超外差接收机的制作

【任务目标】

（1）熟悉超外差接收机的工作框图及调频无线话筒的电路图，并明确工作框图与电路图的对应关系。

（2）掌握超外差接收机电路的检测方法，明确重要测试点。当电路有故障时，能通过测量检测出来；熟知该电路常用元器件的特性、参数、选配原则。

（3）掌握电路中各元器件的作用、参数要求及元器件代换的原则。

（4）熟读超外差接收机的电路图，并初步画出超外差接收机的整机电路草图。

一、超外差接收机基础知识

如图6－13所示为超外差接收机实物，制作超外差接收机的目的是理解并掌握无线电波发射与接收、调制与解调的工作原理。可利用超外差接收机散件，制作一台超外差接收机产品。

图6－13 超外差接收机实物

（一）无线电波波段划分及传播

1.无线电波波段划分

无线电波波段划分如图6－14及表6－8所示。

图6－14 无线电波波段划分

表6－8 波段划分

（二）无线电波的传播途径

1.电波主要传播方式

电波传输不依靠电线，也不像声波必须依靠空气媒介传播。有些电波能够在地球表面传播，有些电波能够在空间直线传播也能够从大气层上空反射传播，有些电波甚至能穿透大气层，飞向遥远的宇宙空间。

任何一种无线电信号传输系统均由发信部分、收信部分和传输媒质3部分组成。传输无线电信号的媒质主要有地表、对流层和电离层等，这些媒质的电特性对不同波段的无线电波的传播有着不同的影响。根据媒质及不同媒质分界面对电波传播产生的主要影响，可将电波传播方式分成地表传播、天波传播、视距传播、散射传播及波导模传播5种传播方式。

1）地表传播

对有些电波来说，地球本身就是一个障碍物。当接收天线距离发射天线较远时，地面就像拱形大桥一样将两者隔开，阻碍了走直线的电波的传播路径。只有某些电波能够沿着地球拱起的部分传播出去，这种能沿着地球表面传播的电波称为地波，也称为表面波。无线电波沿着地球表面传播的方式，称为地面波传播。其特点是信号比较稳定，但电波频率越高，地面波随距离的增加衰减得越快。因此，这种传播方式主要适用于长波和中波波段。

2）天波传播

声音碰到墙壁或高山就会反射回来形成回声，光线射到镜面上也会反射，同理无线电波也能反射。在大气层中，从几十公里至几百公里的高空内有电离层形成了一种天然的反射体，就像一只悬空的金属盖，当电波射到电离层时就会被反射回来，按此种路径传播的电波就称为天波或反射波。在电波中，主要是短波具有这种特性，如图6－15所示。

图6－15 天波传播

有些气层受到阳光照射，就会产生电离。太阳表面温度大约有6000℃，辐射出来的电磁波包含很宽的频带，其中紫外线部分会对大气层上空的气体产生电离作用，这是形成电离层的主要原因。

电离层一方面反射电波，另一方面也吸收电波。电离层对电波的反射和吸收与频率（波长）有关。频率越高，吸收越少；频率越低，吸收越多。所以，短波的天波可以用作远距离通信。此外，反射和吸收与白天还是黑夜也有关。白天，电离层可把中波几乎全部吸收掉，收音机只能收听当地的电台，而夜里却能收到远距离电台的信号。对于短波，电离层吸收得较少，所以短波收音机不论白天黑夜都能收到远距离电台的信号。但是电离层是变动的，反射的天波时强时弱，所以从收音机听到的声音忽大忽小，并不稳定。

3）视距传播

视距传播是指，若收、发天线离地面的高度远大于波长，电波直接从发信天线传到收信地点 （有时有地面反射波），这种传播方式仅限于视距以内。目前广泛使用的超短波通信和卫星通信的电波传播均属这种传播方式。

4）散射传播

散射传播利用对流层或电离层中介质的不均匀性或流星通过大气时的电离余迹对电磁波的散射作用来实现。这种传播方式主要用于超短波和微波远距离通信。

超短波的传播特性比较特殊，既不能绕射，也不能被电离层反射，而只能以直线传播。以直线传播的波就称为空间波或直接波。由于空间波不会拐弯，因此其传播距离就受到限制。发射天线架得越高，空间波传得就越远。所以电视发射天线和电视接收天线应尽量架得高一些。尽管如此，其传播距离仍受到地球拱形表面的阻挡，实际传播距离只有50km左右。

