第七章 无线电与收音机Word文档下载推荐.docx
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,又称"
粉末检波器"
,它接收电磁波的灵敏度比赫兹的"
共振子"
要高得多。
但发现者没想过用此发明去实现无线电通信。
1909年,获诺贝尔物理奖。
上图为马可尼实验装置
1895年,意大利的马可尼(Marconi1874-1937),勇于实践,不迷信权威。
做了一系列实验:
采用“粉末检波器”作为接收器,并在赫兹的“振荡偶极子”的一个铜球上连接一根很长的导线(由此出现了早期的天线),大大增强了所发射的电磁波的强度。
他终于在别墅的三楼实验室与1.7千米远处的山丘之间,成功地实现了无线电报通讯。
1896年,获专利;
1897年,达到20km。
1909年,获诺贝尔物理奖。
与此同时,俄国的阿·
斯·
波波夫(1859—1906)通过改进赫兹装置,也应用了“粉末检波器”。
在1895年5月7日,通过一根架设在高空的导线,成功地记录了天空中的大气放电现象,并明确指出,可利用迅速电振荡向远处发送信号。
这样可实用的无线电通讯的设想已完全得到证实。
苏联定5月7日为无线电节。
波波夫在实验中偶然发现了无线电传播中最关键的因素之一——天线的作用,从而使远距离无线通信成为可能。
1896年3月24日,波波夫用自制的无线电发报机发出并接收了世界上第一份无线电报“亨利·
赫兹”,以纪念这位电磁波的发现者。
成果:
1896年,250m;
1897年,640m;
1899年,17Km。
1905年去世,未能获诺贝尔奖。
1901年12月12日,马可尼进行越大西洋(2897km)通信实验。
在英国西南角的Poldhu(普耳杜)发射,音响火花式电报机功率10kw。
先在美国鳕鱼角接收,65米高的天线被风吹倒,失败。
后改在加拿大的纽芬兰的圣约翰斯堡港,用30只热气球和风筝将天线升到400英尺高。
每天在约定时间内发S的摩尔斯码(…),12月12日耳机听到信号。
但当时未用“双盲法”做实验(事先约定内容与时间),成果受到后人的质疑。
翌年他发射的无线电信息成功地穿越六千英里的距离,从爱尔兰传到阿根庭。
电台增多,射频干扰严重。
1900年马可尼发明调谐技术。
提高选择性和灵敏度。
申请7777号专利,独占市场,大获其利。
音频火花式无线电发射机,可用耳机听滴答的电码声音。
发明权之争。
欧洲—马可尼;
俄、苏(社会主义国家)—波波夫;
美—德福雷斯特(发明电子三极管)。
元器件的进展。
1904年弗莱铭发明真空二极管,检波效果优于粉末检波器。
音频火花式无线电发射机
1906年德福雷斯特发明电子三极管,有放大作用,做成振荡电路。
大大提高了灵敏度和选择性。
与有线电报的竞争。
莫尔斯发明有线电报。
至19世纪末,已有很多线路,包括跨洋海底电缆。
1912年,泰坦尼克号事件,发出SOS。
附近一艘货船夜间未开电台、以后规定全天开机。
1912年4月14日纽约时间晚上11:
30,大西洋上的“卡帕提阿”号救援船听到最豪华的游轮“泰坦尼克号”用过老式的火花式发报机用莫尔斯电码发出呼救信号“SOS”和“CQD”。
(电影《泰坦尼克号》)。
与船上装用的无线电报机的连续7小时故障直接有关。
无线电话、传播语音。
调制:
音频加到等幅高频电磁波上。
解调:
音频从调制电磁波中取出。
也称检波。
1906,美国费辛敦。
传送语言、音乐试验。
1914,报话机,一次大战~50’s电子管式,大型。
抗美援朝战争影片中常见。
1915,俄,200kw.电台,实现彼德堡—沙皇村的无线电话。
1916,越洋电话。
1908,.纽约,无线电转播音乐会。
1919,英、无线电广播。
1922.,美,纽约,无线电广播。
1923,法,埃菲尔铁塔作天线。
