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高频课程设计 无线接收、发射系统的设计

2023-07-05 来源:爱问旅游网
吉林工程技术师范学院课程设计论文

第一章 前言

随着电子技术的发展,很多东西已经变得越来越先进,过去很盛行的收音机,现在似乎已经被人淡忘,很少有人在使用,那么收音机的时代真的过去了吗?

最近几年,我国的大小灾难很多,这也让人们发现了收音机是不能被遗弃的,它在社会生活中依然扮演着重要的角色。有一真实的事情,我看到电视上面说,事发头几天很多受灾地方都是停电的,公路也不通,手机不通,电视不能收看,现在收音机也很少,很多灾民都只有守在一起听汽车上面的收音机来了解外面的情况,听到这里我才感觉到在这种危机困难的时候收音机是多么的重要和可靠的救生用品,也许这个时候收音机是他们唯一可以知道外面消息的工具了,太重要了!现在的社会可能每个人都随身带有手机但是很少有人随身带有收音机,所以我今后推荐的手机都要有收音机功能!现在的手机电池又大而且收音机功能又省电!我认为随身携带的手机里面应该都有收音机这种古老但是可能是最可靠的信息传递工具的功能!

在大学期间,我们学到有关收音机的原理,同时也有这个课程设计的机会,让我们能够学以致用,亲手做一个收音机。在这次课程设计中,我们将能更好的掌握收音机的原理。

收音机是现代社会不可或缺的东西,希望人们不要忽视它的用处,更不要忘了在遇难时它也是一个救生的好帮手。

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第二章 系统总体方案设计

2.1 设计目的和要求

2.1.1 设计目的

本次课程设计目的是在修完模拟电路和敢拼电子电路课程后,通过高频电路课程的设计性试验的训练,让学生掌握基本的高频调频发射机、接收机系统的设计方法,加深对所学课程理论知识的理解,培养学生的工程实践能力,应用能力和创新能力。 2.1.2 设计要求

1、掌握调幅发射机、收接收机的基本工作原理。 2、掌握调幅发射机、接收机的调试过程及故障排除。 3、培养学生掌握电路设计的基本思想和方法。 4、培养学生分析问题、发现问题和解决问题的能力。

2.2 系统总体方案设计

S66D型全硅管六管收音机为3V低压全硅管六管超外差收音机,具有安装调试方便、工作稳定、声音洪亮、耗电省等优点。它由输入回路高放混频级,一级中放、二级中放兼检波级,前置级和功放级等部分组成,接收频率范围为535千赫~1605千赫的中波段。主要由输入调谐电路、变频电路、中频放大电路 、检波和自动增益控制电路 、前置低放电路 、功率放大器(OTL电路) 等部分组成。

采用固定的中频调协回路放大信号比直放式更有优点:

(1)由于固定中频频率较底,所以中频放大器的放大量大, 工作稳定,因此收音机灵敏度高。

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(2)外来高频信号都是变成固定频率之后在放大,中频放大的增益不随外来的信号变化而变化,各个信号能够得到均匀放大,这对收音机特别有好处。

S66D型全硅管六管收音机工作原理方框图如下:

输入 回路 混频 中放1 中放2 AGC 检波 前置 低放 功放 本振 图2-1 收音机工作原理方框图

图2-2 收音机各级波形图

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2.2.1 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。

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。

2.2.2 元件清单

表2-1 元件清单

序号 1 名称 三极管 型号规格 位号 9018F或G 2 三极管 9018H VT2、VT3 2支 19 VT1 数量 1支 序号 18 名称 瓷片电容 瓷片电容 223 型号规格 位号 数量 682、103 C2、 各1C1 C4、C5、C7 3 三极管 4 三极管 9013H VT5、VT6 5 发光二极管 3红 LED 1支 2支 9014C VT4 1支 20 瓷片电容 21 收音机前盖 22 收音机后盖 1个 1个 CBM-223 CA 1支 支 3支

