超外差收音機(jī)收音機(jī)的特性

直接放大式收音機(jī)電路簡(jiǎn)單，容易成功。但是你在收聽時(shí)會(huì)發(fā)覺它的性能并不十分滿意。這種收音機(jī)能收到的電臺(tái)不多。更糟糕的是:這里是強(qiáng)者為王的世界，強(qiáng)力的電臺(tái)幾乎占據(jù)了度盤的半壁江山，頻率接近它的弱臺(tái)簡(jiǎn)直沒有立足之地。用一句專業(yè)術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，就是直接放大式收音機(jī)的靈敏度和選擇性都很差。

直放式收音機(jī)的靈敏度和選擇性比較差的癥結(jié)究竟在什么地方呢?原來(lái)，要想提高收音機(jī)的靈敏度，就得增加高頻放大的級(jí)數(shù)，或者說(shuō)增加總的高放增益?？墒牵哳l增益過高，后級(jí)輸出信號(hào)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)只要有一點(diǎn)點(diǎn)泄露，被前級(jí)接收，就會(huì)引起自激。顯然頻率越高，輻射電磁波的能力就越強(qiáng)，高頻放大級(jí)的工作就越不容易穩(wěn)定。

選擇性的好壞又取決于什么因素呢?選擇電臺(tái)的任務(wù)是由LC諧振回路來(lái)完成的，LC回路越多選擇性就越好。這么說(shuō)，只要多加幾個(gè)LC回路問題不是就解決了嗎?事情同樣不是那么簡(jiǎn)單。假如收音機(jī)中有4個(gè)LC回路，那么，當(dāng)我們每次重新接收一個(gè)電臺(tái)時(shí)，都必須同時(shí)調(diào)整4個(gè)LC回路的諧振頻率，這實(shí)在是很麻煩，很不容易實(shí)現(xiàn)。

所謂超外差接收，就是不論接收什么頻率的信號(hào)，首先都把它的頻率變換成某一特定的頻率。為了提高穩(wěn)定性，這個(gè)頻率選得相對(duì)低一些，通常把它稱為"中頻" ，我國(guó)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定調(diào)幅收音機(jī)的中頻為465kHz。放大中頻相對(duì)來(lái)說(shuō)就容易多了，而且，為了提高選擇性完全可以多加幾個(gè)LC回路，因?yàn)楸环糯蟮念l率時(shí)固定不變的，所以LC回路僅僅只需要在裝機(jī)時(shí)一次調(diào)準(zhǔn)就可以了，以后改換電臺(tái)時(shí)，這個(gè)中頻是不變的，相應(yīng)的中頻調(diào)諧回路自然就無(wú)須重復(fù)調(diào)整了啊!

右面是超外差式收音機(jī)的工作原理方框圖:

圖中各部分功能如下:

從天線接收進(jìn)來(lái)的高頻信號(hào)首先進(jìn)入輸入調(diào)諧回路。輸入回路的任務(wù)是:

(1) 使之變?yōu)楦哳l電流;

(2) 。在眾多的信號(hào)中，只有載波頻率與輸入調(diào)諧回路相同的信號(hào)才能進(jìn)入收音機(jī)。

電子學(xué)理論指出:當(dāng)兩個(gè)不同頻率的正弦交流電通過非線性器件時(shí)(例如三極管或二極管)，就會(huì)產(chǎn)生許多新的頻率成份，其中之一就是這兩個(gè)頻率的差頻。為了達(dá)到變頻的目的，收音機(jī)必須自身有一個(gè)產(chǎn)生等幅波的高頻振蕩器，這個(gè)振蕩器就叫做本機(jī)振蕩器，簡(jiǎn)稱"本振"。

從輸入回路接收的調(diào)幅信號(hào)(電臺(tái))和本機(jī)振蕩器產(chǎn)生的高頻等幅信號(hào)一起送到一個(gè)三極管高頻放大器。為了產(chǎn)生新的頻率成份，我們使三極管工作在非線性區(qū)，這樣在三極管的輸出端就會(huì)產(chǎn)生許多新的頻率成份，當(dāng)然，其中就有我們希望得到的差頻。我們把這一過程稱為"變頻"。為了得到一個(gè)固定的差頻，本振頻率必須始終比輸入信號(hào)的頻率高一個(gè)固定值，我國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定該頻率值為465kHz。例如，輸入信號(hào)的頻率是535kHz，本振頻率就應(yīng)該是535 kHz + 465kHz = 1000 kHz;當(dāng)輸入信號(hào)是1605kHz時(shí)，本機(jī)振蕩頻率也跟著升高，變成1605 kHz + 465kHz = 2070kHz。這個(gè)新產(chǎn)生的差頻比原來(lái)輸入信號(hào)的頻率要低，比音頻卻要高得多，因此我們把它叫做中頻。不論原來(lái)輸入信號(hào)的頻率是多少，經(jīng)過變頻以后都變成一個(gè)固定的中頻，然后再送到中頻放大器繼續(xù)放大，這是超外差式收音機(jī)的一個(gè)重要特點(diǎn)。以上三種頻率之間的關(guān)系可以用下式表達(dá):