至1925,美578个电台。
1926,英20kw电台。
1922,美,最便宜的收音机(矿石)25.50美元;
高级的32.50~47.00美元;
豪华型五个管,401美元。
1920’s末,中国上海开始无线电广播。
1939,延安新华广播电台。
短波,业余爱好者发现的(1920’s)。
靠电离层反射,小功率,低天线,可传播很远。
业余短波电台:
不以营利为目的,发展技术。
服务公众。
和平。
友谊。
救灾。
抢险。
救人故事—法国电影“四海之内皆兄弟”。
与有线电报的竞争:
到1850年时,美国拥有1.2万英里长的电报线路。
第一条连通美国全国的电缆由西联汇款在1861年建成。
1866年7月,第一条横越大西洋的电报海缆投入使用,西接美国特里尼蒂海湾,东连爱尔兰西海岸瓦伦西亚。
莫尔斯电码
莫尔斯电码是美国人艾尔菲德·
维尔发明的,由点(·
)、划(—)两种符号组成。
。
一点为一基本信号单位,一划的长度=3点的长度。
在一个字母或数字内,各点、划之间的间隔应为两点的长度。
字母(数字)与字母(数字)之间的间隔为7点的长度。
短音念作"
滴(di)"
长音念作"
答(da)"
这种代码可以用一种音调平稳时断时续的无线电信号来传送,通常被称做连续波(ContinuousWave),缩写为CW。
它可以是电报电线里的电子脉冲,也可以是一种机械的或视觉的信号(比如闪光)。
这是一个CW通讯的例子,发生在电台甲(s1)和电台乙(s2)之间:
s1:
CQCQCQdes1K[呼叫任何人(CQ),这是(de)s1,结束(K)。
]
s2:
s1des2K(呼叫s1,这是s2,结束)(现在两个电台就建立通讯连接了)
s1:
SK(再见。
)
)
二、无线电知识
1.无线电波的划分
名称
f
λ
应用
低频(LF)
30~300KHZ
10000~1000m
导航、通信
中频(MF)
3000~3000KHZ
1000~100m
广播
高频(HF)
3~30MHZ
100~10m
电报、广播
基高频(VHF)
30~300MHZ
10~1m
雷达、电视、无线电导航
特高频(HF)
300~3000MHZ
100~10cm
雷达、导航、电视、中继
特高频(SHF)
3G~30GHZ
10~1cm
极高频(EHF)
30G~300GHZ
1cm~1mm
λ=3x108/f(m)λ—波长,f—频率。
无线电管理委员会——无线电管理机构。
国际电信联盟ITU。
1865年5月17日(国际电信日),法、德、俄、意、奥等20个欧洲国家的代表在巴黎签订了《国际电报公约》,国际电报联盟(InternationalTelegraphUnion,ITU)也宣告成立。
1906年,德、英、法、美、日等27个国家的代表在柏林签订了《国际无线电报公约》。
1932年,70多个国家的代表在西班牙马德里召开会议,将《国际电报公约》与《国际无线电报公约》合并,制定《国际电信公约》,并决定自1934年1月1日起正式改称为“国际电信联盟”(InternationalTelecommunicationUnion)。
2.无线电波的传播方式
(1)地波。
沿地球表面传播的无线电波。
受高山阻碍,地面吸收,衰减较快,传播不远,几十公里。
故中波一般只收到本地(省、市)电台。
中央台是转播的。
长波和中波,
(2)天波。
也即电离层波。
地球大气层的高层存在着“电离层”。
无线电波进入电离层时其方向会发生改变,出现“折射”。
因为电离层折射效应的积累,电波的入射方向会连续改变,最终会“拐”回地面,电离层如同一面镜子会反射无线电波。
我们把这种经电离层反射而折回地面的无线电波称为“天波”。
高空电离层反射回地面,再反射到电离层,短波。
远距离传播。
受季节、昼夜、地理环境影响较大。
晚上收短波效果好于白天。
