CDIO收音机综述报告.docx
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CDIO收音机综述报告
成都信息工程学院电子工程学院
收音机的综述报告
课题名称:
收音机
学院(系):
电子工程学院
专业班级:
电子信息工程(信号处理132班)
指导老师:
毕务忠
学生姓名:
李泽东(2013021094)李天杰(2013021085)
曾雪松(2013021083)唐维(2013021082)
余苗(2013021111)刘张霞(2013021081)
[2014年12月11号]
目录
1世界收音机发展史2
1.1收音机诞生的背景2
1.2收音机发展过程2
1.2.1矿石收音机2
1.2.2电子管收音机2
1.2.3晶体管收音机2
1.2.4集成电路收音机3
1.2.5DSP收音机3
1.3中国收音机的发展史3
2收音机的分类5
2.1按体积分类5
2.2按波段分类5
2.3按功能分类6
2.4按产地分类6
2.5按发烧程度分类6
2.6按价格和性能分类6
3收音机造型发展演变研究7
3.1收音机造型的构成7
3.2收音机造型的演变与发展7
3.2.1收音机造型功能外型时期(1900-1919)7
3.2.3世界收音机造型化时期(1936-1954)7
3.2.4世界收音机造型多样化时期(1954-1982)7
3.2.5世界收音机造型多样化时期(1982年后)8
3.3影响收音机造型发展的演变因素8
3.4未来收音机的造型发展趋势8
4收音机的天线8
4.1收音机天线原理8
4.2收音机天线放大器9
4.3收音机天线分类9
5收音机的原理10
5.1概念10
5.2频率类别10
5.3原理11
5.4无线电广播收音机的种类和构成11
5.4.1调幅收音机的种类和构成11
5.4.2调频收音机的种类和构成13
6收音机的展望14
6.1技术方面16
6.2功用方面16
6.3未来市场16
6.4设计举例16
参考文献17
收音机的综述报告
摘要
本研究为已有百年发展历史的收音机,作此研究基于它给人们带来的无限想象与诱人的发展前景以及个人爱好。
研究目的为:
了解收音机的背景、发展过程未来发展方向等。
通过网络或者书籍的阅览,积累到了很丰富的收音机资料,经过交流与探讨,对收音机有深刻的了解。
研究结果表明,收音机的开发研究起源于十九世纪初,经过一百多年的各国数十位著名学家的不断研究探索,在各个领域的不断突破,使得收音机应用在人们的生活中。
对于收音机拥有的无尽发展潜力,学者们应该展开自己敢于创新的大脑去发现去创新它,使其在人们生活,军事战争,社会发展中充分得到利用。
如今人们的生活已经离不开了对收音机产品的应用,相信不久以后收音机会在人们生活中占更大的份额!
关键字:
收音机、分类、发展史、展望、原理、天线、造型发展
Abstract
Thisstudyontheradioforthehistoryofonehundredyearsofdevelopment,thisstudybasedonitbringinfiniteimaginationandattractiveprospectsfordevelopment,andpersonalinterests.Researchpurposes:
tounderstandthefuturedevelopmentdirectionofthebackground,developmentprocessoftheradio.ThroughtheInternetorbooksread,veryrichaccumulationintheradiodata,throughthecommunicationanddiscussion,toadeeperunderstandingoftheradio.Theresearchresultsshowthatthedevelopmentoftheradioresearchoriginatedintheearlynineteenthcentury,afteronehundredyearsofdozensoffamousexpertsfromallovertheworldofresearchtoexploreunceasingly,invariousfieldsconstantlybreakthroughs,makestheradioapplicationinpeople'slife.Fortheradiowithendlesspotential,creativityofscholarsshouldexpandtheirbraintofindittoinnovation,makeitsinpeople'slife,militarywar,fullinthesocialdevelopment.Nowpeople'slifehasbeeninseparablefromtheapplicationoftheradioproducts,believethatsoonafterradiochanceaccountedforalargershareinthepeople'slife!
