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零起步学无线电收发   从高频信号发生器看调幅信号的发射与接收
发表日期:2010-07-21 10:57:18 来源:《无线电》杂志 2009.03 作者:门宏 【 】 浏览:5738次 评论:0

调幅即幅度调制,是指高频载波的 振幅随调制信号改变而变化的 调制方式。调幅信号的频率由高频载 波决定,其振幅大小则由调制信号决 定。调幅信号波形如图1所示。

 

 

调幅信号的产生

 

调幅信号是如何产生的?换句话 说,怎样用调制信号去调制高频载波 的振幅?关键是利用非线性器件。人 们正是利用二极管、三极管等非线性 器件的非线性特性实现调幅的。相应 的电路分别称为二极管调幅电路和三 极管调幅电路。

通常应用的是晶体三极管调幅电 路。从调制方式可以分为基极调幅、 集电极调幅和发射极调幅。

 

1. 基极调幅 晶体管基极调幅电路如图2所示, 高频载波(经耦合变压器T1)与调制信 号(经耦合电容C1)同时加到晶体管 VT的基极,在其集电极通过LC调谐回 路即可获得调幅波,经变压器T2输出。 基极调幅电路的特点是要求调制 信号功率较小,但集电极效率较低。

2. 发射极调幅 发射极调幅电路如图3所示,调制 信号经变压器T3耦合至晶体管VT发射 极,高频载波经耦合变压器T1也加至 VT基极,集电极调幅波经变压器T2耦 合输出。 发射极调幅电路的特点与基极调 幅电路相似。

3. 集电极调幅 集电极调幅电路如图4所示,调制 信号经变压器T3耦合至晶体管VT集电 极,高频载波经耦合变压器T1仍加至 VT基极,集电极调幅波经变压器T2耦 合输出。 集电极调幅电路的特点是效率较 高,但调制非线性失真较严重,一般 需在电路中引入非线性补偿措施加以 改进。 在小功率调幅电路中,可用调制 信号直接对高频振荡管进行调制,同 样能够获得需要的调幅波。

 

 

 

 

 

调幅信号的发射实例 ——高频信号发生器

高频信号发生器是典型的调幅 发射装置。通过高频信号发生器的制 作,可以使我们具体了解调幅信号的 发射原理和电路 构成。 该 高 频 信 号发生器主要技 术指标是:频率 范围450 ~ 1800 kHz  ,调制形式 为调幅,调制频 率800  Hz  ,输 出方式为无线辐射。该高频信号发生器电路简单、制 作调试容易、工作稳定可靠、使用方 便,特别适合广大爱好者自制,可以 为调试、检修收音机等工作提供极大 的方便。

 

 

 

 

1. 电路原理

图 5是高频信号发生器电路图。 电路由音频振荡器、高频振荡器、调 制电路和电源电路等部分组成,如图 6方框图所示。高频振荡器产生载频 信号,载频频率可根据需要在450~ 1800 kHz范围内选择。音频振荡器产生 约800Hz的音频信号,去调制高频振荡 器,使载频信号的振幅随音频信号振 幅的变化而变化。调幅波由天线辐射 出去。

 晶体管VT1与音频变压器T、电 容器C1等组成音频振荡器。这是一个 共基极电感三点式振荡器,具有容易 起振、振荡频率较稳定的特点,其等 效电路如图7所示。音频变压器T的初 级线圈L1与电容器C1构成谐振回路, 起到选频作用,并将输出电压U o移相 180°后反馈到输入端,使反馈电压U f 与输入电压U i同相,实现了正反馈,电 路振荡。振荡频率f由L1、C1谐振回路 决定,即f  =1/2p  L 1C 1»800 Hz ,振荡 电压经音频变压器T的次级线圈输出。 晶体管VT2与磁性天线W、可变 电容器C6等组成高频振荡器。这是一 个共基极变压器耦合振荡器,其正反 馈是通过反馈线圈L4来实现的,具有 容易起振、输出振荡电压较大、调节 频率方便的特点,其等效电路如图8所 示。在高频振荡管VT2集电极接有L3 与C6构成的谐振回路,决定了振荡器 的振荡频率。L3与L4同绕于一根磁棒 上,形成变压器耦合。L4将输出电压 U o反相后输入晶体管VT2的基极,反馈 电压U f与输入电压U i同相,电路振荡。 L3、L4同时构成磁性天线,直接向外 辐射输出。 变压器T次级线圈输出的音频信 号经C4耦合至VT2基极,与其基极偏 置电压迭加,使其集电极电流随之变 化,最终结果是VT2产生的高频振荡 信号幅度随音频信号而变化,实现了 调幅。

 

2. 元器件选用与制作

音频变压器T选用晶体管收音机 的推挽输入变压器,将原次级(3条引 线)作为初级,原初级(2条引线)作 为次级。为缩小体积,电源采用9V层 叠电池。 磁性天线需自行绕制。如图9所 示,选用一根直径10mm、长100mm 左右的磁棒,用牛皮纸在磁棒上做一 个可以来回滑动的骨架,用多股纱包 线(也可用漆包线)在骨架上密绕70 圈作为L3,开头为"1"端,结尾为 "  2"端。

