通信原理实践论文

目录

通信系统 (2)

分类 (2)

一、调制原理 (3)

1．调制 (3)

2．解调 (6)

3．调幅、抑制载波调幅及其解调波形 (6)

收音机 (7)

一. 最简单收音机原理 (7)

二. 超外差收音机原理 (7)

三. 9018-2袖珍型收音机电路的工作原理 (9)

①输入调谐电路 (9)

②变频电路 (10)

③中频放大电路 (10)

④检波和自动增益控制电路 (11)

⑤前置低放电路 (11)

⑥功率放大器(OTL电路) (11)

⑦检波原理 (11)

收音机焊接 (12)

一、焊接器材 (12)

二、安装说明 (12)

1. 元件说明 (12)

2.安装顺序 (12)

三、电路调试 (14)

心得体会 (15)

参考文献 (15)

通信系统

通信系统（communication system）至少包含发送和接收两大部分，用于可靠地传输和/或交换信息的系统。

通信科技（一级学科）；通信原理与基本技术（二级学科）

用以完成信息传输过程的技术系统的总称。现代通信系统主要借助电磁波在自由空间的传播或在导引媒体中的传输机理来实现，前者称为无线通信系统，后者称为有线通信系统。当电磁波的波长达到光波范围时，这样的电信系统称为光通信系统，其他电磁波范围的通信系统则称为电磁通信系统，简称为电信系统。由于光的导引媒体采用特制的玻璃纤维，因此有线光通信系统又称光纤通信系统。一般电磁波的导引媒体是导线，按其具体结构可分为电缆通信系统和明线通信系统；无线电信系统按其电磁波的波长则有微波通信系统与短波通信系统之分。另一方面，按照通信业务的不同，通信系统又可分为电话通信系统、数据通信系统、传真通信系统和图像通信系统等。由于人们对通信的容量要求越来越高，对通信的业务要求越来越多样化，所以通信系统正迅速向着宽带化方向发展，而光纤通信系统将在通信网中发挥越来越重要的作用。

来自信源的消息（语言、文字、图像或数据）在发信端先由末端设备（如电话机、电传打字机、传真机或数据末端设备等）变换成电信号，然后经发端设备编码、调制、放大或发射后，把基带信号变换成适合在传输媒介中传输的形式；经传输媒介传输，在收信端经收端设备进行反变换恢复成消息提供给收信者。这种点对点的通信大都是双向传输的。因此，在通信对象所在的两端均备有发端和接收设备。

分类

通信系统按所用传输媒介的不同可分为两类：①利用金属导体为传输媒介，如常用的通信线缆等，这种以线缆为传输媒介的通信系统称为有线电通信系统；

②利用无线电波在大气、空间、水或岩、土等传输媒介中传播而进行通信，这种通信系统称为无线电通信系统。光通信系统也有“有线”和“无线”之分，它们所用的传输媒介分别为光学纤维和大气、空间或水。

通信系统按通信业务（即所传输的信息种类）的不同可分为电话、电报、传真、数据通信系统等。信号在时间上是连续变化的，称为模拟信号(如电话)；在时间上离散、其幅度取值也是离散的信号称为数字信号（如电报）。模拟信号通过模拟－数字变换（包括采样、量化和编码过程）也可变成数字信号。通信系统中传输的基带信号为模拟信号时,这种系统称为模拟通信系统;传输的基带信号为数字信号的通信系统称为数字通信系统。

通信系统都是在有噪声的环境下工作的（图中集中以噪声源表示）。设计模拟通信系统时采用最小均方误差准则，即收信端输出的信号噪声比最大。设计数字通信系统时，采用最小错误概率准则，即根据所选用的传输媒介和噪声的统计特性，选用最佳调制体制，设计最佳信号和最佳接收机。

一般由信源（发端设备）、信宿（收端设备）和信道（传输媒介）等组成，被称为通信的三要素。

图一

一、调制原理

在通信系统中，信号从发射端传输到接收端，为实现信号的传输，往往要进行调制和解调：

高频信号容易以电磁波形式辐射出去

多路信号的传输——频分复用

相关课程中讲解“调制与解调”的侧重点不同：

“信号与系统”——应用傅里叶变换的性质说明搬移信号频谱的原理；

“通信原理” ——研究不同的调制方式对系统性能的影响；

“通信电子电路”——调制／解调电路的分析。

1．调制

调制: 将各种数字基带信号转换成适于信道传输的数字调制信号(已调信号或频带信号)；

调制的分类 按载波分为正弦型信号作为载波，脉冲串或一组数字信号作为载波 连续性 模拟（连续）调制

数字调制

模拟调制是数字调制的基础

调制就是用基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调信号传输，而解调是调制的反过程，通过具体的方法从已调信号的参量变化中将恢复原始的基带信号。

频域定义：

调制就是将基带信号的频谱搬移到信道通带中或者其中的某个频段上的过程，而解调是将信道中来的频带信号恢复为基带信号的反过程.