Keywords:
radio,classification,developmenthistory,developmentoutlook,principle,antenna,modelling
1世界收音机发展史
1.1收音机诞生的背景
1888年德国科学家赫兹发现了无线电波的存在。
1895年俄罗斯物理学家波波夫宣称在相距600码的两地,成功地收发无线电讯号。
1906年加拿大发明家费森登首度发射出「声音」,无线电广播就此开始。
同年,美国人德.福雷斯特发明真空电子管,是真空管收音机的始祖。
1.2收音机发展过程
1.2.1矿石收音机
矿石收音机是指用天线、地线以及基本调谐回路和矿石做检波器而组成的没有放大电路的无源收音机,他是最简单的无线电接收装置,主要用于中波公众无线电广播的接收。
1910年,美国科学家邓伍迪和皮卡尔德用矿石来做检波器,故由此而得名。
1.2.2电子管收音机
1904年,世界上第一只电子管在英国物理学家弗莱明的手下诞生,标志着世界从此进入了电子时代。
1930年前后,使用交流电源的收音机研制成功,电子管收音机才较大范围地走进人们的家庭。
但是由于电子管体积大、功耗大、发热厉害、寿命短、电源利用效率低、结构脆弱而且需要高压电源的缺点,现在它的绝大部分用途已经基本被固体器件晶体管所取代。
1.2.3晶体管收音机
晶体管是一种固体半导体器件,可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能(金银铜铁等金属,它们导电性能好,叫做导体。
木材、玻璃、陶瓷、云母等不易导电,叫做绝缘体。
导电性能介于导体和绝缘体之间的物质,就叫半导体。
晶体管就是用半导体材料制成的,这类材料最常见的便是锗和硅两种)。
1947年12月23日,第一块晶体管在美国贝尔实验室诞生,这是20世纪的一项重大发明,是微电子革命的先声,从此人类步入了飞速发展的电子时代。
晶体管收音是一种小型的基于晶体管的无线电接收机。
1954年10月18日,世界上第一台晶体管收音机投入市场,仅包含4只锗晶体管。
在晶体管出现以后,音机才开始真正普及。
我国在上世纪50年代末也开始研制晶体管收音机,并在70年代形成生产高潮。
德国根德,日本索尼,荷兰菲利普以及国产的红灯、牡丹、熊猫等著名品牌的老收音机,就是这段历史的佐证。
1958年,我国第一部国产半导体收音机研制成功。
晶体管收音机以其耗电少,不需交流电源,小巧玲珑,使用方便而赢得人民的喜爱,并逐渐在市场上占据了主导地位,并成为最普及和廉价的电子产品。
晶体管是现代历史中最伟大的发明之一,晶体管发明以后,电子学取得了突飞猛进的进步。
尤其是PN结型晶体管的出现,开辟了电子器件的新纪元,引起了一场电子技术的革命。
1.2.4集成电路收音机
集成电路具有体积小,重量轻,引出线和焊接点少,寿命长,可靠性高,性能好等优点,同时成本低,便于大规模生产。
本质上,集成电路是最先进的晶体管,集成电路使电子元件向着微小型化、低功耗和高可靠性方面迈进了一大步。
用集成电路来装配电子设备,其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍,设备的稳定工作时间也可大大提高。
1.2.5DSP收音机
DSP技术收音机就是无线电模拟信号由天线感应接收后,在同一块芯片里放大,然后转化为数字信号,再对数字信号进行处理,然后还原成模拟音频信号输出的新型收音机。
DSP技术的本质是用“软件无线电”代替“硬件无线电”,它大大降低了收音机制造业的门槛。
DSP技术收音机的问世,标志着收音机的数字时代已经到来。
1.3中国收音机的发展史
1923年1月23日
美国人奥斯邦氏与华人曾君创办中国无线电公司,通过自建的无线电台首次在上海播送广播节目,同时出售收音机。
全市有500多台收音机接收该电台广播节目,这是上海地区出现的最早一批收音机。
之后,随着广播电台不断的建立,收音机在上海地区逐渐兴起,均为舶来品,以美国出品最多,其种类一是矿石收音机,二是电子管收音机,市民多喜用矿石收音机。
1924年8月
北洋政府交通部公布装用广播无线电接收机暂行规定,允许市民装用收音机。
市民中装置收音机者渐起,其方法以再生式线路联接为多。
同年8月,上海俭德储蓄会颜景焴采用超外差式线路联接法装置收音机成功。
翌年10月,亚美无线电股份有限公司在松江书馆内,试验组装的矿石收音机与电子管收音机获得成功,不仅收到上海电台的无线电电波,同时也收到日本电台所播的音乐节目。
1933年10月