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6 磁棒线圈 5*13*55mm 红,白,黑 E型六个引出脚 58mm T1 1套 23 刻度尺`音窗 各1块 7 中周 T2、324 双联拔盘 1个 T3、T4 个 T5 1个 25 8 输入变压器 电位器拔器 1个 9 扬声器 BL 1个 26 磁棒支架 1个 10 电阻器 100欧姆 R6R8R10 、、3支 27 印刷电路 1块 11 电阻器 120欧姆 R7、R9 2支 28 电原理图及装配说明 1份 12 电阻器 330欧姆~1.8K欧姆 R11、R12 各1支 29 电池正负极簧片(3件) 1套 13 电阻器 30K100K 、R4、R5 各1支 30 连线导线 31 立体声耳机 32 双联及投盘 4根 14 电阻器 30K200K 、R3、R1 各1支 RP 1支 3.5mm J 1个 15 电位器 5K(带开关插脚) 2.5*5 3粒 16 电解电容 1~3.3uF、10uF 3 C6,C各1支 5

33 电位器拔盘 1.6*5 1粒

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17 电解电容 100uF C8、C9 2支 34 自攻螺丝 2*5 1粒

2.2.3 元件说明 1、色环电阻的辨认

棕色 1 红 2 橙 3 黄 4 绿 5 蓝 6 紫 7 灰 8 白 9 黑 0 金 银 5% 10% 例如:一个电阻色环如 橙,黑,橙,金,即30000+/—5% 2、中频变压器(简称中周)

T2 为振荡线圈的中周型号为LF10-1(红色) T3为第一级中放的中周型号为TF10-1(白色) T4为第二级中放的中周型号为TF10-2(黑色)

中周外壳除起屏蔽作用外,还起导线的作用,所以中周外壳必须可靠的接地。

T5为输入变压器,线圈骨架上有凸点标记的为初级,安装时不要装反 3、三极管

VT5,VT6为9013属于中功率三极管

VT1,VT2,VT3,VT4,VT5为3DG201或9014,9018属于高频小功率三极管。

VT1选用低值(如黄点或绿点)的三极管,VT2,VT3选用中值(如蓝点或紫点)的三极管,VT4选用高值(紫点划灰点)的三极管。点与色点的对应关系:黄点40-55倍,绿点55-80倍,蓝点80-120倍,灰点:180-270倍,白点270-400倍。

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第三章 工作原理

3.1 超外差式收音机的工作原理

收音机是把广播电台发射的无线电波中的音频信号取出来,加以放大,然后通过扬声器还原出声音。具体讲:从天线(磁棒具有聚集电磁波磁场的能力,而天线线圈是绕在磁棒上)接收到的许多广播电台的高频信号,通过输入回路(为并联谐振回路,具有选频作用)选出其中所需要的电台信号送入变频级的基极,同时,由本机振荡器产生高频等幅波信号,它的频率高于被选电台载波465KHz,也送于变频级的发射极,二者通过晶体管be结的非线性变换,将高频调幅波变换成载波为465KHz的中频调幅波信号。在这个变换过程中,被改变的只是已调幅波载波的频率,而调幅波的振幅的变化规律(调制信号即声音)并未改变。变换后的中频信号通过变频级集电极接的LC并联回路选出载波为465KHz的中频调幅信号,被送到中频放大器,放大后,再送入检波器进行幅度检波,从而还原出音频信号,然后通过低频电压放大和功率放大,再去推动扬声器,还原出声音。超外差式收音机是目前较普及的收音机,电路原理图如图3-1所示:

图3-1 收音机的电路原理图

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上图是无线接收系统的接收电路图,共分为8个部分,分别是接收、高频小信号放大、混频电路和本地振荡电路、中频放大电路、解调电路、推挽电路、低频功率放大器和喇叭。无线电信号的接收,是先用接收天线将收到的电磁波转变为已调波电流,然后从已调波电流中检出原始的信号。这一个过程正好和发送过程相反,称为解调。最后用扬声器将检波取出的音频电流转变为声能。天线所收到的电磁波很微弱。为了提高接收机天线所收到的电磁波灵敏度,就在检波器前安装了高频小信号放大、中频放大等放大电路。

