极管进行变频,通过B3选出465KHZ的中频信号，经V2和V3进行两级中频放大，然后进入V4检波管，检出音频信号经V5(9014)进行低频放大，再由V6、V7组成的功率放大器进行功率放大，进而推动扬声器发出选择的电台播音。
超外差收音机原理及原理图无线电广播传输过程广播电台播出节目是首先把声音通过话筒转换成音频电信号，经放大后被高频信号（载波）调制，这时高频载波信号的某一参量随着音频信号作相应的变化，使我们要传送的音频信号包含在高频载波信号之内，高频信号再经放大，然后高频电流流过天线时，形成无线电波向外发射，无线电波传播速度为3×108m/s，这种无线电波被收音机天线接收，然后经过放大、解调，还原为音频电信号，送入喇叭音圈中，引起纸盆相应的振动，就可以还原声音，即是声电转换传送——电声转换的过程。
中波的频率（高频载波频率）规定为525—1605kHz（千周）。
短波的频率范围为3500—18000kHz。
超外差收音机原理图3-2为调幅超外差收音机的工作原理方框图，天线接收到的高频信号通过输入电路与收音机的本机振荡频率（其频率较外来高频信号高一个固定中频，我国中频标准规定为465KHZ）一起送入变频管内混合——变频，在变频级的负载回路（选频）产生一个新频率即通过差频产生的中频（实习图3-2中B处），中频只改变了载波的频率，原来的音频包络线并没有改变，中频信号可以更好地得到放大，中频信号经检波并滤除高频信号（实习图3-2中D处）。
再经低放，功率放大后，推动扬声器发出声音。
本机工作原理简述。
电路图见实习图3-3所示C1、B1组成天线输入回路。
VT1、B2、B1、C组成变频级。
VT1为变频管。
初级线圈与C构成变频级负载。
C1、B2组成本机振荡电路，C6为振荡耦合电路，VT2、VT3组成中频放大电路，2AP9为检波电路，R9为音量电位器（带电源开关），C16为高频耦合电容。
VT4、VT5为前置低频放大级、VT6、VT7组成乙类推挽功率放大器。
R16、C21、C17为电源波波电路。
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R12、R10、R11、R13、R17、R18为各级的直流偏置电阻。
超外差收音机超外差收音机的安装：①整机电路分析，熟悉元件在印刷板上安装位置。
超外差收音机方框图超外差收音机电路组成方框图如图Z1002所示。
它主要由输入回路、变频级、中放级、检波级、低放级〔前置或推动级〕和功放级与电源等局部组成。
超外差收音机的主要工作特点是:采用了"变频"措施。
输入回路从天线接收到的信号中选出某电台的信号后，送入变频级，将高频已调制信号的载频降低成一固定的中频〔对各电台信号均一样〕，然后经中频放大、检波、低放等一系列处理，最后推动扬声器发出声音。
这一"变频"措施，是超外差收音机性能得以改善的关键，也是分析超外差收音机"重点"。
超外差收音机性能指标收音机质量的上下是用其性能指标来衡量的。
国家标准中规定的指标很多，我们就其重要的几项作一介绍。
1.灵敏度收音机正常工作〔即输出功率和输出信噪比达到额定值〕时，天线上感应的最小信号(场强或电势)称为灵敏度。
它反映收音机接收微弱信号的能力。
使用磁性天线接收信号时，用电场强度来表示，其单位是mV／m，一般中波段收音机的灵敏度应不劣于2mV／m；使用外接天线或拉杆天线时，灵敏度用电势表示，单位是μV。
2.选择性收音机抑制邻近电台信号干扰、选择有用信号的能力称为选择性。
它反映收音机选择电台的能力。
调幅广播电台的中心频率是按9kHz间隔来分布的，故收音机的选择性通常用输入信号失谐±9kHz时，灵敏度的衰减程度来衡量，一般要求收音机的选择性大于20ｄB。
3.失真度收音机输出波形与输入波形相比失真的程度称为失真度。