亚美无线电股份有限公司生产了1001号矿石收音机,外形小巧美观,价格低廉,收音良好,受到市民欢迎。
1935年10月,该公司生产出第一台1651型超外差式五灯收音机。
该机除电子管和碳质电阻外,所用收音机的高周与中周变压器电源变压器和线圈均自行设计制造。
此后,一批无线电制造厂相继生产收音机。
其中以中雍无线电机厂规模较大,仅次于亚美无线电股份有限公司,1936年生产出标准三回路一灯收音机与直流三灯收音机等产品。
此外,尚有华昌无线电机厂、亚尔电工社等,都先后生产过一灯到五灯收音机。
虽然生产手段较落后,产品数量不多,但这些产品在国内无线电制造业中占有一定地位。
1936年
随着广播电台事业的发展,收音机在全市逐步普及,总数约在10万台以上,但几乎都是国外制品,使得国内民族无线电制造业发展缓慢。
1937年7月,抗日战争全面爆发,上海无线电制造业进一步受到打击。
1942年,侵沪日军禁止市民使用七灯以上的收音机,并强迫市民拆除收音机的短波线圈,各无线电制造厂在日伪统治下,生产陷于停滞状态。
1945年
抗日战争胜利后,上海民族无线电制造业重新得到恢复,同时又发展了一批新的无线电厂商。
1947年年底,上海电器工商业共有590家,其中无线电工商业为235家。
同年,国民政府资源委员会在上海建立研究所,制成资源牌台式和落地式八灯高档收音机。
但由于官僚资本企业从国外进口大批成套无线电零件,低价销售组装收音机,给民族无线电制造业带来新的打击。
至上海解放前夕,上海电讯工业约30%以上工厂处于停工与半停工状态,从事收音机及其零件制造的仅剩7家工厂和工场,从业人员共113人。
顺便说一句,亚美和中雍是当年上海乃至全国无线电行业的老大,而亚尔的电灯泡当时可是绝对的名牌哦。
中国人自己的收音机:
1953年,中国研制出第一台全国产化收音机(“红星牌”电子管收音机),并投放市场。
1956年,研制出中国第一只锗合金晶体管。
1958年,我国第一部国产半导体收音机研制成功。
1965年,半导体收音机的产量超过了电子管收音机的产量。
1980年左右是收音机市场发展的高峰时期。
1982年,出现了集成电路收音机和硅锗管混合线路和音频输出OTL电路的收音机。
1985年至1989年,随着电视机和录音机的发展,晶体管收音机销量逐年下降,电子管收音机也趋于淘汰。
收音机款式从大台式转向袖珍式。
注:
其实,关于收音机的发明者是有所争论的;有人说是波帕夫,有人说是马可尼。
波波夫(Alexander Stepanovitch Popov :
1859 1906),俄罗斯物理学家,1859年出生於俄罗斯,是一位牧师的儿子;从1885年开始投入心力,踏随着前人马克斯威尔及赫尔兹的脚步,研究无线电通讯。
并在1895年5月7日的一场演讲中,公开他改良洛治(Lodge)的接收器后成功发射及接收了无线电讯号的研究结果。
1901年起,担任圣彼德堡大学的物理学教授;有人认为他才是真正发明收音机的人,但是或许因为他是一位学者,太过专心於学术的研究,并没有让收音机的发明广为世人所知;也或许是因为波波夫的发明被俄罗斯海军认为是军事上的一大利器而列入机密,不对外公布。
相反地,马可尼却非常地有商业头脑,据说,他成立世上第一所收音机工厂并获得专利权,但是有人批评他制造的收音机,只是结合了其他人的发明——赫尔兹(Hertz)的线圈天线、洛治(Lodge)的调谐器及接收器、尼古拉.特斯拉(Nikola Telsa)的火花器。
不可否认,他在无线电设备的实际应用方面贡献突出。
2收音机的分类
2.1按体积分类
1)袖珍型
2)便携式台
3)式收音机
(图2.1广东bl-s001袖珍型收音机)
2.2按波段分类
1)调频与中波二波段收音机
2)短波与调频二波段收音机
3)短波与中波二波段收音机
4)3-4多波段收音机(调频|中波|1-2短波)
5)5-14多波段收音机(调频|中波|3-12个短波)
6)全波段(目前市场上单波段、二波段收音机较少,融调频、中波与短波为一体的多波段收音机为多)
(图2.2袖珍式全波段收音机)
2.3按功能分类
1)传统机械指针式收音机
2)非存储模拟调谐数显收音机
3)能存储电台频率的PLL合成
4)DSP电子数调机
2.4按产地分类
1)进口机
2)国产机
2.5按发烧程度分类
1)普及机
2)发烧机(如BCL收音机)
2.6按价格和性能分类
1)低档类收音机:
50元以内的收音机。
诸如破冰者、凯迪牌。
2)中档类收音机:
具有下列2个特点以上的收音机:
全波段、数字调谐、DSP、同步检波、二次变频。
3)高档类收音机:
具有下列不少于下列2个特点的收音机:
