超外差收音机原理与制作
超外差收音机的原理
超外差收音机的原理
超外差收音机的原理
超外差收音机是一种特殊的收音机，主要用于接收由地面放射台发射的超短波无线电信号。
超外差收音机采用了特殊的“超外差”技术，可以接收超短波频率的电台信号，为用户提供清晰的声音。
超外差技术的原理是，在单边带滤波器中，将两个截止频率分别设置成锁频后，根据电台发送的信号的频率，把分别设置在两端的滤波器中心频率设置成负差值。
这样，信号就会出现“外差”的现象，被设置在滤波器中心频率位置的信号将会有独特的突出，并且外界的噪声也会消失得很快。
超外差收音机的工作原理：
1.超外差收音机在接收时，会将收到的无线电信号转换成低频信号。
2.低频信号经过调制器进行调制，在调音器中转换为超短波波频信号。
3.超外差收音机将信号传送到滤波器中，通过调节滤波器上的中心频率，使信号的“外差”现象可以体现出来，从而获得清晰的声音信号。
4.最后，将信号传到扬声器里，使用户能够收听清晰的声音信号。
- 1 -。
超外差收音机工作原理
超外差收音机工作原理
超外差收音机是一种利用超外差技术实现信号接收的收音机。
其工作原理可以简单分为两个步骤：调频和解调。
在调频过程中，收音机首先将接收到的射频信号通过一个固定频率的振荡器进行混频。
混频是通过将射频信号与振荡器的输出信号相乘，得到两个频率之和和两个频率之差的信号。
其中，射频信号与振荡器的输出信号之和是高频信号，而差频信号则是中频信号。
接下来，由于中频信号的频率相对稳定，可以进行进一步的处理。
接下来是解调过程。
在超外差收音机中，解调是利用一个固定频率的振荡器，将中频信号与其输出信号相乘。
这样，原本以中频信号为载波的调制信号就被转换为低频信号，即基带信号。
这样一来，我们就可以得到原始的音频信号。
总结起来，超外差收音机利用混频和解调的过程实现信号的接收和解码。
通过进行频率转换和信号处理，最终得到了可以听到的声音。
超外差收音机原理与制作培训教材
调制信号 （声音信号）
调制器 ×
调幅信号输出 调制过程(演示)
2020/7/28
载频信号 （高频信号）
长波：f<535kHz 中波：535kHz< f<1605kHz 短波：几MHz< f<10几MHz
二. 无线电广播的接收
无线广播的接收仪器为收音机。在晶体管收音机中，多采用磁性 天线作为接收信号的天线。
中放
检波
音频 放大
功率 放大
可见，直接放大式无变频和中放，而是将接收到的高频信号放大， 直接检波取出音频信号。 超外差收音机先将高频信号通过变频变成中频信号，此信号的频率 高于音频信号频率，其频率固定为465kHz。由于465kHz取自于本地
振荡信号频率于外部高频信号频率之差，故成为超外差。
即：
f中频 f（ 0 本振 f） S（高频调幅信
LC并联谐振回路在其固有振荡频率等于外界某电磁波频率时产生并联谐振， 从而将某台的调幅发射信号接收下来。并通过线圈耦合到下一级电路。
II. 变频电路（BG1、C1B、B2、B3）
作用：将天线回路的高频调幅信号变成频率固定的中频调幅信号。
原理：利用晶体管（BG1）的非线性特性，对输入信号的频率进行合成， 得到多个频率不同的输出信号，并通过选频回路选择所需要的信号。
BG3截止， C5、C11放电，放电时间常数远大于充电时间常数，
这样在放电时C5上的电压变化不大。在下一个峰点到来时， BG3
导通， C5、C11继续充电…。这样就能将中频信号中包含音频信
息的包络线检测出来。
2020/7/28
V. 低放和功放（BG4、BG6、BG7、B5、B6）
作用：对音频信号的幅度和功率进行放大，推动扬声器。 低放：BG4。 功放：主要有BG6、BG7组成的互补对称功率放大器构成。
超外差收音机的工作原理及仿真