本機(jī)振蕩頻率-輸入信號(hào)頻率=中頻

由于中頻信號(hào)的頻率固定不變而且比高頻略低，所以它比高頻信號(hào)更容易調(diào)諧和放大。通常，中放級(jí)包括1~2級(jí)放大及2~3級(jí)調(diào)諧回路，這與前面我們介紹過的直放式收音機(jī)相比，超外差式收音機(jī)靈敏度和選擇性都提高了許多?？梢哉f(shuō):超外差式收音機(jī)的靈敏度和選擇性在很大程度上就取決于中放級(jí)性能的好壞。

經(jīng)過中放后，中頻信號(hào)進(jìn)入檢波級(jí)，檢波級(jí)也要完成兩個(gè)任務(wù):一是在盡可能減小失真的前提下把中頻調(diào)幅信號(hào)還原成音頻。二是將檢波后的直流分量送回到中放級(jí)，控制中放級(jí)的增益(即放大量)，使該級(jí)不致發(fā)生削波失真。由于各電臺(tái)的發(fā)射功率大小不同，電臺(tái)距離收音機(jī)的遠(yuǎn)近也相差很大，所以它們?cè)谑找魴C(jī)天線中產(chǎn)生的感應(yīng)電壓也相差十分懸殊，強(qiáng)弱之間可能相差上萬(wàn)倍。如果收音機(jī)對(duì)這些信號(hào)都一視同仁地放大，結(jié)果強(qiáng)臺(tái)的音量就會(huì)聲振屋瓦，而弱臺(tái)的音量則細(xì)如蚊蚋。顯然為了平衡強(qiáng)弱之間的差異，必須要使整機(jī)的增益(放大量)能自動(dòng)地進(jìn)行控制。通常的解決方法是通過調(diào)整中放級(jí)的工作點(diǎn)(集電極電流)。電臺(tái)信號(hào)強(qiáng)時(shí)，把中放級(jí)的電流調(diào)小，使這一級(jí)的增益降低;反之，電臺(tái)信號(hào)弱時(shí)將中放級(jí)的電流適當(dāng)調(diào)大，使它的增益增加。完成這種作用的電路通常稱為自動(dòng)增益控制電路，簡(jiǎn)稱AGC(Automatic Gain Control)電路。

低放也稱電壓放大級(jí)。從檢波級(jí)輸出的音頻信號(hào)很小，大約只有幾毫伏到幾十毫伏。電壓放大的任務(wù)就是將它放大幾十至幾百倍。

電壓放大級(jí)的輸出雖然可以達(dá)到幾伏，但是它的帶負(fù)載能力還很差，這是因?yàn)樗膬?nèi)阻比較大，只能輸出不到1mA的電流，所以還要再經(jīng)過功率放大才能推動(dòng)揚(yáng)聲器還原成聲音。一般，袖珍收音機(jī)的輸出功率約在50~100毫瓦(mW)左右。

超外差式的接收方式不僅用于收音機(jī)中，而且廣泛地用于其它電子通訊設(shè)備中。

超外差接收機(jī)主要由下列幾個(gè)部分組成

前置放大器的作用是放大調(diào)變的頻率信號(hào)，過濾其他頻率的信號(hào)。通常由一個(gè)可變電容和固定電感組成的濾波電路和一個(gè)電晶體放大線路組成。收音機(jī)的前置放大器的調(diào)幅波段通常是540 千赫茲(KHz) 至 1600 千赫茲(KHz)。

可變振蕩器由一個(gè)固定電感和可變電容加電晶體組成的一個(gè)可變頻率的振蕩器?？勺冋袷幤鞯目勺冸娙莺颓爸梅糯笃鞯目勺冸娙?，必須同步地變化。同步功能是依靠雙聯(lián)可變電容器形成的。當(dāng)收音機(jī)的前置放大器的波段通常是540 千赫茲(KHz) 至 1600 千赫茲(KHz)時(shí)，內(nèi)部振蕩器的頻率范圍是995千赫茲(KHz) 到2075 千赫茲(KHz)?？勺冸娙萦袡C(jī)械式可變電容，壓電式可變電容等。

中頻放大器的作用是將前置放大器和可變振蕩器混合后產(chǎn)生的其他頻率的信號(hào)過濾，僅將以中頻=455千赫茲(KHz)為中心的頻帶放大。中頻放大器的主要元件是兩個(gè)455千赫茲(KHz)的中頻帶通濾波器。中頻帶通濾波器(有時(shí)也叫中頻變壓器)對(duì)于以455千赫茲為中心的頻帶以外的信號(hào)有不錯(cuò)的濾波。一般中頻放大器的放大倍率為30-60分貝(dB)，如不采取適當(dāng)?shù)钠帘危^高的放大倍率可能會(huì)引起正回授振蕩。

較高階的接收機(jī)的有時(shí)利用到二級(jí)的中頻放大器以加強(qiáng)放大倍率和選擇性，第一級(jí)中頻放大器將信號(hào)變?yōu)檩^高的中頻，然后經(jīng)過第二級(jí)中頻放大器(帶有另一個(gè)振蕩器)變?yōu)榈偷闹蓄l。這種架構(gòu)的中頻放大器具有很高的放大倍率。

經(jīng)過中頻放大器過濾和放大的信號(hào)，由檢波二極體檢波后(實(shí)際上就是把信號(hào)進(jìn)行半波整流)剩下音頻的信號(hào)，再經(jīng)功率放大器放大送入揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。