全波段、航空、SSB、二次变频、同步检波、调频RDS、存储电台、定时开机、数字显示。
3收音机造型发展演变研究
3.1收音机造型的构成
体量:
形成收音机体量大小的根本依据是收音机的物质功能。
在造型上,体量的分布与组合能够直接影响收音机的基本形状和风格,是收音机造型的设计的关键。
形态:
构成收音机外观的点,线,面,体等形态要素,如方圆,薄厚,高低,宽窄,粗细,几何性与非几何性等等,收音机造型形态的变化与与统一,就是通过上述形态要素将复杂的造型物转化为高度的统一。
线型:
收音机造型中的线型包括:
视向线和实在线。
视向线是指收音机的轮廓线。
实在线是指应用在收音机造型上的装饰线,分割线,压条线,亮线等。
线型是产品造型艺术中富有表现力的因素。
3.2收音机造型的演变与发展
3.2.1收音机造型功能外型时期(1900-1919)
1900-1919年是从个人组装的无线电接收器到矿石收音机的过渡时期,这个时期没有专门的外观造型,收音机的功能原件简单的组合在一起,就形成了收音机的造型,称此时期为收音机造型功能外型时期。
3.2.2世界收音机造型装饰化时期(1919-1936)
20世纪三十年代在美国,英国,法国等国家展开了风格独特的新艺术运动,对这一时期收音机造型产生了很大影响,抽象的装饰植物纹样被广泛的应用在收音机造型上,使这个时期的收音机造型表现出明显的装饰化特征。
3.2.3世界收音机造型化时期(1936-1954)
此时,新理性主义开始复兴,美国设计运动开始,在工业领域,美国流线型风格开始流行,形成了主要的产品风格,同时,电木作为一种新型材料开始在收音机上广泛应用,这更加剧了流线型风格对收音机造型的影响,此时收音机造型简洁,干净利落,几乎没有无用的装饰,其变化体现在整体的线性变化与功能的运用上。
3.2.4世界收音机造型多样化时期(1954-1982)
20世纪50年代初,晶体管开始替代收音机上的电子管,使收音机体积变小,重量减轻,性能提高,不需用交流电,此时收音机成为收音机的第三代产品,电子技术和材料技术的发展为收音机造型多样化提供了必要的条件,在多样化的现代设计风格的影响下,收音机造型表现出多样性的特点。
3.2.5世界收音机造型多样化时期(1982年后)
20世纪80年代初期,微处理器进入收音机,收音机造型趋于微型化,这一时期全型,半型和虚拟型收音机并存,全型收音机在继承前一段收音机造型的基础上,得到进一步发展。
20世纪90年代中期网络收音机开始出现,收音机的功能外型消失,变成了靠电脑网络支持的虚拟的功能界面,其自由程度变得更大。
3.3影响收音机造型发展的演变因素
科学技术的发展
生活方式的转变
审美标准的变化
设计风格与思潮的变迁
3.4未来收音机的造型发展趋势
1)全型收音机:
体积趋向微型化,袖珍化,其频率趋向显示化,以数字液晶屏取代传统的机械旋钮和接线刻度盘指针。
2)半型收音机:
收音机功能与其他功能组合范围不断扩大,许多产品都有收音功能。
3)虚拟型收音机:
通过互联网络传输输入信号,以电脑手机为载体来收听,造型要求不高,制约因素较少,其造型会在年轻化,时尚化,卡通化和个性化发展。
4收音机的天线
4.1收音机天线原理
收音机应能有选择性地接收无线电波的能力。
而达到这个要求的便是收音机本身配置的天线,它将各种频率的无线电波接收进来,然后通过一个具有选择功能的电路来择取听众所需收听的电台频率,此时自然就要将其它频率的无线电波滤掉达到所需目的。
(图4.1收音机天线原理图)
4.2收音机天线放大器
收音机天线放大器是用于天线与馈线间的超高频、宽带、低噪声放大器。
用于增强因接收距离太远而造成的较弱信号、补偿天线与收音机间传输距离的损耗以及共用天线系统中保证分配器获得必需的输入功率,以提高接收质量,提高接收灵敏度,使收音机伴音良好
4.3收音机天线分类
主要有有源天线和无源天线两种。
有源天线内部有放大信号用的电子元件,需要加电源才能工作。
无源天线不需要加电源即可工作。
无源天线又分全向天线和定向天线之分,而接收调频波段通常使用定向天线,需对准电台的方向,有明显的方向性。
有源天线也有全向和定向之分。
按工作时调节方向方式分还有手动调节和电动或自动调节。
(图4.2天线举例)
5收音机的原理
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,送到耳机或喇叭变成音波。
由于科技进步,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,音频信号就会象处于闹市之中一样,许多声音混杂在一起,结果什么也听不清了。