超短波不能被电离层反射，但能穿透电离层，所以在地球的上空就无阻隔。这样，就可以利用空间波与发射到遥远太空去的宇宙飞船、人造卫星等取得联系。此外，卫星中继通信、卫星电视转播等也主要利用天波传输途径。

5）波导模传播

电波在电离层下缘和地面所组成的同心球壳形波导内的传播称为波导模传播。长波、超长波或极长波利用这种传播方式能以较小的衰减进行远距离通信。

在实际通信中往往是取以上5种传播方式中的一种作为主要的传播途径，但也有利用几种传播方式并存来传播无线电波。一般情况下都是根据使用波段的特点，利用天线的方向性来限定一种主要的传播方式。

二、超外差接收机电路原理

1.超外差接收机的组成

如图6－16所示，现将图中各个组成部分的作用说明如下。

图6－16 超外差接收机的组成框图

调谐回路：用于选择电台；

变频电路：含高放、混频、本机振荡；

中放电路：用于中频放大及选频；

解调电路：用于将低频电信号从高频已调波信号中分离出来；

低放电路：用于对解调的低频电信号进行足够的功率放大。

2.“变频”技术

所谓 “变频”，就是通过变频电路，将接收到的电台信号变换成一个频率比较低但节目内容一样的中频信号，然后对中频信号进行放大和检波。因为中频信号比电台信号频率低、放大容易、不容易引起自激、灵敏度高。并且可以针对固定的中频信号做很多的调谐回路和选择性好、带有自动增益控制的电路，使强、弱电台的音量差距变小，因此现在的收音机几乎都是超外差式。

超外差式接收机的工作过程是将被选择的高频信号的载波频率变为较低的固定不变的中频信号，再利用中频放大器放大，满足检波的要求，然后进行检波。在超外差式接收机中，为了产生变频作用，还要有一个外加的正弦信号称为外差信号。产生外差信号的电路称为本地振荡电路。接收机本振频率和被接收信号的频率相差一个中频，因此在混频器之前的选择电路和本振电路采用统调，如用同轴的双联电容器进行调谐，使其差保持固定的中频数值。由于中频固定，且频率比高频已调信号低，故中放的增益可以做得较大，工作也比较稳定，通频特性也可做得比较理想。这样可以使检波器获得足够大的信号，从而使整机电路输出音质较好的音频信号。

3.各部分电路及其工作原理

接收机原理就是把从天线接收到的高频信号经检波 （解调）还原成音频信号，送到耳机变成音波。由于广播事业的发展，天空中有了很多不同频率的无线电波。如果把这许多电波全都接收下来，就会像处于闹市之中，许多声音混杂在一起，结果什么也听不清。为了设法选择所需要的节目，在接收天线后，应有一个选择性电路，其作用是把所需的信号 （电台）挑选出来，并把不要的信号滤掉以免产生干扰，这就是收听广播时，所使用的选台按钮。

选择性电路的输出是选出某个电台的高频调幅信号，但利用它直接推动耳机 （扬声器）是不行的，还必须把它恢复成原来的音频信号，这种还原电路称为解调电路，把解调的音频信号送到耳机，就可以听到广播。上面所讲的是最简单的接收机，称为直接检波机，但从接收天线得到的高频天线电信号一般非常微弱，直接把它送到检波器不太合适，最好在选择电路和检波器之间插入一个高频放大器，把高频信号放大。即使已经增加高频放大器，检波输出的功率通常也只有几毫瓦，用耳机收听，音量还可以，但要用扬声器，音量就太小，因此在检波输出后还要增加音频放大器来推动扬声器工作。

4.认识特殊元器件

本次组装的接收机采用CD9088芯片，CD9088为FM电调谐接收机集成电路，工作电源电压范围为1.8～5V，典型值为3V。该电路包含了FM接收机从天线接收到鉴频输出音频信号的全部功能。CD9088非常适用于电调谐微小型FM接收机。该电路采用16脚双列扁平封装 （引脚功能见表6－9）。CD9088电路主要特点是内部设有搜索调谐电路、信号检测电路、静噪电路以及频率锁定环 （FLL）电路。CD9088电路的中频频率为70kHz，外围电路不用中频变压器，其中频选择由电路内部RC中频滤波器来完成。

表6－9 CD9088引脚功能

CD9088其各引脚功能如下：1、3、6、7、8、9、10、12引脚均为外接电容端；4、14引脚分别为电源输入端和接地端；2引脚为音频信号输出端；5、16引脚为调频信号调整端；11引脚为天线信号输入端；15引脚为复位端。