超外差收音机的工作原理及仿真任意的AM已调信号可以表示为Sam(t)=c(t)m(t)，当m(t)=A0+f(t);c(t)=cos(ωct+θ0)，且A0不等于0时，称为常规调幅，其时域表达式为：Sam(t)= c(t)m(t)= [A0 +f(t)] cos(ωct+θ0)超外差接收技术广泛用于无线通信系统中。
图4.9所示是一个基本的超外差收音机的原理框图。
下面以最常见的AM超外差收音机为例来说明。
通常的AM中波广播收音机覆盖的频率范围为540—1700KHz，中频IF频率为455KHz。
商业广播发射采用常规调幅，调制度接近1，且发射功率很大，因此收音机为节省成本、减小体积，一般解调器采用最简单的二极管包络检波。
本地振荡器的典型设置都高于所希望解调的RF信号，即所谓高边调谐。
输入滤波器用于抑止所不希望的信号和噪声，更重要的是去除与期望频率解调中频fIF有关的镜像频率2 fIF信号。
固定的中频IF滤波器用于提高收音机的接收选择性。
通过设计陡峭的滤波器边沿，能使进入解调器的相邻信道的能量最小。
实际电路使用陶瓷滤波器能得到很好的性能，增加一级增益后再检波。
一个基本的AM收音机的系统仿真框图如图4.10所示。
本例主要用于说明超外差AM收音机的工作原理及信号解调过程。
为节省仿真时间，没有按实际的540-1700KHz的频率覆盖范围和455KHz中频（IF）频率设计，而采用了20KHz作为IF。
另外设了30 KHz、40 KHz、50KHz三个载波频率的发射信号（模拟三个电台），模拟调制信号的带宽为5KHz以下。
并设希望接收的频率为第二个电台的频率40 KHz，收音机使用高边调谐，则本振LO应为40+20＝60KHz，且存在一个镜像干扰频率为40+2×20＝80KHz。
整个混频输入与混频输出的频谱搬移过程可以用图4.11表示。
系统采样速率设置为200KHz。
在图4.10的左边对应的是三个AM信号发生器，用来模拟三个电台。
超外差式收音机工作原理
一．基本要求1.接收频率范围：540HZ-----1600KHZ2.不失真功率大于等于50mW3.选择性大于等于10dB4.工艺组装良好二．无线电广播发射图2-1 无线广播信号发射三．系统的电路实现1.接收机电路框图图3-1接收机电路框图组成2.具体电路图3-2 超外差收音机原理图在发射机中，高频已调波电流流过天线后，形成无线电波向外发射（辐射）。
接收机整体过程：1.电台信号被接收天线（调谐回路的一部分）接收，这个信号记为f s2.本振电路产生频率可调的振荡信号，此信号即为f L3.本振信号与电台信号混频，产生固定中频信号4.中频信号经2级放大5.中频信号经检波，还原发射的音频电信号6.音频电信号经低放，功放，推动喇叭声响四．模块电路的原理1.输入调谐回路原理：任何物体都有其本身的自然谐振频率，当外界对其施加的频率等于其自然谐振频率，就发生了共振。
在物理力学上，表现为振动。
在电学，则表现为谐振，即电磁能量的转换。
图4-1输入调谐回路图4-2 高Q线圈由高Q的磁性天线线圈（提高接收机的选择性）、C A、C A’组成输入调谐回路。
谐振于外来信号的频率（调节可变电容C，可使LC的固有频率=电台频率，产生谐振），信号由L0耦合到L0'，传输到变频管。
2.混频图4-3 混频（主要器件：三极管）有频率变换的作用，利用晶体管特性曲线的非线性部分，使输入信号和本机振荡信号同时加到晶体管上，这时在其输出端就会有两种信号的频率之和及差以及其他频率的信号发生。
因为管子的非线性，集电极输出的电流频率成分有：f=p*f L±q*f c（前者为本振信号，后者为调幅信号）。
所以，混频后，要进行选中频。
LC谐振电路完成了这一任务。
在混频器中，比较重要的是直流工作点。
为了产生混频所必须的非线性和最大的混频增益，直流工作点要合适。
直流集电极(或发射极即图中的A点)电流过大时，则出现不发生混频作用或者混频现象效果较低；电流过小时，则混频管对中频成分的放大作用小。
一款超外差收音机原理与制作 (2)29页PPT
