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超外差收音机
阅读:678时间:2017-05-15 14:19:14

  是指输入信号和本机振荡信号产生一个固定中频信号的过程。如果把收音机收到的广播电台的高频信号,都变换为一个固定的中频载波频率(仅是载波频率发生改变,而其信号包络仍然和原高频信号包络一样),然后再对此固定的中频进行放大,检波,再加上低放级,功放级,就成了超外差式收音机。

工作原理

  右面是超外差式收音机的工作原理方框图:
  合并图册
  合并图册(2张)
  图中各部分功能如下:
  从天线接收进来的高频信号首先进入输入调谐回路。输入回路的任务是:
  (1) 使之变为高频电流;
  (2) 。在众多的信号中,只有载波频率与输入调谐回路相同的信号才能进入收音机。
  变频和本机振荡级
  电子学理论指出:当两个不同频率的正弦交流电通过非线性器件时(例如三极管或二极管),就会产生许多新的频率成份,其中之一就是这两个频率的差频。为了达到变频的目的,收音机必须自身有一个产生等幅波的高频振荡器,这个振荡器就叫做本机振荡器,简称“本振”。
  从输入回路接收的调幅信号(电台)和本机振荡器产生的高频等幅信号一起送到一个三极管高频放大器。为了产生新的频率成份,我们使三极管工作在非线性区,这样在三极管的输出端就会产生许多新的频率成份,当然,其中就有我们希望得到的差频。我们把这一过程称为“变频”。为了得到一个固定的差频,本振频率必须始终比输入信号的频率高一个固定值,我国工业标准规定该频率值为465kHz。例如,输入信号的频率是535kHz,本振频率就应该是535 kHz + 465kHz = 1000 kHz;当输入信号是1605kHz时,本机振荡频率也跟着升高,变成1605 kHz + 465kHz = 2070kHz。这个新产生的差频比原来输入信号的频率要低,比音频却要高得多,因此我们把它叫做中频。不论原来输入信号的频率是多少,经过变频以后都变成一个固定的中频,然后再送到中频放大器继续放大,这是超外差式收音机的一个重要特点。以上三种频率之间的关系可以用下式表达:
  本机振荡频率-输入信号频率=中频
  中频放大级
  由于中频信号的频率固定不变而且比高频略低,所以它比高频信号更容易调谐和放大。通常,中放级包括1~2级放大及2~3级调谐回路,这与前面我们介绍过的直放式收音机相比,超外差式收音机灵敏度和选择性都提高了许多。可以说:超外差式收音机的灵敏度和选择性在很大程度上就取决于中放级性能的好坏。
  检波与AGC电路
  经过中放后,中频信号进入检波级,检波级也要完成两个任务:一是在尽可能减小失真的前提下把中频调幅信号还原成音频。二是将检波后的直流分量送回到中放级,控制中放级的增益(即放大量),使该级不致发生削波失真。由于各电台的发射功率大小不同,电台距离收音机的远近也相差很大,所以它们在收音机天线中产生的感应电压也相差十分悬殊,强弱之间可能相差上万倍。如果收音机对这些信号都一视同仁地放大,结果强台的音量就会声振屋瓦,而弱台的音量则细如蚊蚋。显然为了平衡强弱之间的差异,必须要使整机的增益(放大量)能自动地进行控制。通常的解决方法是通过调整中放级的工作点(集电极电流)。电台信号强时,把中放级的电流调小,使这一级的增益降低;反之,电台信号弱时将中放级的电流适当调大,使它的增益增加。完成这种作用的电路通常称为自动增益控制电路,简称AGC(Automatic Gain Control)电路。
  低频前置放大级
  低放也称电压放大级。从检波级输出的音频信号很小,大约只有几毫伏到几十毫伏。电压放大的任务就是将它放大几十至几百倍。
  功率放大级
  电压放大级的输出虽然可以达到几伏,但是它的带负载能力还很差,这是因为它的内阻比较大,只能输出不到1mA的电流,所以还要再经过功率放大才能推动扬声器还原成声音。一般,袖珍收音机的输出功率约在50~100毫瓦(mW)左右。
  超外差式的接收方式不仅用于收音机中,而且广泛地用于其它电子通讯设备中。