在L3上缠一层牛皮纸,用相 同的纱包线或漆包线在其上按同方向 密绕15圈作为L4,开头为"3"端,结 尾为"4"端。 安装完成的电路板如图10所示, 整机结构可参考图11。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. 调试

 

第一步,调整静态工作点。调节 R5 ,使R7上电压降为0.5V。调节R1 , 使R3上电压降为1V。


第二步,检测电路是否起振。如 图12所示,用高阻耳机接到音频变压 器T的次级,应能听到"嘟——"的声 音,说明音频振荡器已起振。如图13 所示,用万用表测量R7上的电压,当 短路可变电容器C6时,万用表表针应 有摆动,说明高频振荡器已起振。如 电路未起振,应重 点检查音频变压器 T或磁性天线W的 引线是否搞错。

第 三 步 , 校 准频率覆盖范围。 可用标准频率计来 校准,转动可变电 容器C6,振荡频 率应能覆盖450~ 1800kHz。如低端 频率偏高,可将磁 性天线线圈向磁棒中间移动。如高端 频率偏低,则将天线线圈向磁棒顶端 移动。

如无频率计 , 可用一台频率刻 度准确的超外差中波收音机,打开电 源,调谐旋钮调到1600kHz附近,放在 信号发生器旁边接收信号。将信号发 生器的C6旋出3°~  5°,来回移动天 线线圈在磁棒上的位置,直至收音机 中发出清晰的800Hz的"嘟——"声。 这时转动收音机的调谐旋钮,收到的 "嘟——"声应不变,说明465kHz中 频已校准。收音机在930kHz处应能收 到中频的二次谐波。如此调整后,信 号发生器即已能覆盖450 ~ 1800 kHz频 率范围。将各频率点标注出来,再绘 制成正式的频率刻度。整机面板如图 14所示。

 

 

 

 

 

 

 

调幅信号的接收实例 ——调幅收音机

 

通常的中、短波收音机是最典型 的调幅信号接收设备。自己动手组装 收音机,几乎是所有无线电爱好者乐 此不疲的课题。通过收音机的制作, 我们便可对调幅信号的接收原理和电路构成有一个直观和具体的了解。 图15所示为来复式收音机电路 图,可以接收535 ~ 1605 kHz的中波调 幅广播,电路结构简单、制作调试容 易、工作稳定可靠,非常适合初学者 练习组装。

 

 

 

 

 

 

1.  电路原理

这是一种直接放大式收音机。晶 体管VT1采用来复式电路结构,既是高 频放大管,又是音频放大管。晶体管 VT2构成射极跟随器,起阻抗转换与匹 配作用。可变电容器C1与L1组成调谐 回路,转动C1即可调台。 整机电路由调谐回路 、 高频放 大、倍压检波、音频放大和射极跟随 器等部分组成,图16所示为电路工作 原理方框图。无线电调幅信号由L1、 C1调谐回路选择接收后,进入晶体管 VT1进行高频放大。放大后的高频信号 送入二极管VD1、VD2进行倍压检波, 检波后得到的音频信号再次进入VT1进 行音频放大,然后经VT2射极跟随器驱 动耳机发声。 高频阻流圈L3 和电容C3完成高频 信号与音频信号的 分流。由于高频阻流圈L3对高频信号 阻抗很大,因此VT1集电极输出的高频 信号只能经C3至倍压检波电路进行检 波。而VT1集电极输出的音频信号则可 经L3至VT2基极。

2.  制作与调试

收音机磁性天线需自己动手制 作。选取一根直径10mm、长60mm左 右的圆形中波磁棒,用牛皮纸在磁棒 上裹两圈形成一个圆桶状骨架。用多 股纱包漆包线在牛皮纸骨架上平绕60 圈为L1  ,间隔几毫米后再同向绕12圈 为L2  ,如图17所示。磁性天线的线圈 应能够在磁棒上来回移动。 由于电路比较简单,可用洞洞板 (万能电路板)进行装制,图18所示 为采用洞洞板制作的电路板。 调试时 , 首先调整晶体管工作 点。调节偏置电阻R2  ,使VT1集电极 电流为1.2mA即可。

其次校准频率刻度。可用前面自 制的高频信号发生器做信号源,转动收 音机可变电容器收听高频信号发生器的 信号,比较自制收音机与高频信号发生 器调谐旋钮旋出的角度,并通过左右移 动收音机磁性天线线圈在磁棒上的相对 位置来校准。如收音机频率指示偏高, 应将其天线线圈向磁棒的顶端移动。如 收音机频率指示偏低,应将其天线线圈 向磁棒的中间移动。

 

 

 

 

 

门宏,教授,研究员级高级工程师, 长期从事电子、通信与自动控制技术专业的 科研、工程、管理和教学工作。自20世纪 80年代起,即成为《无线电》杂志的"金 牌"作者,为读者撰写了大量电子科普文 章,并正式出版专著10多部,主编出版高职 高专规划教材2部,获得国家专利4项,主持 完成科研课题2项。有2部专著先后获市优秀 科技著作一等奖和三等奖,多次获得省、市 政府的嘉奖表彰。

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Tags:无线电 信号发生器 责任编辑:yanhuo
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