有衰落现象。
业余无线电台用短波。
通过国际公法,在1.8MHz至250GHz的无线电频谱区间为业余无线电爱好者开辟了23多个频段。
全世界现有注册的业余无线电爱好者290万。
国际业余无线电联盟。
中国无线电运动协会于1984年代表中国加入国际业余无线电联盟。
(3)空间波。
由发射天线直接到达接收点的电波,被称为直射波。
有一部分电波是通过地面或其他障碍物反射到达接收点的,被称为反射波。
直射波和反射波合称为空间波。
直线传播,穿电离层。
受地球弯曲表面限制,天线越高,传播越远。
称为视距传播。
超短波、微波。
电视信号传播。
一定距离的两个电视台可用同一频道传播,互不干扰。
4)散射波,当大气层或电离层出现不均匀团块时,无线电波有可能被这些不均匀媒质向四面八方反射,使一部分能量到达接收点,这就是散射波。
3.无线电信号的传送
传送语言、音乐、图像。
音频、视频信号变为电讯号→发射无线→电磁波。
要有效辐射电磁波能量,发射无限长度应=1/2电磁波长。
频率越低,天线越长,不能实现。
必须用高频电磁波。
将音、视频信号调制到高频信号上。
使高频电磁波“含有”音、视频信号的成分。
⑴调幅方式(AM)
高频振荡信号(等幅信号)的振荡随音频信号电压的变化而变化。
被调幅后的高频振荡信号的振幅路线(正、负峰点连成轮廓线),与音频变化规律一致。
称调幅波。
中、短波广播。
电视图像用调幅方式。
频宽不宽(4.5KHZ),高音不足。
⑵调频方式(FM)
高频振荡信号的频率随调制信号的幅度的变化而变化。
调频广播,电视伴音信号。
频带宽,音质好。
调频传送立体声。
另有调相(位),用于电视中某些控制信号的传送。
4.无线电波的接收
收音机为例。
组成:
天线—接收空间无磁波,产生感应电动势。
调谐电路—选择不同频率的电台信号。
提高灵敏度和选择性。
常用LC谐振电路。
调节C的大小,接收不同频率的电台。
检波电路—即解调。
从高频信号中分离出音频信号。
常用晶体二极管。
音频放大电路—音频信号电压功率放大后送喇叭发声。
三、直放式收音机
早期有一种无电源收音机。
我国到1950~60年代,还是业余爱好者的入门制作,即矿石收音机。
能量全靠天线吸收电波。
(据说在发射天线附近,用简单天线吸收的,电波能量,足以点亮一只灯泡)。
简单、价廉、不耗能,适应中小学生。
具有收音机所有基本组成部分。
天线要架得高,还要埋一个地线。
易混合。
单调谐回路,收2~3个台。
矿石(天然半导体二极管)具有单向导电性,调幅波被削去一半,再利用电容C1(实际上可不用,耳机线圈即有分布电容)的充放电作用,把音频信号分离出来。
实际上检波后的信号可看作低频与高频信号的加。
因电容的高频率抗小,将高频信号傍路滤波,音频信号通过耳机。
直放式即在矿石机的基础上加放大电路。
右图。
检波前对高频信号放大即高放。
缺点是接收范围内高、低频端的放大量不一致。
频率高时、放大下降。
收高、低频端的电台效果很不一致。
受元器件、电路的限制,做不到一致。
如晶体管的放大系数β随频率f升高而下降。
灵敏度不均匀。
短波的差别更大。
直放式有一种提高灵敏度、选择性的方法——再生电路。
利用正反馈,高放输出的一部分反馈到输入端,增强其输入信号,,使放大倍数大为提高。
但稳定性变差,不易调整,易产生自激荡振、啸叫声。
较适于爱好者制做。
为节省元器件(初期不管电子管、晶体管,相对人们的收入来说均是非常昂贵的),降低成本,产生了一种来复式电路。
如一只高频三极管兼高频放大和低频放大。
利用电感线圈“通高频阻低频”的特性,使高、低频信号分流、互不干扰。
1960’S以前,流行电子管式。
又分直流式和交流式。
直流是用电池供电、甲电(1.5~3V)供电子管灯丝,乙电(22.5~45V)供电子管阳极,电池笨重、价高。
可携带。
