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1、2023/1/20,1,哈尔滨师范大学教育技术系,收 音 机 原 理,2023/1/20,2,一、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，以达到无线通讯的目的。调 制:是指用低频信号直接控制高频振荡的某个参数（振幅、频率、相位），使高频信号具有低频信号特性的过程。,调制、解调和变频,2023/1/20,3,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：应用调制
2、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，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，再设法把各路信号分开。三、调制的方式：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。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，再将已调脉冲去调制高频振荡。,2023/1/20,4,（一）调幅,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。,优点：调幅电路具有占用频带窄，线路简单等优点。中短波无线广播均使用这种方法缺点：传输信号效率低，抗干
3、扰能力差,2023/1/20,5,(二)、调频,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。特点：载波振幅的载频随调制信号变化，其振幅不变。,2023/1/20,6,（三）、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制信号规律变化。多用于数字通信系统,2023/1/20,7,四、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，称为解调解调的方式：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：
4、利用非线性元件的伏安特性曲线2、解析近似法：,2023/1/20,8,一、调幅的基本原理与电路,VF为高频振荡信号Vf为低频调制信号L1与C构成并联谐振选频网络,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。,调 幅,2023/1/20,9,1、调幅波的表达式,2023/1/20,10,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：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。,若L1与C构成的并联谐振选频网络的谐振频率为载频上下。因为Ff：直流分量、调制基波、载波的二次谐波、调制信号的二次谐波均被并联谐振选频网络短路,2023
5、/1/20,11,F、F-f、F+f他们的频率等于或接近L1与C构成的并联谐振选频网络的谐振频率，使LC并联谐振网络的阻抗Z0最大，上述频率的电流在回路两端产生的压降V0也最大。,2023/1/20,12,2、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,已调波振幅,已调波频率=载频,2023/1/20,13,2023/1/20,14,(2)调幅度,上式表明调幅波包络幅度的变化程度语言广播m90；电话m100若m1，调幅波包络会出现失真，因避免这种过量调幅.,2023/1/20,15,（3）调幅波的频率,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F+f、
6、上变频F-f三个频率不同的正弦波组成。,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，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；总的频带宽度为最高调制频率的二倍。,2023/1/20,16,实际电路如图：,C1对载波旁路C2对调制信号旁路C3为载波、调制信号旁路偏压使三极管工作在乙类或丙类；即静态使处于零偏或反偏状态。,二、调幅电路,2023/1/20,17,在电路中：放大器集电极电源EC不变，集电极负载不变，基极高频载波VF电压振幅不变。,此时，将低频调制电压vf加到基极，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随调制信号变化
7、的高频信号。,优点：线路简单，调制信号功率小缺点：非线性失真大，功率低，难以得到深度调制,2023/1/20,18,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，但是所需的调幅功率较大,2023/1/20,19,集电极调幅,放大器集电极电源EC不变，集电极负载不变，基极高频载波VF电压振幅不变。,集电极电压随调制电压变化因而其工作状态发生变化，导致集电极电流幅度、形状发生变化，达到调幅目的。,2023/1/20,20,检 波,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。,从
