高频电子线路设计

《高频电子线路》

课程设计报告

专业：通信工程

班级：

姓名：

指导教师：

二0一一年十二月二十二日

目录

一、引言...................................................................................................................... - 3 -

二、调幅收音机的设计 ................................................................................................ - 4 -

2.1 无线电广播传输过程的解析........................................................................... - 4 -

2.2 超外差调幅收音机工作原理........................................................................... - 4 -

2.3 超外差收音机各个部分组成.......................................................................... - 6 -

2.3.1 输入回路 ........................................................................................... - 6 -

2.3.2变频级电路 .......................................................................................... - 7 -

2.3.3 中频放大检波及自动增益控制电路..................................................... - 8 -

2.3.4 自动增益控制电路 ........................................................................... - 10 -

2.3.5 前级低频放大电路 ........................................................................... - 10 -

2.3.6 末级功率放大器............................................................................... - 10 -

2.4 部分元件的选择 ......................................................................................... - 10 -

2.4.1 三极管选择...................................................................................... - 10 -

2.4.2 电容的选择...................................................................................... - 11 -

2.4.3 电阻的选择...................................................................................... - 11 -

三、收音机的调试及试听........................................................................................... - 11 -

3.1 调试........................................................................................................... - 12 -

3.1.1 调整各级晶体三极管的静态工作点................................................... - 12 -

3.1.2 调中频............................................................................................. - 12 -

3.1.3 对刻度（调整振荡回路的电感、电容）............................................ - 13 -

3.1.4 调统调（调整输入回路的电感、电容）............................................ - 13 -

3.2 试听........................................................................................................... - 13 -

四、安装过程及故障分析........................................................................................... - 14 -

4.1 安装过程.................................................................................................... - 14 -

4.2 故障分析及解决方案 .................................................................................. - 14 -

五、总结.................................................................................................................... - 14 - 参考文献.................................................................................................................... - 15 -

七管超外差收音机原理与制作

一、设计目的

1、巩固和加深对高频电子线路的理解和运用。

2、进一步提高学生综合运用所学知识的能力。

3、培养学生综合分析问题、发现问题和解决问题的能力。

二、设计要求

1、方案论证，熟悉总体电路原理图。

2、熟悉元器件，熟悉PCB图。

3、用Protel画出原理图和PCB版图。

4、安装调试，测试A、B、C、D、E各点的电流，确定在允许范围后把这些断点

用焊锡短接。

三、可提供的主要电子元器件

三极管、发光二级管、磁棒线圈、、中周、输入变压器、扬声器、电阻器、电解电容、瓷片电容、双联电容、收音机外壳、收音机后盖、双联拔盘及电位器拔盘、耳机插座、磁棒支架、印刷电路等。

四、实践步骤

1、清点材料；

2、二极管、电阻、电容的认识；

3、焊接前的准备工作；

4、元器件的焊接与安装；

5、机械部件的安装调整；

6、收音机故障的排除。

五、实践标准

完成电路制作安装，调试通过，实现其设计要求和功能，电路运行稳定、可靠。

六、设计报告总结

1、收音机原理分析，给出完整的电路原理图。

2、安装调试过程，出现的各种现象，总结经验和体会。

报告正文

一、引言

人类自从发现能利用电波传递信息以来，就不断研究出不同的方法来增加通信的可靠性通信的距离、设备的微形化、省电化、轻巧化等。接收信息所用的接收机，俗称为收音机。目前的无线电接收机不单只能收音，且还有可以接收影像的电视机、数字信息的电报机等。随着广播技术的发展，收音机也在不断更新换代。自1920年开发了无线电广播的半个多世纪中，收音机经历了电子管收音机、晶体管收音机、集成电路收音机的三代变化，功能日趋增多，质量日益提高。20世纪80年代开始，收音机又朝着电路集成化、显示数字化、声音立体化、功能电脑化、结构小型化等方向发展。