收音机中对音质有影响的主要是频率失真和非线性失真。
4.波段覆盖围收音机所能接收的载波频率围。
调幅收音机的中波段频率围为535～1605kHz，而短波围那么为1.6─26MHz，调频收音机的覆盖围为88─108MHz。
LC串联谐振回路LC谐振回路LC谐振回路广泛地用于超外差收音机的选频电路之中，如输入回路、变频电路、中频电路等。
故在分析超外差收音机的工作原理之前，我们先复习一下LC 谐振回路的性能与特点。
收音机及超外差收音机的电路原理本次课设组装的是S66袖珍型超外差收音机，其电路如图2-1所示：图2-1 超外差收音机电路图晶体管收音机分为直接放大式和超外差式两大类。
直接放大式收音机电路简单，一般只用1——4只晶体管和一些基本元件，易于安装调试，成本低，但它的灵敏度低，选择性不太好。
本次课程设计重要是理解和组装超外差收音机，下面重点讲解超外差收音机的工作原理和电路。
超外差：输入信号和本机振荡信号产生一个固定中频信号的过程。
因为，它是比高频信号低，比低频信号又高的超音频信号，所以这种接收方式叫超外差式。
超外差式收音机就是利用这种方式，把接收到的频率不同的电台信号都变成固定的中频信号（465kHz),再由放大器对这个固定的中频信号进行放大，同时在选择回路（输入回路）或高频放大器与检波器之间插入一个变频器及中频放大器。
和直接放大式相比较，超外差式收音机具有灵敏度高而工作稳定，选择性好而失真度小等优点，在实际生活中有着广泛的应用。
灵敏度是指收音机接收微弱信号的能力；选择性是指接收有用信号抑制无用信号的能力，也就是分隔邻近电台的能力；失真度是指收音机输出信号波形与输入信号波形相比失真的程度。
灵敏度、选择性、失真度都是收音机的主要性能指标。
将所要收听的电台在调谐电路里调好以后，经过电路本身的作用，就变成另外一个预先确定好的频率（在我国为465KHz），然后再进行放大和检波。
这个固定的频率，是由差频的作用产生的。
如果我们在收音机制造—个振荡电波(通常称为本机振荡)，使它和外来高频调幅信号同时送到一个晶体管混合，这种工作叫混频。
由于晶体管的非线性作用导致混频的结果就会产生一个新的频率，这就是外差作用。
采用了这种电路的收音机叫外差式收音机，混频和振荡的工作，合称变频。
外差作用产生出来的差频，习惯上我们采用易于控制的一种频率，它比高频较低，但比音频高，这就是常说的中间频率，简称中频。
任何电台的频率，由②电解电容和瓷片电容：如图2-2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。
无线电广播传输过程广播电台播出节目是首先把声音通过话筒转换成音频电信号，经放大后被高频信号（载波）调制，这时高频载波信号的某一参量随着音频信号作相应的变化，使我们要传送的音频信号包含在高频载波信号之内，高频信号再经放大，然后高频电流流过天线时，形成无线电波向外发射，无线电波传播速度为3×108m/s，这种无线电波被收音机天线接收，然后经过放大、解调，还原为音频电信号，送入喇叭音圈中，引起纸盆相应的振动，就可以还原声音，即是声电转换传送——电声转换的过程。
中波的频率（高频载波频率）规定为525—1605kHz（千周）。
短波的频率范围为3500—18000kHz。
超外差收音机原理图3-2为调幅超外差收音机的工作原理方框图，天线接收到的高频信号通过输入电路与收音机的本机振荡频率（其频率较外来高频信号高一个固定中频，我国中频标准规定为465KHZ）一起送入变频管内混合——变频，在变频级的负载回路（选频）产生一个新频率即通过差频产生的中频（实习图3-2中B处），中频只改变了载波的频率，原来的音频包络线并没有改变，中频信号可以更好地得到放大，中频信号经检波并滤除高频信号（实习图3-2中D处）。