收音机的特性

  直放收音机的灵敏度和选择性
  直接放大式收音机电路简单,容易成功。但是你在收听时会发觉它的性能并不十分满意。这种收音机能收到的电台不多。更糟糕的是:这里是强者为王的世界,强力的电台几乎占据了度盘的半壁江山,频率接近它的弱台简直没有立足之地。用一句专业术语来说,就是直接放大式收音机的灵敏度和选择性都很差。
  直放式收音机的灵敏度和选择性比较差的症结究竟在什么地方呢?原来,要想提高收音机的灵敏度,就得增加高频放大的级数,或者说增加总的高放增益。可是,高频增益过高,后级输出信号产生的电磁场只要有一点点泄露,被前级接收,就会引起自激。显然频率越高,辐射电磁波的能力就越强,高频放大级的工作就越不容易稳定。
  选择性的好坏又取决于什么因素呢?选择电台的任务是由LC谐振回路来完成的,LC回路越多选择性就越好。这么说,只要多加几个LC回路问题不是就解决了吗?事情同样不是那么简单。假如收音机中有4个LC回路,那么,当我们每次重新接收一个电台时,都必须同时调整4个LC回路的谐振频率,这实在是很麻烦,很不容易实现。
  超外差式收音机的灵敏度和选择性
  所谓超外差接收,就是不论接收什么频率的信号,首先都把它的频率变换成某一特定的频率。为了提高稳定性,这个频率选得相对低一些,通常把它称为“中频” ,我国的工业标准规定调幅收音机的中频为465kHz。放大中频相对来说就容易多了,而且,为了提高选择性完全可以多加几个LC回路,因为被放大的频率时固定不变的,所以LC回路仅仅只需要在装机时一次调准就可以了,以后改换电台时,这个中频是不变的,相应的中频调谐回路自然就无须重复调整了啊!

超外差接收机构造

  超外差接收机主要由下列几个部分组成
  前置放大器
  前置放大器的作用是放大调变的频率信号,过滤其他频率的信号。通常由一个可变电容和固定电感组成的滤波电路和一个电晶体放大线路组成。收音机的前置放大器的调幅波段通常是540 千赫兹(KHz) 至 1600 千赫兹(KHz)。
  可变振荡器
  可变振荡器由一个固定电感和可变电容加电晶体组成的一个可变频率的振荡器。可变振荡器的可变电容和前置放大器的可变电容,必须同步地变化。同步功能是依靠双联可变电容器形成的。当收音机的前置放大器的波段通常是540 千赫兹(KHz) 至 1600 千赫兹(KHz)时,内部振荡器的频率范围是995千赫兹(KHz) 到2075 千赫兹(KHz)。可变电容有机械式可变电容,压电式可变电容等。
  中频放大器
  中频放大器的作用是将前置放大器和可变振荡器混合后产生的其他频率的信号过滤,仅将以中频=455千赫兹(KHz)为中心的频带放大。中频放大器的主要元件是两个455千赫兹(KHz)的中频带通滤波器。中频带通滤波器(有时也叫中频变压器)对于以455千赫兹为中心的频带以外的信号有不错的滤波。一般中频放大器的放大倍率为30-60分贝(dB),如不采取适当的屏蔽,过高的放大倍率可能会引起正回授振荡。
  较高阶的接收机的有时利用到二级的中频放大器以加强放大倍率和选择性,第一级中频放大器将信号变为较高的中频,然后经过第二级中频放大器(带有另一个振荡器)变为低的中频。这种架构的中频放大器具有很高的放大倍率。
  音频放大器
  经过中频放大器过滤和放大的信号,由检波二极体检波后(实际上就是把信号进行半波整流)剩下音频的信号,再经功率放大器放大送入扬声器发出声音。

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