1947年，美国贝尔实验室发明了世界上第一个晶体管，从此以后，开始了收音机的晶体管时代。并且逐步结束了以矿石收音机、电子管收音机为代表的收音机的初级阶段。1956年，西德西门子公司研制成了超高频晶体管，为调频晶体管收音机创造了必要的条件。1959年，日本索尼公司生产了第一代调频晶体管收音机。1961年，美国研制了集成电路。随后，1966年，日本利用这一技术设计了世界上第一台集成电路收音机，开始了收音机工业的又一场技术革命，从此收音机向着小型化、系列化、集成化、低功耗、多功能的方向发展。直接放大式收音机所遇到的主要问题是，一个高频放大器很难适应各种不同的工作频率。如果能想办法使高频放大器的工作频率保持不变，那么许多问题就很容易解决了。超外差收音机就是根据这个指导思想设计的。下面主要说明超外差收音机的特点：

超外差式收音机电路结构：超外差式收音机的特点是有频率变换（变频）过程，采用固定调谐的中频放大器。一般包括下面几个部分：变频级、中频放大级、检波级、低频前置放大级、低频功率放大级。其中变频级包括混频器和本机振荡器两个部分。天线接收到的高频调幅信号，经过调谐回路和选择，送入变频级的混频器。本机振荡电路则总是跟踪着接收的信号，产生高一个固定频率的等幅振荡信号，这个信号也送入混频器。送到混频器的两种信号，利用放大器件的非线

性特点产生一种新的差频信号。高频调幅信号经过变频级后，只是变换了载波的频率，而调制规律没有改变，仍然是调幅信号。

当今的广播形式多样化，调频广播受到数字广播、网络等多媒体广播的挑战，但从传播的有效性来看，数字广播、网络多媒体广播等受地域、传输距离、设备成本等因素的限制，目前还没有给调频立体声广播构成很大的威胁。但听友的追求又永无止境，接收的台越多，选择性越大，但本地电台毕竟有限，这就是调频远程接收的由来。

二、调幅收音机的设计

2.1 无线电广播传输过程的解析

由输入电路，即选择电路，或称调谐电路把空中许多无线电广播电台发出的信号选择其中一个，送给混频电路。混频将输入信号的频率变为中频，但其幅值变化规律不改变。不管输入的高频信号的频率如何，混频后的频率是固定的，我国规定为465KHZ。

中频放大器将中频调幅信号放大到检波器所要求的大小。由检波器将中频调幅信号所携带的音频信号取下来，送给前置放低频放大器。

前置低频放大器将检波出来的音频信号进行电压放大。再由功率放大器将音频信号放大，放大到其功率能够推动扬声器或耳机的水平。由扬声器或耳机将音频电信号转变为声音。

2.2 超外差调幅收音机工作原理

超外差式收音机主要由输入电路、混频电路、中放电路、检波电路、前置低频放大器、功率放大电路和喇叭或耳机组成。工作原理图如下：

七管超外差式收音机电路原理图

七管超外差式收音机电路整机图

七管超外差式收音机元器件布局

2.3 超外差收音机各个部分组成

2.3.1 输入回路

从磁性天线感应的调幅信号送入C1a、C2和L1组成的输入回路进行调谐，选出所需接收的电台信号，通过互感耦合送入变频管T1的基极。

收音机输入回路的任务是接收广播电台发射的无线电波，并从中选择出所需电台信号。输入回路是由收音机内部的磁棒天线线圈与调台旋钮相连的可变电容CA构成的LC调谐电路，如图2-2所示。调节可变电容 CA可使 LC 的固有频率等于电台频率，产生谐振，以选择不同频率的电台信号。再由L2耦合到下一级

变频级。

输入回路的各个部分电路图如下所示：

输入回路图

2.3.2变频级电路

变频电路原理图

本机振荡和混频合起来称为变频电路。变频电路是以VTl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465KHz 的中频信号。

混频示意图:

如图所示VTl、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Cl对高频信号相当短路，Tl 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VT1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VT1的发射极上

混频电路由VTl、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VTl的基极，本机振荡信号又通过C2送到VTl和发射极，两种频率的信号在T1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。