再经低放，功率放大后，推动扬声器发出声音。
本机工作原理简述。
电路图见实习图3-3所示C1、B1组成天线输入回路。
VT1、B2、B1、C组成变频级。
VT1为变频管。
初级线圈与C构成变频级负载。
C1、B2组成本机振荡电路，C6为振荡耦合电路，VT2、VT3组成中频放大电路，2AP9为检波电路，R9为音量电位器（带电源开关），C16为高频耦合电容。
VT4、VT5为前置低频放大级、VT6、VT7组成乙类推挽功率放大器。
R16、C21、C17为电源波波电路。
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R12、R10、R11、R13、R17、R18为各级的直流偏置电阻。
超外差收音机超外差收音机的安装：①整机电路分析，熟悉元件在印刷板上安装位置。
超外差收音机方框图超外差收音机电路组成方框图如图Z1002所示。
它主要由输入回路、变频级、中放级、检波级、低放级（前置或推动级）和功放级及电源等部分组成。
超外差收音机的主要工作特点是：采用了"变频"措施。
输入回路从天线接收到的信号中选出某电台的信号后，送入变频级，将高频已调制信号的载频降低成一固定的中频（对各电台信号均相同），然后经中频放大、检波、低放等一系列处理，最后推动扬声器发出声音。
这一"变频"措施，是超外差收音机性能得以改善的关键，也是分析超外差收音机"重点"。
堆9卜吕式洞奇才几方框E收音机质量的高低是用其性能指标来衡量的。
国家标准中规定的指标很多，我们就其重要的几项作一介绍。
1.灵敏度收音机正常工作（即输出功率和输出信噪比达到额定值）时，天线上感应的最小信号（场强或电势）称为灵敏度。
它反映收音机接收微弱信号的能力。
使用磁性天线接收信号时，用电场强度来表示，其单位是mV/m，一般中波段收音机的灵敏度应不劣于2mV/m;使用外接天线或拉杆天线时，灵敏度用电势表示，单位是yV。
2.选择性收音机抑制邻近电台信号干扰、选择有用信号的能力称为选择性。
它反映收音机选择电台的能力。
调幅广播电台的中心频率是按9kHz间隔来分布的，故收音机的选择性通常用输入信号失谐±kHz时，灵敏度的衰减程度来衡量，一般要求收音机的选择性大于20 d B。
3.失真度收音机输出波形与输入波形相比失真的程度称为失真度。
收音机中对音质有影响的主要是频率失真和非线性失真。
4.波段覆盖范围收音机所能接收的载波频率范围。
调幅收音机的中波段频率范围为535〜1605kHz，而短波范围则为1.6 —26MHz，调频收音机的覆盖范围为88—108 MHz。
LC串联谐振回路LC 谐振回路LC 谐振回路广泛地用于超外差收音机的选频电路之中，如输入回 路、变频电路、中频电路等。
故在分析超外差收音机 的工作原理之前，我们先复习一下 LC 谐振回路的性能及特点。
图Z1003为一 LC 串联谐振电路，其中 R 表示线圈L 的损耗电阻。
该电路的交流阻抗为aL- ---Z=R+j （ 曲、，当回路发生谐振时,Q }L- -----曲=0 ,故回路的谐振频率为:f0= ^/LC GS1001该电路谐振时的特点是，回路的阻抗最小且 时，回路的电流最大且 I0 =;电感或电容两端的电压最大，且是信号电压的Q 倍。
Q 的定义为：%£ _ ] Q = R 珂加。
Q 叫回路的品质因数。
下面我们重点讨论 串联电路的幅频特性、通频带和选择性。
1.回路电流的幅频特性 由图Z1003知，该电路的电流—空—2 1 R +7（屁-——）LC 回隔谐振曲线_ A[+丿0刍-刍）GS1002Jo J为方便起见，通常用电流的相对比值（称归一化） 的幅频特性：0 — Y 几」 GS1003Z1004的幅频特性曲线（即谐振曲线）。
从曲线 看出：Q 值愈大，曲线愈尖锐，回路的选择性愈好。