四环电阻
电 阻 色 码 系 统
五环电阻
2 2 100 ±5%
颜色 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 黑 金 银 无
第一环 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
第二环 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
第三环 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
乘数 101 102 103 104 105 106 107 108 109 100
B5：输入变压器 B6：输出变压器
第二章 收音机组装与调试
§2.1 基本元器件电阻、电容的识别
1. 电阻（R）
I. 分类： 电阻从原理上分为固定电阻器和可变电阻器（包括可变电位器），从材料上分 为碳膜、金属、金属氧化膜。从制作上又分为线绕、陶瓷（薄膜和厚膜）、水 泥、薄膜、厚膜、玻璃釉等 。
II. 单位： 电阻的基本单位是：Ω （欧姆）此外还有KΩ（千欧）、MΩ（兆欧）。他们之 间的具体换算如下：
特别注意：天线线圈、中周、输入及输出变压器需要处理时应小心， 一般情况下，它们的引线均已镀锡，可不处理。
§2.3 组装、焊接
1. 工具及消耗品：烙铁、镊子、楔口钳、尖嘴钳，螺丝刀、焊锡等。
2. 组装焊接注意事项：
a) 烙铁电源线是否存在漏电隐患！
① 注意安全： b) 烙铁在焊接中温度较高，严禁烫伤他人和自己。也不要
平焊
立焊
⑤ 每次焊接时间在保证焊接质量的基础上应尽量短（5秒左右）。时 间太长，容易使焊盘铜箔脱落，时间太短，容易造成虚焊。
§2.4 调试
在收音机焊接完成后，为了验证电路的工作是否正常，需要对收 音机进行必要的测试，在本次组装过程中，主要的测试工作有（测试 数据在验收时一并上交）：
II. 从大到小
超外差式收音机的制作
超外差式收音机的制作一、ZX-921型超外差收音机电路原理ZX-921型套件为低压全硅管袖珍式八管超外差式收音机，外形尺寸为150×78×38mm。
本机造型新颖、结构简便、用电经济、灵敏度高、选择性好、音质清晰、放音宏亮等特点。
该机电路设计简洁合理，且采用通用元器件，选材、装配、调试、维修都很方便。
外型尺寸：150×78×38mm图6-2-1是ZX-921型超外差式收音机电路原理图，图6-2-2是ZX-921型收音机的印刷电路板图，表6-2-1为该型号收音机的元件清单。
由上述电路图可见，ZX-921型收音机是由8个三极管和2个二极管组成的，其中BG1为变频三极管，BG2、BG3为中频放大三极管，BG4为检波三极管，BG5、BG6组成阻容耦合式前置低频放大器，BG7、BG8组成变压器耦合推挽低频功率放大器。
该机的主要技术指标为：频率范围：中波530～1605kHz中频：465kHz灵敏度：小于lmV／m选择性：大于16dB输出功率： 56mW～140mW电源：1.5V(1.5V干电池一节)(一)调谐、变频电路如图6-2-1所示，L1从磁性天线(磁棒)上感应出的电台信号，经由L1和Cl-A组成的输入调谐回路选择后，只剩下需要的电台信号，该信号耦合给L2，并由L 2送BG1的基极和发射极。
由于调谐回路阻抗高，约为100kΩ，三极管输入阻抗低，约为1～2kΩ。
要使它们的阻抗匹配，使信号输出最大，就必须适当选择L1与L2的圈数比，一般取L1为60～80圈，L2取L1的十分之一左右。