2.3.3 中频放大检波及自动增益控制电路

中频放大检波电路如下图所示：

图2-7 中频放大及检波电路示意图

选频级输出的中频信号由V2的基极输入并进行放大，中放电路中的负载是中频变压器B4和谐振电容C。它们也是并联谐振在中频465kHz。中频信号进行中频放大器放大以后，再送给检波以得到所需的音频信号，经功率放大输出，耦合到扬声器，还原为声音。

VT2、VT3为中放管。T2、T3为中频变压器，因谐振频率为465 kHz，故简称“中周”。电路作用是放大465 kHz的中频信号，提高灵敏度和选择性。

收音机检波电路的任务是把要接收的广播电台音频信号从中频载波中“取下来”，以达到接收的目的。实际电路中采用一个三极管将基极和集电极连在一起，用基极和发射极来从当一个二极管。它的作用是对中频载波信号进行检波，检波后的残余中频及高次谐波再通过C16、C17、R10组成高频滤波电路滤除，最后把取出来的音频信号经电容耦合到低放级放大。RP为检波负载。电路作用是利用VD的单向导电性，取出中频调幅信号中的音频信号，以便放大和声音还原。

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，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。保证中频信号不随电台信号强弱而变化，趋于稳定

2.3.4 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，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。保证中频信号不随电台信号强弱而变化，趋于稳定

2.3.5 前级低频放大电路

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

2.3.6 末级功率放大器

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。

2.4 部分元件的选择

2.4.1 三极管选择

变频管的截止频率f应比实际最高频率高出2～3倍以上。各级三极管的穿透电流ICEO都应该尽量小，对于β的选择，一般希望选大些，特别是第一中放管的β值应选大于100，但不宜过大（容易引起自激），应根据实际需要选配适当的β值。可以全部选用中等β值（60～80）配套，或采用β=80～120的与

30～60的配成一套（电源电压不高，功率管ICEO即使稍大些也可用）。

2.4.2 电容的选择

高频部分的电容耦合电容和旁路电容在0.01～0.047μF间选用。变频管的振荡耦合电容和基极旁路不能过大或过过小，否则，因容值过大引起间歇振荡，过小引起低端停振现象，应根据振荡频率f估算所涉及回路的时间常数选取该电容。中频槽路电容误差可允许 5%～ 10%（通常中周TTF系列配200pF电容）。

电解电容允许误差不作要求，但要注意其耐压值，有较高的绝缘电阻。本机振荡回路并联的微调电容，可采用具有负温度系数的拉线电容。

2.4.3 电阻的选择

电阻是用来描述导体对电流的阻碍作用大小的，而导体对电流的阻碍作用总是存在的，因此，导体的电阻总是存在的，不会因为导体两端没有加电压，或者没有通电流，它就没有对电流的阻碍作用，就没有电阻。只是在没加电压或没通电流时，导体没有起到阻碍电流的作用而已。因此，一个导体，无论它是否加电压和通电流，也无论给它加多大电压和通多大的电流，它的电阻都不会改变。或者说电阻是导体本身的一种性质。

色环电阻是应用于各种电子设备的最多的电阻类型，无论怎样安装，维修者都能方便的读出其阻值，便于检测和更换。但在实践中发现，有些色环电阻的排列顺序不甚分明，往往容易读错，在识别时，可运用如下技巧加以判断：先找标志误差的色环，从而排定色环顺序。最常用的表示电阻误差的颜色是：金、银、棕，尤其是金环和银环，一般绝少用做电阻色环的第一环，所以在电阻上只要有金环和银环，就可以基本认定这是色环电阻的最末一环。

三、收音机的调试及试听

收音机装焊完成后，必须先检测装焊有无问题，如用万用表测量整机工作电流和各工作点电压来判断电路工作是否正常。一台不经过调整的收音机可能收不到电台或声音很小，要提高收音机的灵敏度、选择性和收听频率范围，还必须经过调整。在通电调试之前，要对照印刷电路图认真检查元器件有无错漏的地方，焊点之间有没有短路现象，元器件引线之间有无相碰现象等。

3.1 调试

调试前的检查:

（1）检查三极管及其管脚是否装错，振荡变压器是否错装中频变压器，各中频变压器是否前后倒装，是否有漏装的元件。

（2）电路中电解电容正负极性是否有误。

（3）印刷线路是否有断裂、搭线，各焊点是否确实焊牢，正面元件是否相互碰触。

3.1.1 调整各级晶体三极管的静态工作点

所谓静态是指收音机未收到任何电台时的状态。晶体三极管的工作状态是否合适，会直接影响整机的性能，严重时甚至使整机不能工作。

所谓工作状态的调整主要是指集电极电流的调整。电路图中有“X”的地方为电流表接入处，线路板上留有四个测量电流的缺口，分别是A、B、c、D四个点，将电位器的开关打开(音量旋至最小即测量静态电流)，用万用表的20mA档测量各点的三极管静态电流是Icl≈0．3mA，Ic2≈0．5mA，Ic4≈2mA，Ic5，6≈1．5mA，测量值与上述值差不多时可用。若测量电流过小，则有可能元器件脱焊或虚焊；若测量电流过大，则有可能焊点之间短路或元器件装配错误，应立即断开电源，否则可能造成元器件的损坏。

当电路正常后，用电烙铁将这四个缺口依次连接，再把音量开到最大，调双连拨盘即可收到电台声音。如果遇到某一级电流太大或太小时首先重点检查这一级三极管的极性和质量，然后检查三极管周围元件是否有问题。

3.1.2 调中频

调节中频使三个中频变压器都准确谐振于465KHZ上。具体操作方法为：将465KHZ的中频调幅波信号输出线的非接地端接入VT1的基极，地线接至电池的负极，将双连电容全旋进去，用无感起子依次调整BZ3、BZ2、BZ1的磁芯位置，以改变其电感量，使声音达最大而且不刺耳。由于前、后级之间相互影响，反复调整几次。

3.1.3 对刻度（调整振荡回路的电感、电容）

调整刻度使双连电容全部旋入至全部旋出时，收音机所接收的信号频率范围正好是整个中波段535KHZ— 1605KHZ。

使收音机接收535KHZ的调幅波信号（将信号输出线的非接地端靠近磁性天线，地线接至电池的负极），将刻度盘旋至535KHZ处，用无感起子调整振荡回路的线圈B2的磁芯位置，以改变其电感量，使声音达最大而且不刺耳。接收1605KHZ 调幅波信号（将信号输出线的非接地端靠近磁性天线，地线接至电池的负极），将刻度盘旋至1605KHZ处，调振荡回路的补偿电容C3（拉线电容），使声音达最大而且不刺耳。由于高、低端之间相互影响，反复调整几次。

3.1.4 调统调（调整输入回路的电感、电容）

调整输入回路的电感和电容值，使本机振荡频率与输入回路频率的差值恒为中频465KHZ。首先，调整收音机使其接收600KHZ的调幅波信号（将信号输出线的非接地端靠近磁性天线，地线接至电池的负极），将刻度盘旋至600KHZ的刻度处，调输入回路的线圈B1在磁棒上的位置，以改变其电感量，使声音达最大而且不刺耳。用蜡烛将线圈B1固定。接收1500KHZ的调幅波信号（将信号输出线的非接地端靠近磁性天线，地线接至电池的负极），将刻度盘旋至1500KHZ的刻度处，调输入回路的补偿电容C2（磁可调电容），使声音达最大而且不刺耳。由于高、低端之间相互影响，反复调整几次。

3.2 试听

如果噪声过大，确认元件、焊接都无问题时，应着重考虑变频级及中频级电路，变频管、中放管的β值是否过大？增益是否过高？振荡过强？如过高、过强，可以考虑在中频变压器的初级并联120 的电阻，在振荡线圈次级并联一只二极管或几十千欧电阻。