r—图 Z1003Z0 = R ;信号电压一定LC来表示串联回路电流 a =利用上式可画出图 Mg2 .回路的通频带 在谐振频率附近，f+f0 e 2f/ 兀 _（/+?«）〔/ —人）2（/-兀）2纽上式代入式 GS1003可得GS1004满足a 川（即0.707）的频率认为可以通过回路，通过回路的频率范围 称通频带，通频带的宽度用Q •丝=1因 几 则B = 2 △f =由此可见：Q 值越低，3.回路的选择性回路的选择性通常用谐振曲线的矩形系数Kr 来表示，如图 Z1004所示，Kr 定义为a 下降到0.1时的频宽 B0.1与a 下降到0.7时频宽B0.7 的比值，即R 、L 、C 串联回路的矩形系数为：…-1血 忑一矿叱， AG理想矩形系数 Kr=1，而LC 串联回路谐振曲线矩形系数较大，因此 选择性较差。
图Z1005为一 LC 并联谐振回路，其中R 为线圈的损耗 电阻。
该回路的阻抗（左柑过）GS1007该回路的谐振频率为f0="伍并联谐振回路的特点是，谐振时回路阻抗最大且为纯电阻，即Z0= R0 =LRC ;谐振阻抗为感抗或容抗的Q 倍， 即 Z0=Q CD 0L=Q ac 。
B 表示， /c 6GS1005通频带越宽，Q 值越高，通频带越窄。
051006J1F -1 = g 36圉 aoosL凡-冠-1 {I式中Q =你7一般Q 远大于1。
当电流一定时，电感或电容两端的电压最大，若偏离谐振频率，回路阻抗及 电压将明显减小。
1 .回路电压的幅频特性在谐振频率附近，CD L>> R , f+f0~ 2,式GS1007可整理成Z = 花回路电压电压幅频特性：其表达式和特性曲线与串联回路相同。
2 .回路通频带和选择性由GS1008式可求出并联回路的通频带B = 2A f = gQ 愈大，通频带愈窄；Q 愈小，通频带愈宽。
与串联回路选择性分析一致，并联回路谐振曲线的矩形系数 Kr = 9.96，即 选择性也较差，但这种电路结构简单，调试方便，常用于接收机的中频放大电 路之中。
输入回路输人回路是收音机的"大门"，从广播电台传来的高频信号 到达收音机，首先碰到的是输入回路。
常用的晶体管收音机 输入回路如图Z1006所示。
它是一个由可变电容器 C1、输 入调谐线圈L1组成的LC 串联调谐回路，其作用是从天线 接收到的许多频率的信号中，选择出欲收听的电台信号。
被 选出的电台信号，再由L2耦合到第一级晶体管的基极。
输 入回路选择电台信号的原理是这样的，当不同频率的电磁波 （即不同电台的信号）在输入回路中感应出不同回路的电动势时，如某电台的信号频率与输入调谐回路的谐振频率 f0 = 在某位置时）相同，贝恠回路中产生谐振，回路电流最大，在线圈 压降也最大，经L1、L2耦合送入晶体管基极的电压也最大；而其他不符合谐振 回路谐振频率的电台信号，在 L1上产生的压降很小，送入晶体管基极的信号电 压也就很微弱，可以认为被输入回路抑制掉了。
改变 C 1可获得不同的谐振频率，也就可选择出不同的电台信号。
GS100®图ZlOOti 看入回辭加g （可变电容L1上产生的 A交变磁场的水平面平行时穿过线圈的磁力线才最多，产生的感应电势才最大。
对输入回路的要求：要有良好的选择性。
即选出欲收电台型信号，抑制邻近电 台信号的能力要强。
要有足够的频率范围。
即输入回路要能调谐到所需接收的 整个频段内的各个电台信号。
频率范围又称频率覆盖,且用频率覆盖系数来表示。
它定义为频段中最高频率与最低频率之比，即Kf =兀血。
在中波段，fmax = 1605 kH z ，f m in = 535 kHz ，1605故Kf =力庁=3可变电容C1的变化范围要满足此要求，即使f m in= W ,fmax=要有足够的电压传输系数。