3.2 各级电路的原理

3.2.1 接收机天线电路

接收机天线电路如图3-2所示,无线电发射机输出的射频信号功率,通过馈线(电缆)输送到天线,由天线以电磁波形式辐射出去。电磁波到达接收地点后,由天线接下来(仅仅接收很小很小一部分功率),并通过馈线送到无线。电接收机。可见,天线是发射和接收电磁波的一个重要的无线电设备,没有天线也就没有无线电通信。

图3-2 天线部分

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3.2.2 解调电路

解调电路如图3-3所示,采用的是包络检波电路。由中频或高频放大器来的标准调幅信号ua(t)加在L1C1回路两端。经检波后在负载RLC上产生随ua(t)的包络而变化的电压u(t),其波形如图所示。这种检波器的输出u(t)与输入信号ua(t)的峰值成正比,所以又称峰值检波器。

图3-3 解调电路

包络检波器的工作原理可用图3-4的波形来说明。在t1u(t),二极管截止,C 通过RL放电,因此u(t)下降;到t3以后,二极管又重新导电,这一过程照此重复不已。只要RLC选择恰当,就可在负载RLC上得到与输入信号包络成对应关系的输出电压u(t)。如果时间常数RLC太大,放电速度就会放慢,当输入信号包络下降时,u(t)可能始终大于ua(t),造成所谓对角切割失。此外,检波器的输出通常通过电容、电阻耦合电路加到下一级放大器,如图1中虚线所示。如果Rg太小,则检波后的输出电压 u(t)的底部即被切掉,产生所谓的底部切

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割失真。

图3-4

3.2.3 推挽和低放电路

推挽和低放电路的共同作用是将提取出来的语音信号进行放大,增加声音的功率并通过扬声器播放出来。

图3-4 推挽电路和低放电路

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第四章 硬件制作过程和调试

4.1 组件说明与安装

焊接工序是电子厂中最普遍也是最关键的工序,其质量的好坏直接影响设计的进度与电路的质量。

4.1.1 组建说明

中频变压器(以下简称中周)三只为一套,其接线图见印制版图。T2为振荡线圈的中周色标是红色、T3为第一级中放用的中周色标是白色、T4为第二级中放的中州色标是绿色或者黑色。这三只中周在出厂前均已调在规定的频率上,装好后只需微调甚至不调,请不要乱调。中周外壳除起屏蔽作用外,还起导线作用,所以中周外壳必须可靠的接地。

1、T5为输入变压器,线圈骨架上有凸点标记的为初级,印制板上也有圆点作为标记,其接线图在印刷电路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)。

2、VT5、VT6为9013属于中功率三极管,请不要与VT1~VT4为9018或9014属于高频小功率三极管相混淆,因为它们的外形和脚位的排列都是一样的,VT1选用低β值F档或G档的三极管,VT2、VT3、选用β值(如H档)的三极管,VT4选用高β的三极管,否则安装出来的效果不好。

3、电原理图中所标称的组建参数为参考值,如与实际给出的组建参数有出入,请自己灵活掌握。

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4.1.2 安装工艺要求

在动手焊接前用万用表将各元件组件测量一下,做到心中有数,安装时请先安装低矮和耐热的组件(如电阻)然后再安装大一点的组件(如中周、变压器),最后装怕热的组件(如三极管)。