8、图中可以看出检波是一个频率变换的过程，因此必须通过非线性元件完成。同时为了能在所产生许多频率中取出低频调制信号，滤除不需要的频率，检波器还应具有低通滤波的特性。,2023/1/20,21,检波电路中，根据输入的调幅波的大小，可以分为：大信号检波和小信号检波两种方式。,（一）大信号检波当加到检波器的调幅信号幅度较大时（0.5v），二极管运用在伏安特性的线性区域，称为大信号线性检波。,频率变换：二极管D低通滤波：电容C,2023/1/20,22,二极管检波的工作原理,（1）无调幅时（m=0时）,（2）有调幅时（m0时）,只要放电时间常数RLC和二极管D选择合适，检波效果会很好，实际输出波形要比图中
9、的光滑的多，基本和包络线一致。,优点：非线性失真小，但他要求有较大的输入信号。,2023/1/20,23,（3）RL和C的选择,RL和C过小，因引起失真,RL和C过大，引起对角失真,RL和C过小，检波过程中放电太快，造成检波输出波形起伏大，输出变小。故要求电容在载波的一个周期内放电很小，即要求：,RL和C过大，检波过程中放电过慢，输出波形不能紧跟着包络线下降而下降，引起对角失真。为此要求RLC小于调制信号中的最高频率fmax的周期,2023/1/20,24,检波器主要性能要求,1、电压传输系数K大,2、检波失真小检波失真：指输出的低频电压波形和输入的高频电压包络形状的符合程度检波失真主要有两个
10、方面：（1）非线性失真（2）频率失真,提高传输系数：二极管正向电阻小、负载电阻大,2023/1/20,25,小信号平方率检波1、特点是当输入信号幅度较小（0.2V）时，利用晶体管伏安特性的非线性区段来实现检波。即二极管运用在伏安特性曲线的弯曲部分，在整个信号周期内二极管都是导通的。小信号检波器的输出低频电压振幅与输入高频载波电压振幅平方成正比，故称之为平方率检波2、原理图：,和大信号检波电路相比，电路多了一个正偏电源。其作用是使二极管的工作点移到正向特性的弯曲部分，进行小信号检波。,2023/1/20,26,小信号平方率检波非线性失真较大，效率低，输入阻抗小，现已很少采用。,2023/1/20
11、,27,变 频,变频是指将某频率的已调波变成另一频率的已调波，并且在变频的过程中只是改变已调信号的载波频率，而信号的调制类型（调幅、调频等）和调制参数（调幅波的包络线、调频波的频偏）都不变。,从图中可以看出，变频后的调幅信号的载频发生变化而调幅波的包络并没有变化。,2023/1/20,28,变频的作用：1、高频放大增益较低2、对不同电台发出的高频信号难以实现多级放大（1）高频信号辐射能力强，容易使放大电路产生自激，所以高频放大电路一般不超过两级（2）接受频率不同，若要多级放大，则每级的调谐回路必须实现同步调节，这很难做到3、高低端频率信号增益不均匀,2023/1/20,29,超外差接收机方框原
12、理图,接收频率为FA的信号UA,产生频率为FA，的信号UA，,输出频率为FA，-FA的信号UB,2023/1/20,30,变频的原理及电路分析,（一）变频的基本原理,变频也是一个频率变换的过程，因此要实现变频必须使用非线性元件。,2023/1/20,31,电流中出现了原来输入信号中没有的频率成分：,通过选频网络将频率为（F-F）的信号取出,其中VF的振幅与调制信号成正比,2023/1/20,32,（二）变频电路两种形式：（1）用两只三极管分别完成本机振荡和混频作用称为混频器（2）用一只三极管完成本机振荡和混频作用称为变频器混频器的电路形式：,2023/1/20,33,混频器实例：T1为混频级T
13、2为本机振荡器本机振荡器采用电感三点式振荡电路本振信号从发射极注入，高频调幅信号从基极注入电路中采用双联可变电容，使本振频率随着输入调谐回路所选出的信号频率而变化，并始终大致保持高于输入信号频率一个固定中频。,2023/1/20,34,附：收音机原理图,2023/1/20,35,一、调频波与调频电路,1、调频波的基本概念,高频振荡信号的频率按照调制信号规律变化的波形，称为调频波,由图可见，在调频时，载波的瞬时频率将以载波F为中心，随着调制信号向两边偏移，偏移的大小用F表示，它的变化范围仅与调制信号的幅度有关，而与调制信号的频率无关。,调频与鉴频,2023/1/20,36,由上面的分析可知，载波
14、经调频后，调频波的瞬时频率不再保持常数，随调制幅度大小而变化，即,式中K为比例常数，F表示调频过程中高频振荡随调制信号振幅变化产生的最大偏频，F为载波中心频率。,调频波的频谱与调幅频谱一样。由载频F和上下边频Ff组成，频带宽度为2f，称为窄带调频,2023/1/20,37,调频波中含有载频F和上下边频Ff、F2f、F3f等无穷个边频，频带宽度约为2（F+f），称为宽带调频,调制较深时，对于相同调制信号频率，调频波所占据的频带宽度B近似等于最大频偏的两倍，而与调制信号无关。即：B2F或2f(mf+1),例如：电视伴音是以宽带调频方式发送的，设载频F=56.25MHz，伴音信号频率最高为15KHz