交流式用交流供电,交流供灯丝(6.3V),整流滤波为直流供阳极(250V)。
60’S~70’S,过渡到晶体管为主。
国内30’S日货充斥市场,质量低劣。
40’S美货。
50’S国产。
四、超外差式接收机
(一)概述
为克服直放式高低频端放大不一致灵敏度不均匀,对元器件及电路要求高的问题,出现一种超外差式接收电路。
超外差电路将外来信号统一变成一个固定频率的信号进行放大。
此频率即为中频。
调幅收音机中频为465KHZ(调频为10.8MHZ,电视为38MHZ)收音机接受不同频率的信号都具有相同的放大能力。
中放电路还能根据外来信号的强弱自动调整放大倍数,使弱信号得到增强,强信号放大倍数减少,对不同强弱的电台接受效果趋于一致。
中频信号比接收的电台信号频率低,采用一般放大电路即较大放大倍数、灵敏度高。
中频放大电路采用调谐回路,具有选频作用。
只放大465KHZ信号,抑制其他信号,又提高了选择性。
二级中放的超外差收音机有5个调谐回路,效果优于直放式。
1900年马可尼发现调谐回路,提高了灵敏度和选择性。
但高频放大电路带来一系列困难。
调谐困难、结构复杂,易出现前后极反馈。
1900∽1910年间进展缓慢。
1912年,美•阿姆斯特朗提出超外差接收原理。
源于费辛敦的“外差法”。
1901年,费辛顿。
为了使人可听到滴滴答答的电码声提出外差法。
在电报接收机中预先产生一个频率比接收信号高一个音频的信号(称为率振信号)f2=f1+音频,f1为接收的无线电信号,经混频后产生一个差频信号即音频信号,就可听到了。
f2-f1=f1+音频-f1=音频。
左:
外差式
右:
超外差式
超外差式,即将超外差式中的“差频”(音频)信号改为超音频。
频率比音频高得多(465KHZ),但仍比接收的外来信号低得多。
此频率即中频。
本机振荡频率自动跟踪外来信号频率,差频始终保持为中频。
一次大战后布,1920’S后生产超外差式收音机。
超外差是一项特大的发明,奠定了现代无线电接受、理论的基础。
以后的电视、微波通行,卫星通信、测、导航、雷达等均用此法。
至今仍有强大生命力。
(二)超外差式收音机组成及工作原理
以组装的9018六管收音机为例,见图纸。
•1。
输入调谐回路
•2。
变频电路]
•3。
中频放大
•4。
检波电路
•5。
自动增益控制电路(AGC)
•6。
低频放大
•7。
功率放大
1、输入调谐回路
磁性棒、线圈、可变电容器。
磁性天线线圈T1的ab段,可变电容器CA组成LC调谐回路,接受电台信号,选台。
串联谐振,选出需要的信号。
2、变频电路
本机振荡:
变频管VT1、变压器T2、CB组成变压器反馈式振荡电路,产生一个高于外来信号频率f1一个中频(465KHz)的等幅振荡信号f2。
混频电路:
由VT1完成。
率振,混频合称变频,由一个管担任,也有分成两个管来完成的。
混频产生多个频率信号:
除差频f2—f1外、还有f2+f1、f2、f1等。
选频电路:
中频变压器T3,谐振于465KHZ,使中频通过,其他信号被抑制。
T3为中频变压器(中周)。
f2对f1的跟踪:
f1=535~1605KHZ(中波),则f2应为535+465=1000KHZ~1605+465=2070KHZ。
理论上应做到差值始终等于465KHZ。
通过双连可变电容器CA、CB同步变化来实现,用并联的半可变电容进行微调。
称“跟踪统调”和“频率复盖”。
3、中频放大级
由中中周T3、T4、中频放大管VT2组成,中频信号,T3、T4选频。
4、检波电路
一般由二本机由极管完成,本机由三极管VT3完成,兼有一定的低频电流放大作用。
VT的发射结(PN结)具有二极管功能,进行检波。
C5傍路高频(中频)成分。
音频成分通过电位器W。
三极管做检波有一定的失真。
5、自动增益控制电路AGC