1、电阻的安装:请将电阻的阻值(参照本说明说的电阻值计算示意图)选择好后跟据两孔的距离弯曲电阻脚可采用卧式紧贴电路安装,也可以采用立式安装,高度要统一。

2、瓷片电容和三极管的脚剪的长度要适中,不要剪得太短,也不要太长,他们不要超过中周的高度。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、磁棒线圈(系采用进口的自焊线生产的,可以不用刀子刮或砂纸砂线头)的四根引线头可以直接用电烙铁配合松香焊锡丝来回磨擦几次即可自动镀上锡,四个线头对应的焊在线路板的铜箔面。

4、由于调谐用的双连拨盘安装时离电路板很近,所以在他的四周内的高出部分的组件脚在焊接前先用斜口钳剪去,以免安装或者调谐是有障碍,影响拨盘调谐的组件有T2和T4的引脚及接地焊片、双连的三个引出脚、电位器的开关脚和一个引脚。

5、耳机插座的安装:先将插座的靠尾部下面一个焊片往下从根部弯曲90度插在电路板上,然后再用减下来的一个引脚一端插在靠尾部上端的孔内,另一端插在电路板对应的J孔内(如图),焊接速度要快一点以免烫坏插座的塑料部分。

6、发光管的安装请按照图示完全称型,直接插在电路板上焊接。 7、喇叭安放挪位后再用电烙铁将周围的三个塑料庄子靠近喇叭边缘烫下去把喇叭压紧以免喇叭松动。

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4.1.3 电路电路板焊接

练习时注意不断总结,把握加热时间、送锡多少,不可在一个点加热较长时间,否则会使印刷电路的焊盘烫坏。

注意尽量排列整齐,才可以看出练习后的进步,改进不足。

4.2 电路的调试过程

测量电流,电位器开关关掉,装上电池(注意正负极用万用电表的50mA档)表笔跨接在电位器开关的两端(黑表笔接电池负极、红标笔接开关的另一端)若电流指示小鱼10mA,则说明可以通电,将电位器开关打开(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,若被测量的数字在规定(请参考电原理图)的参考值左右即可用烙铁将这四个缺口依次连通,再把音量开到最大,调双连拨盘即可收到电台。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,这样一台自己辛勤劳动制作的收音机就安装完毕。当测量不在规定电流值左右请仔细检查三极管的极性有没有安装错,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。由于篇幅所限关于工作原理、中频的调整、频率范围的调整以及跟踪系统请参考有关文献,我们相信通过组装同德电子生产的教学散件一定会增加不少新的知识。

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4.3 出现的故障及解决方法

1、变频部分

判断变频级是否起振,用MF47型万用表直流2.5V档接V1发射级,负表棒接地,然后用手摸双联振荡联(即连接B2端),万用表指针应向左摆动,说明电路工作正常,否则说明电路中有故障。变频级工作电流不宜太大,否则噪声大。红色振荡线圈外壳两脚均应弯脚焊牢,以防调谐盘卡盘。 2、中频部分

中频变压器序号位置搞错,结果是灵敏度和选择性降低,有时有自激。黄色中周两脚都应该焊牢,否则将产生自激。 3、低频部分

输入、输出位置搞错,虽然工作电流正常,但音量很低,V6、V7集电极(c)和发射级(e)搞错,工作电流调不上,音量极低。 4. 天线线圈

将电路图上输入回路的T1线圈初级、次级a.b.c.d位置应与印刷电路板上T1线圈电子符号a.b.c.d[其中电路图上d点符号为VT1(b)三极管基极共点], 印刷电路板上d点(印刷为b)要接VT1(b极),线圈注意保管,T1线圈a.b.c.d引线(漆包线、独股)否则易折线圈,T1线圈在收音机整机印刷电路板上所有元件焊接好后,再焊上T1线圈,焊时应先将线圈清理漆层并挂松香、焊锡。T1线圈引线太长,可在线圈上绕一圈后再焊到印刷电路板对应的a.b.c.d点上。 5. 三极管

三极管VT1≤VT2≤VT3≤VT4 VT1:β=70左右 VT2:VT3:VT4 β=110~180左右 VT5≈VT6 β=250左右 三极管采用立式焊接,引脚不易太短,在维修时不便拆卸,三极管三个极不要焊错,否则易损坏(VT1、VT5、VT6)三极管。

