【我是工程師第三季】收音機(jī)原理學(xué)習(xí)制作
如果是調(diào)頻就只用調(diào)頻,如果是調(diào)幅就只用調(diào)幅,如果兩者都用,太復(fù)雜,結(jié)果肯定失敗,只能用一種,
這頻率范圍是短波收音機(jī)的頻率范圍,查詢一下能做短波調(diào)幅收音機(jī)的芯片,看能不能用上
無(wú)線電廣播中的中波(MW)頻率范圍我國(guó)規(guī)定為535~1605kHz,所以國(guó)產(chǎn)收音機(jī)的中波(MW)接收頻率范圍為535~1605kHz。
短波(SW)及國(guó)產(chǎn)收音機(jī)中的短波頻率范圍
短波是指頻率為3~30MHz的無(wú)線電波。短波的波長(zhǎng)短,沿地球表面?zhèn)鞑サ牡夭ɡ@射能力差,傳播的有效距離短。短波以天波形式傳播時(shí),在電離層中所受到的吸收作用小,有利于電離層的反射。經(jīng)過(guò)一次反射可以得到100~4000km的跳躍距離。經(jīng)過(guò)電離層和大地的幾次連續(xù)反射,傳播的距離更遠(yuǎn)。無(wú)線廣播中的短波(SW)頻率范圍我國(guó)規(guī)定為2~24MHz,有的收音機(jī)又把短波波段劃分為短波1(SW1)、短波2(SW2)…… 超短波及其傳播特點(diǎn) 超短波是指波長(zhǎng)為1~10m(頻率為30~300MHz)的無(wú)線電波。
裝進(jìn)外殼裝上電池帶到室外試了一下,收到好幾個(gè)電臺(tái)并且聲音清晰響亮(今日陰雨天)
圖1-3 裝外殼后
由此看來(lái)調(diào)幅收音機(jī)(AM)受建筑的影響蠻大,手機(jī)自帶的調(diào)頻收音機(jī)(FM)好像不受影響,另外把調(diào)幅收音機(jī)放到窗外也可以收到電臺(tái)。
原本想測(cè)試收音機(jī)工作時(shí)各點(diǎn)的波形然后用仿真軟件進(jìn)行模擬,現(xiàn)在看來(lái)需要把示波器搬到戶外測(cè)試這個(gè)有點(diǎn)麻煩了。
輸入回路既選頻電路,在眾多信號(hào)中與諧振參數(shù)相同的信號(hào)將以最大電壓傳送。
最簡(jiǎn)單的收音機(jī)是礦石收音機(jī)
圖1-6 礦石收音機(jī)
早期的檢波器用的是天然礦石作成因而得名礦石收音機(jī),晶體管出現(xiàn)后鍺二極管替代了礦石,現(xiàn)在習(xí)慣把不用電,電路里只有一個(gè)半導(dǎo)體元件的收音機(jī)稱作礦石收音機(jī)。
礦石收音機(jī)的能量全部來(lái)自于天線所以天線的設(shè)計(jì)很重要,為了提高接受靈敏度和增大輸出音量可增加一級(jí)或多級(jí)有源放大電路構(gòu)成直放式收音機(jī)。
圖1-7 典型單管直放式收音機(jī)
混頻器+本機(jī)振蕩器應(yīng)該是超外差收音機(jī)的核心部分,超外差的原理是本機(jī)震蕩器產(chǎn)生一個(gè)與接收信號(hào)始終相差固定頻率(如465KHz)的等幅信號(hào),本機(jī)震蕩信號(hào)(fL)與接收信號(hào)(fS)混頻后會(huì)產(chǎn)生fL+fS信號(hào)、fL-fS信號(hào)及其它多次諧波,fL-fS 信號(hào)為頻率固定(465KHz)包絡(luò)線與接收信號(hào) (fS)相同的信號(hào)是我們需要的信號(hào),后級(jí)中頻放大電路為選頻放大電路只放大頻率465KHz信號(hào)。
本機(jī)震蕩電路如下圖
圖1-8-1 本機(jī)震蕩電路
本機(jī)震蕩為電感三點(diǎn)式震蕩電路,這種電路可以達(dá)到MHz級(jí)的震蕩頻率而只需一個(gè)9018高頻管。這里的變壓器采用抽頭結(jié)構(gòu)從仿真的結(jié)果看是為匹配阻抗用的。
混頻器原理框圖如下
圖1-8-2 混頻原理框圖
如上圖變頻器由四部分組成:輸入回來(lái)、非線性器件、帶通濾波器、本機(jī)震蕩器。
收音機(jī)中的混頻器是利用三極管的非線性來(lái)實(shí)現(xiàn)的,見(jiàn)下圖
圖1-8-2 混頻原理