根据所控制的信号参量的不同，调制可分为：

调幅，使载波的幅度随着调制信号的大小变化而变化的调制方式。 调频，使载波的瞬时频率随着调制信号的大小而变化，而幅度保持不变的调制方式。

调相，利用原始信号控制载波信号的相位。

调制的目的是把要传输的模拟信号或数字信号变换成适合信道传输的信号，这就意味着把基带信号（信源）转变为一个相对基带频率而言频率非常高的代通信号。该信号称为已调信号，而基带信号称为调制信号。调制可以通过使高频载波随信号幅度的变化而改变载波的幅度、相位或者频率来实现。 幅度调制（抑制载波的振幅调制，AM-SC ）

相乘

)

(t g 0

cos ωt g t f 0

cos )()(ω=

频谱结构

t

0cos ω0

ω)(=>ωωωG m 时，O

()

t g t g t f 0

cos )()(ω?=ω

ω>>0O

cos ω]

)()(2

1

)(00ωωωωω++-=G G F O

()t g cos ω

?(ω

F ω

-ωωω-0ω

ω+0A

A

O

2．解调

将已调信号恢复成原来的调制信号的过程。

调制过程用于通信系统的发端。在接收端需将已调信号还原成要传输的原始信号，也就是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接受者（信宿）处理和理解的过程。该过程称为解调。

频谱

3．调幅、抑制载波调幅及其解调波形

2(4

1

)2(41)(21)(0

00ωωωωωω++-+=F G G G ]t t g t t g t g 00202cos 1)(21cos )()(ωω+=

=[]

t F

0cos ωω-ω)

(πωω-ω

ω

ω-0ω

ω+0ω

)(ω(π

∞

∞

2ω2ω-A

ω

ωω(0

ωG A

A

ω

(ω

G ()

t g t

0cos ω()t

t g 0cos ω()[]t

t g A 0cos ω+

收音机

一. 最简单收音机原理

图1中LC谐振回路是收音机输入回路，改变电容C使谐振回路固有频率与无线电发射频率相同，从而引起电磁共振，谐振回路两端电压VAB最大，将该电波接收下来。经高频放大电路放大后，通过由二极管D和滤波电容C1构成的检波电路，将调幅信号包络解调下来，得到调制前的音频信号，再将音频信号进行低频放大，送到喇叭，就完全还原成可闻的声波信号。

这就是最简AM收音机（也称高放式收音机）的工作原理，它简单，但可行性、可使用性太差，不适合日常使用。由于高放式收音机中高频放大器只能适应较窄频率范围的放大，要想在整个中波频段535kHZ—1605kHZ获得一致放大是很困难的。因此用超外差接收方式来代替高放式收音机

图1 最简单的收音机组成框图

二. 超外差收音机原理

所谓超外差式，就是通过输入回路先将电台高频调制波接收下来，和本地振荡回路产生的本地信号一并送入混频器，再经中频回路进行频率选择，得到一固定的中频载波（如：调幅中频国际上统一为465KHz或455KHz）调制波。

超外差的实质就是将调制波型不同频率的载波，变成固定的且频率较低的中频载波。在广播、电视、通讯领域，超外差接收方式被广泛采用。如图2。

图2 超外差原理

在超外差的设计中，本振频率高于输入频率。用同轴双联可变电容器，使输入回路电容C1-2和本振回路电容C1-1同步变化，从而使频率差值始终保持近似一致，其差值即为中频，即：

如接收信号频率是：

600kHz，则本振频率是1055kHz；

1000kHz，则本振频率是1455kHz；

1500kHz，则本振频率是1955kHz；

由于谐振回路谐振频率，f 与C不成线性变化，因此必须有补偿电容对其特性进行修正，以获得在收听范围内f与C近似成线性变化，保证f本振-f信号=f中频为一固定中频信号。超外差方式使接收的调制信号变为统一的中频调制信号，在作高频放大时，就可以得到稳定且倍数较高的放大，从而大大提高收音机的品质。

比较起来，超外差式收音机具有以下优点：

（1）接收高低端电台（不同载波频率）的灵敏度一致；

（2）灵敏度高；

（3）选择性好（不易串台）。

由于直接放大式收音机的灵敏度比较低，只能接受本地区强信号的电台，接收远地电台的能力较弱，它的选择性差，接收相邻频率的电台信号时存在串台现象。

为了提高灵敏度和选择性，就要采用超外差式收音机。超外差式收音机有别于直放式收音机的特点是它不直接放大广播信号，而是通过一个叫变频级的

电路将接收的任何一个频率的广播电台信号变成一个固定中频信号(我国规定中频频率是4 6 5 KHz)，由中频放大器进行放大，然后进行检波，得到音频信号，最后推动扬声器工作。