15、，最大频偏F=75KHz，该调频波频率变化范围是多大？频带宽度为多少？,2023/1/20,38,调频波的特点1、抗干扰性好各种外界干扰，如工业干扰、雷电干扰等。这些干扰一般只影响信号的振幅，接收时采用限幅器可使干扰消除。2、频带宽调频波在mf1时，频带宽度约为条幅波的mf倍。由于调频波所占频带宽，所以这种调制方式多在频率范围很宽的超高频段或微波段使用。,2023/1/20,39,（二）调频电路,在高频自激振荡电路的调谐回路中接入一种可变电抗的元件，并使其电抗值随着调制信号而变化，从而使载波振荡的瞬时频率按调制信号变化规律线性的改变达到变频目的。,变容二极管：二极管的结电容随电压的变化而变化。
16、高频扼流圈:只允许通过调制信号,2023/1/20,40,鉴频的基本方法,鉴频也称频率检波，它的任务是从调频波中检出调制信号。鉴频与调幅波检波不同，因为调频波属于等幅调频波，它的包络为一条直线。鉴频电路：1、先将等幅调频波转换为幅度按照调制信号规律变化的调频调幅波2、用振幅检波的方式将调频调幅波中的调制信号检出,2023/1/20,41,鉴频实际电路：鉴频电路种类很多：斜率鉴频器、相位鉴频器、比例组鉴频器等等。,LC并联谐振回路工作在失谐的情况下振幅检波：二极管D、R、C,频率的变化转换为振幅的变化，生成调幅调频波然后经振幅检波得到原来的调制信号,2023/1/20,42,2023/1/20,
17、43,万用表是公用一个表头，集电压表、电流表和欧姆表于一体的仪表 万用表的直流电流档是多量程的直流电压表。表头并联闭路式分压电阻即可扩大其电压量程。,万用表的直流电压档是多量程的直流电压表。表头串联分压电阻即可扩大其电压量程。分压电阻不同，相应的量程也不同。万用表的表头为磁电系测量机构，它只能通过直流，利用二极管将交流变为直流，从而实现交流电的测量 在电流接法的基础上,加上电池,分电阻和波段开关，就构成了一个欧姆表.,2023/1/20,44,万用表的使用的注意事项：（1）在使用万用表之前，应先进行“机械调零”，即在没有被测电量时，使万用表指针指在零电压或零电流的位置上。（2）在使用万用表过程
18、中，不能用手去接触表笔的金属部分，这样一方面可以保证测量的准确，另一方面也可以保证人身安全。（3）在测量某一电量时，不能在测量的同时换档，尤其是在测量高电压或大电流时，更应注意。否则，会使万用表毁坏。如需换挡，应先断开表笔，换挡后再去测量。（4）万用表在使用时，必须水平放置，以免造成误差。同时，还要注意到避免外界磁场对万用表的影响。（5）万用表使用完毕，应将转换开关置于交流电压的最大挡。如果长期不使用，还应将万用表内部的电池取出来，以免电池腐蚀表内其它器件。,2023/1/20,45,欧姆挡的使用一、选择合适的倍率。在欧姆表测量电阻时，应选适当的倍率，使指针指示在中值附近。最好不使用刻度左边三
19、分之一的部分，这部分刻度密集很差。二、使用前要调零。三、不能带电测量。四、被测电阻不能有并联支路。五、测量晶体管、电解电容等有极性元件的等效电阻时，必须注意两支笔的极性。六、用万用表不同倍率的欧姆挡测量非线性元件的等效电阻时，测出电阻值是不相同的。这是由于各挡位的中值电阻和满度电流各不相同所造成的，机械表中，一般倍率越小，测出的阻值越小。,2023/1/20,46,万用表测直流时：一、进行机械调零。二、选择合适的量程档位。三、使肜万用表电流挡测量电流时，应将成用表串联在被子测电路中，因为只有串连接才奶使流过电流 表的电流与被测支路电流相同。测量时，应断开被测支路，将万用表红、黑表笔串接在被子断
20、开的两点之间。特别应注意电流抄录能并联接在被子测电路中，这样做是很危险的，极易使万表烧毁。四、注意被测电量极性。五、正确使用刻度和读。六、当选取用直流电流的2.5A挡时，万用表红表笔应插在2.5A测量插孔内，量程开关可以置于直流电流挡的任意量程上。,2023/1/20,47,七、如果被子测的直流电流大于2.5A，则可将2.5A挡扩展为5A挡。方法很简单，使用者可以在“2.5A”插孔和黑表笔插孔之间接入一支0.24欧姆的电阻，这样该挡位就变成了5A电流挡了。接入的0.24A电阻应选取用2W以上的线绕电阻，如果功率太小会使之烧毁。,2023/1/20,48,二极管的简易测试方法,二极管的极性通常在
21、管壳上注有标记，如无标记，可用万用表电阻档测量其正反向电阻来判断（一般用R100或1K档）具体方法如下,硅管：表针指示位置在中间或中间偏右一点；锗管：表针指示在右端靠近满刻度的地方（如图所示）表明管子正向特性是好的。如果表针在左端不动，则管子内部已经断路,硅管：表针在左端基本不动，极靠近位置，锗管：表针从左端起动一点，但不应超过满刻度的1/4（如上图所示），则表明反向特性是好的，如果表针指在0位，则管子内部已短路,2023/1/20,49,晶体三极管的测量：1.万用表选R1k档。2.对NPN型带阻三极管，黑表笔接c极，红表笔接e极;对PNP型带阻三极管,黑表笔接e极,红表笔接c极.测c、e极间正向电阻为。短接b,c极,阻值小于50k时,表明该管是好的3.测b,c极及b,e极间电阻时,红、黑表笔分别接b、c，b、e极测出一组数字，对调表笔测出第二组数字，其数值均较大时表明该管是好的。具体电阻值大小受管内Rb、Re影响而不尽相同。,