为了设法选择所需要的节目,在接收天线后,有一个选择性电路它的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,这就是我们收听广播时,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,利用它直接推动耳机(电声器)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,把解调的音频信号送到耳机,就可以收到广播。
5.1概念
1)AM(调幅):
使载波幅度按调制信号变化的过程
2)FM(调频):
使载波频率按调制信号变化的过程
3)PM(调相):
使载波相位角按调制信号变化的过程。
5.2频率类别
1)混频:
在收音机内部制造一个等幅高频振荡电波(本机振荡),使它与外来的高频调幅信号同时送到一个晶体管内混合。
2)变频:
调谐回路的输出,进入混频级的是高频调制信号,即载波与其携带的音频信号,经过混频,输出载波的频率降低了,但是音频信号没变。
3)中频:
外差作用产生出来的差频,我们会采用一种频率,它比高频低,比低频高,这就是常说的中间频率,简称中频。
5.3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,送到耳机或喇叭变成音波。
(图5.1收音机原理图)
5.4无线电广播收音机的种类和构成
5.4.1调幅收音机的种类和构成
调幅收音机的基本功能包括:
把空中的无线电波转换变成高频信号,实现这一功能的设备是“接收天线”;解调,即把调制在高频载波上的音频信号从已调幅的高频信号上卸下来,在调幅收音机中通常叫它为“检波”,实现这一功能的电路叫做“检波器”;把检波后的音频信号重新转变成声波,它由耳机或扬声器来完成。
为提高、完善收音机的性能,现代收音机中还有许多其他电路。
收音机的分类方法很多,依其电路程式分可分为直接检波式、高放式(也叫直接放大式或简称直放式)和超外差式。
1)直接检波式调幅收音机
最简单的直接检波式收音机由天线、检波器及耳机三部分构成。
由天线送来的高频已调信号经过检波器检出音频信号,最后再由耳机变成声波。
由于现代广播事业非常发达,天空中传播着很多电台发射出来的,频率不同的无线电波。
如果把这许多的电波全都接收下来,而且都经过检波器,把它们变成音频信号,这就会像人们处于闹市中一样,由于许多声音混杂在一起,结果什么也听不清了。
为了有选择性的进行接收,在天线和检波器之间还要加装一个选择不同频率信号的电信号的选择电路,用以选出欲要接收的信号,儿排除其他信号。
这种收音机的功能很少,电路不完善,收音效果很差,因而只能作为实验或作为儿童的玩具。
2)高放式收音机
从天线上获得的高频已调幅的信号一般只有几十微伏至几毫伏,直接检波式收音机只能收到附近的大功率电台的信号。
另外还由于送至检波器的信号也很弱,建波效果差。
为了解决这一问题,可在选择电路与检波电路之间插入一个高频放大器。
3)超外差式收音机
接受天线接受从空间传来的电磁波并感生出微小的高频信号,高频放大器从中选择出所需的信号并进行大得到高频调频波信号u1( t),高频放大器通常由一级或多级具有选频特性的小信号谐振放大器组成。
本地振荡器产生高频等幅振荡信号u2(t),它比u1( t)的载频高一个中间频率,简称中频。
调幅波信号u1( t)和本振信号u2(t)同时送至混频器进行混频,混频后输出电压u3(t)。
u3(t) 与 u1( t)相比,其包络线形状不变,即仍携有原来调制信号的信息,但载波频率则转换为u2(t)的频率与u1(t)载频之差,即转换为中频,因此u3(t)为中频幅波信号。
u3(t)经中频放大器放大为u4(t),再送到检波器。
检波器从中频调幅信号u4(t)中取出反映传送信息的调制信号u5(t),再经低频放大器放大为u6(t),送到扬声器变为声音信号。
超外差式接收机 的核心是混频器,其作用是将接收到的不同载波 频率转变为固定的中频,这就是要求本振频率始终比外来信号频率超出一个差频,这也是超外差接收机名称的由来。
由于中频定的,因此中放的选择性和增益都可以较高,从而使整机的灵敏度和选择性较好。
混频器和本地振荡器如果共用一个电子器件,则它们将合并为一个电路,称为变频器。
超外差是收音机是指输入信号和本级振荡信号产生一个固定中频信号
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