9018-2型袖珍收音机，采用典型六管超外差式电路，具有安装调试方便、工作稳定、灵敏度高、选择性好等特点，功放级采用无输出变压器的功率放大器，(OTL电路)，有效率高、频率特性好、声音宏亮、耗电省等特色。是一款值得青少年无线电爱好者动手制作的套件。

三. 9018-2袖珍型收音机电路的工作原理

图3是9018-2袖珍型收音机的电路原理图。为了分析方便，它的工作过程可以画成方框图，如图4。

图3 电路原理图

图4 原理方框图

①输入调谐电路

输入调谐电路由双连可变电容器的CA和T 1的初级线圈Lab组成，是一并联谐振电路，T l是磁性天线线圈，从天线接收进来的高频信号，通过输入调谐

电路的谐振选出需要的电台信号，电台信号频率是f=l／2πLabCA，当改变CA 时，就能收到不同频率的电台信号。

②变频电路

本机振荡和混频合起来称为变频电路。变频电路是以VT l为中心，它的作

用是把通过输入调谐电路收到的不同频率电台信号(高频信号)变换成固定的

465KHz的中频信号。

VT l、T2、CB等元件组成本机振荡电路，它的任务是产生一个比输入信号频率高465 KHz的等幅高频振荡信号。由于C l对高频信号相当短路，T l的次

级Lcd的电感量又很小，对高频信号提供了通路，所以本机振荡电路是共基极

电路，振荡频率由T2、cB控制，CB是双连电容器的另一连，调节它以改变本

机振荡频率。T2是振荡线圈，其初次绕在同一磁芯上，它们把VT 1的等电极输出的放大了的振荡信号以正反馈的形式耦合到振荡回路，本机振荡的电压由T2

的初级的抽头引出，通过C2耦合到VT 1的发射极上。

混频电路由VT l、T3的初级线圈等组成，是共发射极电路。其工作过程是：(磁性天线接收的电台信号)通过输入调谐电路接收到的电台信号，通过Tl的次级线圈Lcd送到VT l的基极，本机振荡信号又通过C2送到VT l和发射极，两种

频率的信号在T 1中进行混频，由于晶体三极管的非线性作用，混合的结果产生各种频率的信号，其中有一种是本机振荡频率和电台频率的差等于465KHz的信号，这就是中频信号。混频电路的负载是中频变压器，T3的初级线圈和内部电

容组成的并联谐振电路，它的谐振频率是465KHz，可以把465KHz的中频信号从多种频率的信号中选择出来，并通过T3的次级线圈耦合到下一级去，而其它信号几乎被滤掉。

③中频放大电路

它主要由VT2、VT3组成的两级中频放大器。第一中放电路中的VT2负载是中频变压器T4和内部电容组成，它们构成并联谐振电路，谐振频率是465KHz，与前面介绍的直放式收音机相比，超外差式收音机灵敏度和选择性都提高了许多，主要原因是有了中频放大电路，它比高频信号更容易调谐和放大。

④检波和自动增益控制电路

中频信号经一级中频放大器充分放大后由T4耦合到检波管VT3，VT3既起放大作用，又是检波管，VT3构成的三极管检波电路，这种电路检波效率高，有较强的自动增益控制(AGC)作用。

AGC控制电压通过R3加到VT2的基极，其控制过程是：

外信号电压↑→Vb3↑—Ib3↑→Ic3↑→Vc3↓通过R3 Vb2↓→Ib2↓→Ic2↓→外信号电压。

检波级的主要任务是把中频调幅信号还原成音频信号，C4、C5起滤去残余的中频成分的作用。

⑤前置低放电路

检波滤波后的音频信号由电位器RP送到前置低放管VT4，经过低放可将音频信号电压放大几十到几百倍，但是音频信号经过放大后带负载能力还很差，不能直接推动扬声器工作，还需进行功率放大。旋转电位器RP可以改变VT4的基极对地的信号电压的大小，可达到控制音量的目的。

⑥功率放大器(OTL电路)

功率放大器的任务是不仅要输出较大的电压，而且能够输出较大的电流。本电路采用无输出变压器功率放大器，可以消除输出变压器引起的失真和损耗，频率特性好，还可以减小放大器的体积和重量。VT5、VT6组成同类型晶体管的推挽电路，R7、R8和R9、R10分别是VT5、VT6的偏量电阻。变压器T5做倒相耦合，C9是隔直电容，也是耦合电容。为了减少低频失真，电容C9选得越大越好。无输出变压器的功率放大器的输出阻抗低，可以直接推动扬声器工作。