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6、中频变压器

中周(中频变压器)T2振荡、 T3中频1 、T4中频2安装顺序不要颠倒,中周(中频变压器)磁帽红色、白色、黑色磁帽不要乱调整影响465Hz频率 ,中周接地脚(屏蔽罩)要刮脚清理,否则不易挂焊锡焊接。(引脚不用挂锡) 7、元件焊接顺序

电子元件焊接时先焊 R、C、L、B元件,再焊其他元件VT、IC 先小后大元件顺序。例电阻R要将同一类元件要同时全焊上。(R元件先全部插上后在焊,不易发生错误或丢失元件)。 8、输入变压器

T5(B)输入变压器线圈骨架有一白凸塑料点,要与印刷电路板输入变压器电子符号上白点对应。当T5(B)输入变压器引脚位置焊错,拆卸T5(B)时,注意应将引脚的焊锡吸除干净,否则拆卸T5(B)输入变压器引脚时,易断脚或断线(内部引线断线)。 9、印刷电路板

印刷电路板A、B、C、D调试点(静态无信号)将T1线圈断开,断开d点即可(静态无信号状态),调试测量静态VT1、VT2、VT3、VT4、VT5、VT6三极管电流后焊上A、B、C、D点。 10、发光二极管

耳塞座处引脚应折弯和加引线,发光二极管先判断正负极,将发光二极管引脚予留11㎜,应折弯180度,安装在印刷电路板上并使发光二极管对准收音机塑料机壳前面板电源指示孔。 11、扬声器固定

天线磁棒塑料架装在印刷电路板元件引脚焊接面一侧并用螺丝固定。喇叭安装时(喇叭有正负极),喇叭正负极应与印刷电路板喇叭连接端引线近一些,将喇叭装入收音机塑料机壳前面板将旁边三个凸起塑料点用烙铁

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加热折弯固定上喇叭。 12、可变电容器

电容器引线(动、定片、三个脚折弯或减去部分引脚)要使动、定片、三个引脚矮一些,否则用手拨动圆拨盘调谐收音时圆拨盘转动不流畅。固定时,同无线支架一起紧固在焊接面一侧,先用螺钉固定无线支架和可变电容器,再焊接。

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第五章 总结与展望

我一直对这门课程有着浓厚的兴趣,尤其是在这次课程设计以后。当我捧着自己亲手做的收音机,听着它里面传出来的声音,有一种说不出的“成就感”。

虽然刚开始对有些器件的确比较陌生,但是通过老师的细致讲解,我对每个一个器件的作用有了初步的认识。在组装过程中,我了解了收音机的工作原理,收音机是如何进行工作。在焊接过程中,虽然以前从来没有接触过焊接这样的方法,但是经过一系列的练习,从空焊到慢慢焊接简单的原件,再到能将一个收音机完整的焊接完成,这中间一次次的试炼不仅需要自己的细心,而且更需要耐心,此外更培养了自己的动手能力。

通过一个星期多的学习,我觉得自己在以下几个方面与有收获: 一、对高频电子线路的理论有了初步的系统了解。我们了解到了焊普通元件与电路元件的技巧、收音机的工作原理与组成元件的作用等。这些知识不仅在课堂上有效,对以后的电子工艺课的学习有很大的指导意义,在日常生活中更是有着现实意义。

二、对自己的动手能力是个很大的锻炼。在课程设计中,我锻炼了自己动手技巧,提高了自己解决问题的能力。比如在焊接芯片时,怎样把那么多脚分开焊接对我们来说是个难题,可是经过练习后,我们做到了。虽然在课程设计中会遇到难题,但是从中我学到了很多,使自己的动手能力也有所提高,我想在以后的理论学习中我就能够明白自己的学习方向,增进专业知识的强化。

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