設(shè)輸入信號(hào)Vs,本震信號(hào)UL
混頻器伏安特性
代入方程得
上式中包含了頻率差項(xiàng),通過(guò)濾波網(wǎng)絡(luò)后就可得到頻率固定為465KHz差頻信號(hào)。
焊好后的正反面電路
圖2-1-3 焊接后的正反面電路
相對(duì)于上次買(mǎi)的調(diào)幅收音機(jī)這次的只能給個(gè)差評(píng)!在來(lái)料附件中除了一張印有原理圖和原料清單的A4紙外無(wú)其它說(shuō)明,吐槽點(diǎn)有以下幾處:
1、從信號(hào)電路到功放電路是用的同軸線連接,在輸入側(cè)線芯和屏蔽層都有連接處在輸出側(cè)語(yǔ)焉不詳。(如果能A4紙上加上一句話說(shuō)明對(duì)于初學(xué)者還是很有幫助的)
2、雙聯(lián)可調(diào)電容有四個(gè)引腳PCB只有三個(gè)口,中間的兩個(gè)腳可以重疊那么這兩個(gè)腳是要焊在一起還是不焊在一起?如果有文字說(shuō)明一下就不用糾結(jié)了。
3、空芯電感外面的絕緣皮沒(méi)有幫除掉(這個(gè)吐槽有點(diǎn)牽強(qiáng))。
4、板子焊完后發(fā)現(xiàn)多了一個(gè)10pF電容少了一個(gè)15pF,通過(guò)對(duì)比原理圖發(fā)現(xiàn)PCB上把一個(gè)10pF電容錯(cuò)標(biāo)成了15pF。吐槽的是PCB板上只標(biāo)了元件值而不標(biāo)元件編號(hào)。
通過(guò)查閱論文資料發(fā)現(xiàn)待解調(diào)的是調(diào)相信號(hào),之前買(mǎi)的調(diào)頻和調(diào)幅收音機(jī)的原理可能無(wú)法借鑒了。
解相電路好像用的不多沒(méi)有查到相關(guān)資料,有懂得或者有資料的大俠煩請(qǐng)指點(diǎn)一二。根據(jù)資料提供的信息,調(diào)相信號(hào)發(fā)生電路一種是采用可變電容來(lái)實(shí)現(xiàn)另一種是采用將輸入信號(hào)先微分再調(diào)頻的間接法,這里根據(jù)第二種方法用Saber軟件做了個(gè)調(diào)相電路如下:
圖3-1 調(diào)相電路
為驗(yàn)證這種方法得到的調(diào)相信號(hào)是否準(zhǔn)確,用Mathcad軟件將調(diào)相信號(hào)公式描繪出來(lái)進(jìn)行對(duì)比
圖3-2 Saber與Mathcad調(diào)相信號(hào)對(duì)比
如圖3-2 Saber的仿真結(jié)果與Mathcad的公式描述結(jié)果是一致的。那么第一步調(diào)相信號(hào)模擬出了,接下來(lái)該如何解調(diào)這個(gè)信號(hào)就毫無(wú)頭緒了······。
斜率鑒頻器比較典型的是雙失諧鑒頻器
圖4-1 雙失諧鑒頻器
這種電路利用LC的幅頻特性實(shí)現(xiàn)鑒頻,雙失諧可以提高線性度。電路中Q值越高鑒頻的分辨率越好但會(huì)影響線性度,優(yōu)點(diǎn)是成本低缺點(diǎn)是參數(shù)難調(diào)。搭了個(gè)單失諧實(shí)驗(yàn)電路,輸出的電壓幅值有些低大概是Q值不夠高。
上面是用一塊小通信板飛線改裝的性能會(huì)打點(diǎn)折扣,下面是測(cè)試結(jié)果
圖4-6-2 三角波調(diào)制掃頻信號(hào)
如上圖中心頻率1MHz帶寬100Khz(±50KHz)
圖4-6-3 三角波掃頻解調(diào)信號(hào)
輸出信號(hào)1V左右(藍(lán)色曲線),鑒頻靈敏度(鑒頻跨導(dǎo))S=△Vo/△f=20mV/KHz左右,這個(gè)鑒頻靈敏度理論上可以無(wú)限大不受帶寬限制(受電源及芯片精度影響),重新調(diào)節(jié)參數(shù)可使鑒頻靈敏度提高到S=2V/KHz。如上圖所示這種鑒相器的線性度也非常理想接近理論值,因電路是開(kāi)環(huán)的動(dòng)態(tài)特性非常理想,下面是加方波調(diào)制的結(jié)果。
圖6-3-4 方便調(diào)制信號(hào)
6-3-5 方波解調(diào)信號(hào)