表6-2-1ZX-921型超外差式收音机元件清单电阻器可用范围R3：62Ω～150Ω R9：470Ω～680Ω R2：1K～1.5K R15：3K～5.1K R4、13：18K～22K电容器可用范围C3：6800PF～0.1u C14、15：0.01u～0．033uC10、13：1u～4.7u C4：4.7u～l0u三极管β值分色点标记：黄40～55倍、绿55～80倍、兰80～120倍、紫120～180倍、灰180～270倍、白270～400倍电阻值色标数黑棕红橙黄绿蓝紫灰白0 l 2 3 4 5 6 7 8 9以改变输人回路的高端谐振频率，使之始终低于本机振荡频率465kHz。
超外差式收音机
超外差式收音机的制作超外差式收音机。
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465KHz)，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。
六超外差式电路，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LM386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。
一、电路的工作原理图1是方框图原理电路图。
为了分析方便，它的工作过程如原理电路图，图2。
图1图21、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，T2红色磁芯 T3白色磁芯 T4黑色磁芯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。
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2020/5/7
IV. 检波电路（BG3、 C8、C9、R9 、W）
ui
BG3
ui
C5Biblioteka R80.01u200
T
W
u0
5K
u0
BG3在电路中的使用相当于一个二极管。
原理：当BG3输入到某一正半周峰值时， BG3
T
导通，C5、C11充电，当BG3的输入电压小于C5上的电压时，
作用：将中频信号进行放大。
要求： 1. 有足够的中放增益（60dB），常采用两级放大； 2. 有合适的通频带（10kHz）； 频带过窄，音频信号中各频率成分的放大增益将不同，将产生 失真；频带过宽，抗干扰性将减弱、选择性降低。
为了实现中放级的幅频特性，中放级都以LC并联谐振回路为负载 的选频放大器组成，级间采用变压器耦合方式。
线圈
次级
LC并联谐振回路f：a
2
1 LC
初级
磁棒
C
CL
磁性天线结构图
电路符号
C
fa
fa= fS
电磁波在LC回路中产生并联谐振
2020/5/7
某台载频
在次级线圈中感生出高频调幅信号 接收到信号
§1.2 超外差收音机的组成框图和工作过程
一. 组成框图
将磁音高中性频将频天放中调线大频幅回和调波信路功幅变号，率信成选作放号中频用大还频、是的原调放选作成幅大台用音波。，是频，中并放信我频将大号国放信音电采大号频压用器通信。的为过号中以绕以 频LC频谐率振在固回磁定路棒为为上4推负6的5动载k次H扬的级z声窄。线器带高圈发放频耦声大和合。器中到，频变可调频有幅级效波抑的制包 络其线他相信同号。
BG3截止， C5、C11放电，放电时间常数远大于充电时间常数，
这样在放电时C5上的电压变化不大。在下一个峰点到来时， BG3
导通， C5、C11继续充电…。这样就能将中频信号中包含音频信
2020/5/7
第一章 超外差式收音机工作原理
2020/5/7
§1.1 无线电广播和接收概述
一.无线电广播
无线电广播是一种利用电磁波传播声音信号的手段。
声音信号 声电转换 调制 发射
f 0.3~3.4kHz 图1—1 无线电广播发射原理框图
调制的作用：
1. 声音信号都是一样的，如果不处理就向空中发射，则所有电台的声音 信号将混在一起，将互相干扰变成杂音而无法接收。因此必须利用调 制将不同信号调制的不同频段上。
3. 由于不论哪一个电台的广播信号，在接收中都变 成固定频率的中频信号在放大，因此，对不同电 台具有大致相同的灵敏度。