（1）试听响度调准电台，试听喇叭声响，在30m2的房间放声响亮，表明达到功率输出要求。

（2）失真度试查声音应柔和动听，音量小时或大时的发音都很圆润。失真度

大的收音机听上去有闷、嘶哑、不自然感觉。

（3）试听灵敏度对准电台方向，从最低端到最高端试收多少个电台。电台多，噪声小为佳，收本省以外较远的或电波较弱的电台声音较响，说明灵敏度高，合格。

四、安装过程及故障分析

4.1 安装过程

在动手焊接前请用万用表将各元件测量一下，做到心中有数，安装时请先装低矮和耐热的元件，然后再装大一点的元件，最后装怕热的元件。电阻的安装：请将电阻的阻值选择好后根据两孔的距离弯曲电阻脚立式或卧式插装，在电路板上插装，高度要统一。瓷片电容和三极管的脚的长度要适中，电解电容紧贴线路板安装。磁棒线圈的四根引线头可以直接用电烙铁配合松香焊锡丝来回摩擦几次即可焊上锡，三个线头对应的焊在线路板上。由于调谐用的双连拨盘安装时离电路板很近，所以在他的圆周内的高出部分的元件脚在焊接前用斜口钳剪掉。喇叭安放挪位后用喇叭压板和螺丝固定。

4.2 故障分析及解决方案

在组装的过程中出现了不少的问题，一个是对元器件的参数和连接方法不是很熟悉，在焊接天线时没有把漆包线表面的漆清理干净，引起接触不良。在焊接时有些元器件虚焊。当把收音机组装好后，测试A B C D E各静态工作点电流在正常范围内，工作正常，当把这几点连接后，收音机没有声音，经过检查发现是D点虚焊，接触不良。把收音机组装好，也有声音，但声音不大，灵敏度不高，通过调整中周，使各级放大都是中频，提高了收音机的灵敏度和稳定性。

五、总结

在本次课程设计中，我们通过动手实践操作，进一步学习和掌握了有关高频原理的有关知识，特别是动手操作（焊接与调试）方面，加深了对调幅收音机原理及调试技术的认识，进一步巩固了对高频知识的理解，掌握简单电子产品的设计、制作、调试的方法。在设计时根据课题要求，复习相关的知识，查询相关的

资料。根据实验条件，找到适合的方案，找到需要的元器件及工具，进行实验。这次的高频课程设计重点是通过实践操作和理论相结合，提高动手实践能力，提高科学的思维能力，更在一周的时间了解了更多的有关调幅收音机的知识，使知识更加丰富，使自己更加充实。

与此同时，也锻炼了我们的做事耐心度和细心以及动手操作能力，我们能够在短短几天的时间内完成设计任务，相信这对以后在社会上工作和学习会有很多帮助，让我们能更好的进入工作状态。最重要的是，这次课程设计也增加了我们对问题的研究和探讨，在我们以后的学习中会有更多的帮助。高频电子线路作为我们的主要专业课之一，虽然在大三开学初我们对这门课并没有什么兴趣，觉得那些程序枯燥乏味，但在这次课程设计后我们发现自己在一点一滴的努力中对高频的兴趣也在逐渐增加。

通过这次课程设计，我认为要做好一个课程设计，就必须做到：在设计程序之前，对所用的调幅收音机内部结构有一个系统的了解，知道该收音机内需要哪些元器件；要有一个清晰的思路和一个完整的焊接流程图；在设计程序时，不能妄想一次就将整个电路板焊接好，要认真仔细，养成做事有耐心的好习惯，一个产品的焊接调试的完美与否不仅仅是实现功能，而应该让人一看就能看出你的动手能力。在设计课程过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。

在完成高频调幅收音机课程设计后,我发现我还有许多不足之处,在焊接的时候肯定有小的错误，要不然肯定能收到电台的。通过这次课程设计，我的动手能力又得到了一次进步，在对我以后的工作肯定会有好的帮助。

参考文献

[1] 王格能.电子产品设计指导.电子工业出版社.2004,第二版.

[2] 樊昌信.通讯原理.国防工业出版社.2006,第二版.

[3] 邱关源.电路.高等教育出版社.2005,第一版.

[4] 高吉祥.高频电子线路.电子工业出版社.2007,第二版.