这就要求输入调谐回路的谐振阻抗与晶体管的输入 阻抗相匹配，即满足 _N1/N2=爲/ 伍 （其中N1、N2分别为 L1、L2的匝数，Z0为输入回路的谐振阻抗，rl 为晶体 管的输入阻抗）。
适当地选择 L1、L2的匝数即可满足要求。
超外差式收音机的主要特点之一，是它有一个变频级。
变频级里有 3个调谐 回路，如图Z1006所示。
一个是信号输入回路，调节这个回路可以选择不同电台 的信号频率fs ； —个是本机振荡回路，调节这个回路可以改变本机振荡的频率 f L ;另一个是中频选频回路，它 调谐于固定的中频fP （465kH z ）。
他们之间的关系是:fL- fs= fP,当接受的信号频率改变时， 则fL 也得相应的改变，才能保 证上面的条件。
通常改变fL 和fs 是用改变回路电容量来实 现的。
为了简化调谐过程，通 常是把两个回路的可变电容的晶体管收音机输入回路广泛采用磁性天线。
将输入调谐回路的线圈 L1和L2绕 在磁棒上就构成了磁性天线。
磁棒一般用导磁率较高的铁氧体材料，以集聚磁 力线，增强感应电势，提高选择性； 机获得较好的灵敏度和选择性。
一般 右。
磁性天线有较强的 方向性，如图B1007 所示。
一般中、短波电台发射的是垂直极 化波，其交变磁场是 水平方向的，只有磁 棒的轴线与电磁波传 播的方向垂直，且与L1和L2的圈数比必须选合适，以使收音L1取60〜80圈， L2为L1的1/10左 璃样1*含董墓扱[) w11),1 1------- 1L| * <LJ图 Z1006 ¥入调谐0踣 ■"車娠调谐S 剜KM 三介回躍fr-N|Nj中频调曲回《（ C DZ动片连再同一轴上，作成单一旋钮统一控制。
这种统一调节 C1a 和C1b 使变频 级输出信号频率保持或逼近中频fP 的过程叫统一调谐。
简称统调，也称跟踪调 谐。
实践证明，要在整个波段内做到严格地跟踪调谐是困难的。
由于输入回路 和本振回路 的频率覆盖系数分别为：GS1003GSlOlO例如对中波段（535〜1605KHZ ）KS=V 2 =3比较两式可知，两个回路在同一波段内的频率覆盖系数不相等，即它们分别从最低频率变到最高频率时所要求的可变电容变化量不相同。
但C1a 和C1b 实 际上是等容同轴的，这就造成了跟踪调谐的困难，即很难做到在整个频率范围内 都能相差固定的中频fP.常用的跟踪统调方法是调节本振回路去凑合输入回路， 使它们的差频保持或逼近中频fP = 465kHz 就可以了。
目前，广泛采用同轴等容双连可变电容器，并在本振回路中串联和并联电容 器的方法，由于这种方法需要附加电容，所以又叫附加电容法。
这样就可在整 个波段内达到低端、中端和高端三点上满足 fL- fs=fP 的要求（即三点跟踪）， 在波段内的其他频率上，也就可以近似地实现跟踪了。
例如，中波段的 调点是低端600 kHz ，中端1000 kHz ，高端1500 kHz 。
下面以直线频率式双连电容器为例，对三点统调原理进行分析。
我们知道输入回路和本振回路的谐振频率分别为：GSlOll式中LS 和LL 分别为输入回路和本振回路的电感， C 为直线频率式等容双连可变电容器的电容量。
直线频率式等容双连电容器的电容与转动角0有如下关系：亞=a+ b 0GS1O12式中a 、b 是与电容器的几何尺寸有关的 常数。
将GS1012式代入GS1O11式,则图B1001中的输入回路和本振回路的 谐振频率分别为：16D5+465_亦碍代=2.07KL=3个统 _ 1_ a & a _GS1013-------- / 1 TH in:SL4X可见频率与转角0有直线关系，这就是直线频率式可变电容器名称的由来。
根据式GS1013可以作出如图Z1007中直线AB和直线CD所示f〜0特性，即fL、fs 与双连可变电容器旋转角度0的关系曲线。
