【我是工程师第三季】收音机原理学习制作

如果是调频就只用调频，如果是调幅就只用调幅，如果两者都用，太复杂，结果肯定失败，只能用一种，

这频率范围是短波收音机的频率范围，查询一下能做短波调幅收音机的芯片，看能不能用上

无线电广播中的中波(MW)频率范围我国规定为535～1605kHz，所以国产收音机的中波(MW)接收频率范围为535～1605kHz。 
      短波(SW)及国产收音机中的短波频率范围 
      短波是指频率为3～30MHz的无线电波。短波的波长短，沿地球表面传播的地波绕射能力差，传播的有效距离短。短波以天波形式传播时，在电离层中所受到的吸收作用小，有利于电离层的反射。经过一次反射可以得到100～4000km的跳跃距离。经过电离层和大地的几次连续反射，传播的距离更远。无线广播中的短波(SW)频率范围我国规定为2～24MHz，有的收音机又把短波波段划分为短波1(SW1)、短波2(SW2)…… 超短波及其传播特点 超短波是指波长为1～10m(频率为30～300MHz)的无线电波。

先买了个6管超外差收音机套件回来测试

                                                 图1-1 组装前

                                       图1-2 组装后

装进外壳装上电池带到室外试了一下，收到好几个电台并且声音清晰响亮（今日阴雨天）

                           图1-3 装外壳后

由此看来调幅收音机（AM）受建筑的影响蛮大，手机自带的调频收音机（FM）好像不受影响，另外把调幅收音机放到窗外也可以收到电台。

原本想测试收音机工作时各点的波形然后用仿真软件进行模拟，现在看来需要把示波器搬到户外测试这个有点麻烦了。

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搜s66e收音机套件即可

超外差调幅收音机的原理框图如下

                                      图1-4 超外差调幅收音机原理框图

原理图如下（S66E型）

                                               图1-5 超外差调幅收音机原理图

下面结合仿真谈谈对这个电路的理解。

输入回路既选频电路，在众多信号中与谐振参数相同的信号将以最大电压传送。

最简单的收音机是矿石收音机

                      图1-6 矿石收音机

早期的检波器用的是天然矿石作成因而得名矿石收音机，晶体管出现后锗二极管替代了矿石，现在习惯把不用电，电路里只有一个半导体元件的收音机称作矿石收音机。

矿石收音机的能量全部来自于天线所以天线的设计很重要，为了提高接受灵敏度和增大输出音量可增加一级或多级有源放大电路构成直放式收音机。

                                图1-7 典型单管直放式收音机

混频器+本机振荡器应该是超外差收音机的核心部分，超外差的原理是本机震荡器产生一个与接收信号始终相差固定频率(如465KHz）的等幅信号，本机震荡信号(f_L)与接收信号(f_S)混频后会产生f_L+f_S信号、f_L-f_S信号及其它多次谐波，f_L-f_S 信号为频率固定(465KHz)包络线与接收信号 (f_S)相同的信号是我们需要的信号，后级中频放大电路为选频放大电路只放大频率465KHz信号。

本机震荡电路如下图

   图1-8-1 本机震荡电路

本机震荡为电感三点式震荡电路，这种电路可以达到MHz级的震荡频率而只需一个9018高频管。这里的变压器采用抽头结构从仿真的结果看是为匹配阻抗用的。

混频器原理框图如下

                             图1-8-2 混频原理框图

如上图变频器由四部分组成：输入回来、非线性器件、带通滤波器、本机震荡器。

收音机中的混频器是利用三极管的非线性来实现的，见下图

                              图1-8-2 混频原理

设输入信号Vs，本震信号UL

混频器伏安特性

代入方程得

上式中包含了频率差项，通过滤波网络后就可得到频率固定为465KHz差频信号。

又买回分立元件调频（FM）收音机套件准备学习一下

                                              图2-1-1 分立调频收音机套件

电路原理图如下

                                             图2-1-2 分立元件调频收音机原理图

焊好后的正反面电路

                                                    图2-1-3 焊接后的正反面电路

相对于上次买的调幅收音机这次的只能给个差评！在来料附件中除了一张印有原理图和原料清单的A4纸外无其它说明，吐槽点有以下几处：

1、从信号电路到功放电路是用的同轴线连接，在输入侧线芯和屏蔽层都有连接处在输出侧语焉不详。（如果能A4纸上加上一句话说明对于初学者还是很有帮助的）

2、双联可调电容有四个引脚PCB只有三个口，中间的两个脚可以重叠那么这两个脚是要焊在一起还是不焊在一起？如果有文字说明一下就不用纠结了。

3、空芯电感外面的绝缘皮没有帮除掉（这个吐槽有点牵强）。

4、板子焊完后发现多了一个10pF电容少了一个15pF，通过对比原理图发现PCB上把一个10pF电容错标成了15pF。吐槽的是PCB板上只标了元件值而不标元件编号。

通过查阅论文资料发现待解调的是调相信号，之前买的调频和调幅收音机的原理可能无法借鉴了。

解相电路好像用的不多没有查到相关资料，有懂得或者有资料的大侠烦请指点一二。根据资料提供的信息，调相信号发生电路一种是采用可变电容来实现另一种是采用将输入信号先微分再调频的间接法，这里根据第二种方法用Saber软件做了个调相电路如下：

                                  图3-1 调相电路

为验证这种方法得到的调相信号是否准确，用Mathcad软件将调相信号公式描绘出来进行对比

                                  图3-2 Saber与Mathcad调相信号对比

如图3-2 Saber的仿真结果与Mathcad的公式描述结果是一致的。那么第一步调相信号模拟出了，接下来该如何解调这个信号就毫无头绪了······。

解调FM信号要用到鉴频器，鉴频器可实现频率到幅度的变化可以用微分器来理解（jωrc），输出电压与频率成线性关系。

鉴频方法有几大类：

1. 斜率鉴频器

2. 比例鉴相器

3. 相位鉴频器

4. 锁相环鉴频器

5. 脉冲计数鉴频器

斜率鉴频器比较典型的是双失谐鉴频器

                   图4-1 双失谐鉴频器

这种电路利用LC的幅频特性实现鉴频，双失谐可以提高线性度。电路中Q值越高鉴频的分辨率越好但会影响线性度，优点是成本低缺点是参数难调。搭了个单失谐实验电路，输出的电压幅值有些低大概是Q值不够高。

图2-1-2的分立元件FM收音机用的是比例鉴相器

                                 图4-2 比例鉴相器

相位鉴频器要用到乘法器或加法器

                                        图4-3 相位鉴相器

锁相环鉴相器性能比较好，但有出现失锁的可能。

                                         图4-4 分立元件锁相环鉴相器

脉冲方式参考一种脉冲均值鉴频电路

                                     图4-5 脉冲均值鉴频器

这种电路线性度非常理想据说有高端机上会采用，搭电路实测了一下输出幅度很低换句话就是鉴频灵敏度低，资料中说这种电路一般不超过10MHz。

上面几种鉴频电路的特性可能达不到公司产品的需求，结合它们的特点也设计了一款高线性度、高灵敏度的鉴频器。

                                     图4-6-1 鉴相器实验电路

上面是用一块小通信板飞线改装的性能会打点折扣，下面是测试结果

                              图4-6-2 三角波调制扫频信号

如上图中心频率1MHz带宽100Khz（±50KHz）

               图4-6-3 三角波扫频解调信号

如上图所示这种鉴相器的线性度也非常理想接近理论值，因电路是开环的动态特性非常理想，下面是加方波调制的结果。

                      图6-3-4 方便调制信号

                      6-3-5 方波解调信号