5.超外差接收机整机电路工作分析

如图6－17所示为超外差接收机整机电路，元器件标号均与实物相同。从图中可以看出，该接收机以一块型号为CD9088BQ8N的集成电路为核心组成，该集成电路是一块具有电子调谐和自动锁定频率功能的调频接收机专用芯片，其工作电压为3V，封装形式为塑封贴片式，该机的工作原理为，合上开关K后，3V电源经C18滤波后，使供给整机的工作电压比较稳定，此时无线电波经由耳机引线进入到由电容器C13、C14与电感L2共同组成的LC谐振电路并送到集成电路的11引脚，并经其内部的相关电路整形与放大，然后通过微动开关SW1进行电台选择。当电路捕捉到一个较强的电台信号后马上自动锁定，并由其内部电路将其转换为音频信号，通过2引脚送到可调电位器RP进行音量调节后，经电容C16耦合到由三极管VT1、VT2及其外围元件所组成的音频放大电路中去进行放大后驱动耳机工作。电容器C4、C17用来滤除残余的高频信号，电感线圈L3、L4用来阻止高频信号进入耳机中，以保证高质量的音质。当需要选台时按动SW1，调频信号将会从低到高进行选台并自动地予以锁定，当按动SW2时电路将自动复位到频率最低端。该调频接收机在使用中容易发生的故障现象主要为：由于耳机引线断裂而出现无声，或电位器碳膜磨损而引起调整音量时会伴有杂音，一般只要对症处理即可使其恢复正常，同时集成电路的损坏率极低。

图6－17 超外差接收机整机电路

三、超外差接收机的组装与调试

1.筛选元器件

参照如表6－10所示的元器件配置表，用万用表对元器件进行质量检测。

表6－10 元器件配置表

2.装配超外差收音机

准备一块PCB电路板。如没有做好的电路板，也可用万用电路板代替。

（1）电阻、二极管均水平安装，并贴紧电路板。电阻的色环方向应该一致。

（2）三极管采用直立式安装，底面离印制板距离为 （5±1）mm。

（3）电解电容器尽量插到底，元器件底面离印制板距离不能大于4mm。

（4）外接插孔尽量插到底，不能倾斜，3只引脚均需焊接。

（5）插件装配美观、均匀、端正、整齐、不能歪斜，要高矮有序。

（6）根据提供的元器件参数选择元器件，在电路板上设计元器件布局，处理元器件引脚，焊接电路。所有插入焊片孔的元器件引线及导线均采用直脚焊，剪脚留头距焊面（1±0.5）mm，焊点要求圆滑、光亮，防止虚焊、搭焊和散锡。

3.按作业指导书检测与调试

作业指导书

4.组装与功能演示

调频接收机具有灵敏度高、选择性好、通频带宽、音质好等特点。采用CD9088调频专用集成电路来制作的电调谐调频接收机优具有电路简单、制作容易、调试方便、性价比高、音质好、成本低、体积小等优点。

自动搜索调频接收机与普通调频接收机的主要区别就在于调台方式不同。自动搜索调频接收机采用电调谐方式选择电台，省去了可变电容器，设置了选台和复位两个轻触式按钮。使用时只要按下选台按钮，接收机就会自动搜索电台，当搜索到一个电台后，会准确地调谐并停止搜索。如果想换一个电台，只需再次按下选台按钮，接收机就会继续向频率高端搜索电台。当调谐到频率最高端后，就需要按下复位按钮，让接收机本振频率回到最低端才能重新开始搜索电台。

在调谐方式上，CD9088既可采用传统的可变电容机械调谐，也可像数字调谐接收机那样采用电调谐方式来搜索电台。在采用电调谐时，只需操作选台调谐按钮RUN，电路便自动地由频率低端向频率高端搜索电台，一旦搜索到电台信号，调谐自动停止。当调谐到FM接收频率最高端时，只需按下复位按钮RESET，本振频率即可回到最低端，搜索调谐又重新开始。

这种自动搜索调频接收机使用方便、调谐准确，由于不使用可变电容器，所以使用寿命长 （可变电容器容易损坏），其缺点是没有频率指示。

项目测评

1.实训报告

（1）绘制调频无线话筒电路。

（2）叙述超外差接收机电路的工作过程。

（3）记录测试数据。

（4）根据实训结果填写实训报告。

2.项目评价