在检波的同时,形成AGC电压,当接收强台信号时,UAGC较低,反之UAGC较高。
高频小功率管的电流放大倍数β随集电极电流Ic减小而减小。
用检波得到的AGC电压UAGC去控制中放三极管的基极。
收强台时UAGC较低,中放管Ic↓、β↓、中放倍数↓;
收弱台时UAGC较高,Ic↑,β↑,中放倍数较高。
这样强弱台接受效果较一致。
6、低频放大
VT4完成。
W控制大小。
7、功率放大
由输入变压器T5、低频功率放大管VT5、VT6组成甲乙类推挽式功率放大器,OTL方式。
T5为倒相变压器。
当输入信号为正半周时,VT6基极为正,导通;
VT5基极为负,截止。
+3V电源通过喇叭BL、VT6对C9充电,BL通过正半周电流。
当信号为负半周时,反过来,VT5导通,VT6截止,C9通过BL、VT5放电,BL通过负半周电流。
VT5、6轮流导通,BL得到完整的音频电流,而发出不失真的音频信号。
(三)超外差收音机的调整
(1)调各级的静态工作点
VT1变频级0.25~0.4mA
VT2中放级0.4~0.6mA
VT3检波级
VT4低放管2mA
VT5、6功放级1.5mA
电路板上有测量点A、B、C、D,串入电流表测。
本机末配可调电阻,一般电流出入不大,可不调,应将A、B、C、D四点焊接短路。
(2)调中频
用高频信号发出器产生465KHZ信号进行调试,亦可用标准收音机已调好的中频信号进行。
调中T3、T4,至声音最大。
本机的中出厂前已基本调在465KHZ上,不要轻易调动。
(3)调频率复盖
目的是使能接受中波范围535~1605KHZ内的电台。
A、调低端复盖
如已知低频端某电台频率为640KHZ,调拨盘指向640位量(在600~700之间),调振荡线圈T2的磁帽,至声音最大。
B、调高频端复盖
如已知某电台频率为1330KHZ,调拨量至大约1330处,调本机振荡回路微调电容(附于双连可变电容器之上),至声音最大。
上述步骤反复调整1~2次。
(4)统调
统调即跟踪,使双连在任何位置时,f2—f1均等于(接近于)465KHZ。
实际上不可能做到任何位置差频均为465KHZ。
一般调高低端多一点。
A、低端统调
接收低端一个电台,如640KHZ,移动天线线圈在磁棒上的位置,至声音最大;
B、高端统调
接收高端一个电台,如1330KHZ,微调与CA并联的半可变电容(附于双连之上),至声音最大;
反复进行
(1)
(2)步。
⑵高端统调
接受高端一个电台,如1330KHZ,微调与CA并联的半可变电容(附于双连之上),至声音最大;
⑶反复进行
(1)
(2)步
收音机技术指标
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─108MHz。
二次变频技术
镜频干扰:
当振荡频率与外来信号频率相差一个中频频率(465kHz)时,信号通过中频放大器获得放大:
f振-f信=f中,如果外来信号频率比振荡频率高一个中频:
f镜-f振=f中,同样也能通过获得放大。
两式相加可得f镜=f振+2f中,如下图:
|---465kHz---|---465kHz---|
f信f振f镜
例:
f信=550kHz,f振=1015kHz,f镜=1480kHz
二次变频:
先将电台信号变频到第一中频(如10.7MHz),再将该第一中频通过第二次变频变换到通常的465kHz即第二中频。
以15480kHz为例,第一中频为10.7MHz,那么本振频率为26180kHz,镜频为36880kHz,远高于15480kHz,,短波II接收范围在7~22MHz的最高段也还差14MHz,应该是都被抑制了。
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- 第七章 无线电与收音机 第七 无线电 收音机