⑦检波原理

从已调幅波中恢复调制信息的电路称为解调器或检波器。检波器通常采用二极管检波器。那么检波级的任务是：把所需要的低频信号从调幅中频信号中取出来。典型的二极管检波电路如图（2）示。D为检波二极管，C为检波电容（滤波电容），R为检波电阻。A点为中放级输出的465KHz中频信号，由于二极管具有单向导电性，此种接法是把信号的负半周载去，N点为正半周的中频脉动信号。实验证明，中频脉动信号中包含如下三种成份：465KHz中频信号、音频成份、直流成份。关于检波有两种解释：一种是利用二极管的单向导电性解释，信

号正半周时二极管导通，负半周时二极管截止，波形对称的已调波中频信号经过二极管D之后，把负半周截去，载波成份为中频信号（465KHZ）由电容C滤除，直流信号由音频前置放大级的耦合电容隔直，那么送到音频前置放大级只有有用的音频信号。

收音机焊接

一、焊接器材

二、安装说明

1. 元件说明

①中频变压器（以下简称中周）三只为一套，其接线图见印制板图。T2为振

荡线圈的中周型号为LF10（红色）、T3为第一级中放用的中周（白色）、T4为第二季中放的中周（黑色）。中周外壳初期屏蔽作用外，还起导线的作用，所以中周外壳必须可靠地接地。

② T5为输入变压器，线圈骨架上有凸点标记为初级，印制板上也有圆点作为

标记，器接线图在印制板上可以很明显的看出，安装时不要装反（还可以配合万用表测量进行分辨）。

③三极管 VT5、VT6为9013属于中功率三极管放大倍数大约为180。9014

为低频功放，放大倍数约等于250，9018适合于高频功放，放大倍数约为120。

④电路原理图中所标称的元件参数为参考值，如与实际给出的元件参数有出入需自己灵活掌握。所有元件详细情况见元件清单。

2.安装顺序

先装低矮和耐热元件，然后再装大元件，最后再装怕热元件。

①电阻的安装：先将阻值识别号，可以采用紧贴式和立式。我门要按R１—

—R8的顺序焊接，以免漏掉电阻，焊接完电阻之后我门需要用万用表检验一下各电阻是否还和以前得值是一样（检验是否有虚焊）。

②电容和三极管的安装：先焊接瓷介电容，要注意上面得读数，紧接这就是焊电解电容了，特别要注意长脚是＂+＂极，短脚是＂—＂极。，剪脚长度是适中，电解电容紧贴线路板立式安装焊接，太高会影响后盖的安装。

③由于调谐用的双连拨盘时离电路板很近，所以在它的圆周内的高处部分的元件脚在焊接前先用斜口钳剪去。

④焊接发光二极、喇叭和电池座。

元件清单

三、电路调试

待所有元器件都焊接完成后，测量电流，关掉电位器开关，装上电池（注意正负极）用万用表50mA档表笔跨接在电位器开关的两端（黑表笔接电池负极、

红表笔接开关的另一端）若电流指示小于10mA，则说明可以通电，将电位器打开（音量旋至最小即测量静态电流）用万用表分别依次测量D、C、B、A、四个电流缺口，若测量的数值A点位1mv左右，B点大于A点，大约为1.5mA，C点大于B点，为4.8mV左右，D点位2mV左右即可用烙铁将四个缺口依次连通，再把音量调到最大，调双联拨盘即可收到电台。在安装电路板时注意把喇叭及电池引线埋在比较隐蔽的地方，并且不要影响调谐拨盘的旋转和避开螺丝桩子，电路板挪位后再上螺丝固定。当测量电流不在规定电流值左右要仔细检查三极管极性有没有装错，中周是否装错位置以及虚假错焊等，若测量哪一级电流不正常则说明那一级有问题。

心得体会

通过这次实训，我学习并掌握了晶体管超外差收音机的原理，了解了收音机各个部分的工作方式，通过实践巩固了课堂上学习的理论知识。另外，我还学会了如何识别和使用常见的电子元器件，学会了电烙铁的正确使用方法。

在焊接过程中，我也遇到了元件焊错和虚焊的情况，这给我的调试带来了不少麻烦，但通过我进一步仔细的检查，最终还是解决了所有问题。虽然这次收音机的焊接和调试不是非常顺利，但这为我以后进行类似的工作积累了宝贵经验，可谓从中受益匪浅。

参考文献

1.《通信原理》，樊昌信主编，国防工业出版社，2006年2月第6版.

2.《通信原理》，周炯槃主编，北京邮电大学出版社，2008年6月第3版.

3.《通信原理》，李晓峰主编，清华大学出版社，2008年11月第1版.

4.《现代通信原理》，曹志刚主编，清华大学出版社，2008年3月第2版.

5.《通信原理》黄载禄主编，科学出版社，2006年2月第1版.