2020/5/7
§1.3 咏梅Q/GST57-90型超外差收音机工作原理 1. 电原理图
接收回路 变频电路 中频放大 检波
低放
功放
u
u
u
u
u
t
t
t
t
t
2020/5/7
2. 电路工作原理 I. 接收回路（C1A、B1）
465kHz 1000~2070kHz 535~1605kHz
2020/5/7
超外差式的优点：
1. 中放可采用窄带放大器。可以较容易地实现很高 的增益，工作也比较稳定。能获得较高的灵敏度 和稳定性。直接放大式的高放必须采用宽带放大 器，在增益要求较高的情况下其实现较为困难， 而工作也不稳定。
2. 中放级采用窄带放大器，经多个谐振回路选择。 有较强的选择性和较高的信噪比。
B2 BG1
B3
f0' = 465kHz
fs
f中频= f0 - f s =465kHz
直流、f0、fs 、f0 - fs 、f0
f0
C1B
+ fs 、2f0 、2fs ……
在超外差收音机中，用一只晶体管同时产生本振信号和完成混频工作，这种电 路称为变频。
2020/5/7
III. 中频放大电路（BG2、 B4）
调制信号 （声音信号）
调制器 ×
调幅信号输出 调制过程(演示)
2020/5/7
载频信号 （高频信号）
长波：f<535kHz 中波：535kHz< f<1605kHz 短波：几MHz< f<10几MHz
二. 无线电广播的接收
无线广播的接收仪器为收音机。在晶体管收音机中，多采用磁性 天线作为接收信号的天线。
输入 电路
变频 电路
中放
检波
音频 放大
功率 放大
u
u
u
u
u
t
t
t
t
t
高频调 幅信号
中频调 幅信号 465kHz
二. 工作过程
2020/5/7
放大的 中频调 幅信号
音频 信号
放大的 音频信 号
三. 特点
超外差式收音机是相对于直接放大式收音机而言的，直接放大式 收音机结构框图如图：
输入 电路
变频 电路
LC并联谐振回路在其固有振荡频率等于外界某电磁波频率时产生并联谐振， 从而将某台的调幅发射信号接收下来。并通过线圈耦合到下一级电路。
II. 变频电路（BG1、C1B、B2、B3）
作用：将天线回路的高频调幅信号变成频率固定的中频调幅信号。
原理：利用晶体管（BG1）的非线性特性，对输入信号的频率进行合成， 得到多个频率不同的输出信号，并通过选频回路选择所需要的信号。
中放
检波
音频 放大
功率 放大
可见，直接放大式无变频和中放，而是将接收到的高频信号放大， 直接检波取出音频信号。 超外差收音机先将高频信号通过变频变成中频信号，此信号的频率 高于音频信号频率，其频率固定为465kHz。由于465kHz取自于本地
振荡信号频率于外部高频信号频率之差，故成为超外差。
即：
f中频 f（ 0 本振 f） S（高频调幅信
2. 低频电磁波传输距离不如高频电磁波，且要求较长的发射天线。通 过调制可以将低频信号变为高频信号。
L 4 2020/5/发7 射天线长度与波长的关系：
调幅（AM） 信号的调制方式： 调频（FM）
调相（PM）
调幅（幅度调制）基本原理：
无线广播采用
调幅: 是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬时变化而变化。也就 是说，通过用调制信号来改变高频信号的幅度大小，使得调制 信号的信息包含入高频信号之中，通过天线把高频信号发射出 去，然后就把调制信号也传播出去了。
2020/5/7
主要内容
第一章 超外差式收音机工作原理
§1.1 无线电广播和接收概述 §1.2 超外差收音机的组成框图和工作过程 §1.3 咏梅Q/GST57-90型超外差收音机工作原理
第二章 咏梅Q/GST57-90型超外差收音机工收音机组装与调试
§2.1 基本元器件电阻、电容的识别 §2.2 组装前的准备工作 §2.3 组装、焊接 §2.4 调试