收音机设计与制作漫谈Word文档下载推荐.docx

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有单纯的检波式；

有单LC调谐式；

有双LC调谐式；

有各种不同结构的线圈制作，还有相当高级的无电源放大式收音机。

我也开始想象，设计各种样子的矿石机，利用铁罐头盒，硬纸板，硬纸筒来自己绕制线圈，还制作起一个又一个木头盒子。

　　童年里的第一次喜悦是在我6岁生日那天——我成功地自制了第一架单回路矿石收音机，做了一个直径150mm的大线圈，用爸爸给我的4K高阻耳机和空气单连可变电容器，成功地收到了两个沈阳本地电台，一个辽宁省电台和一套转播的中央电台的节目（尽管中央台的声音比较小）。

从那以后我的生活增添了不少乐趣，每天要爬上搭在大红木箱上的床铺，静静地听上几个小时的广播节目。

那时的许多电台节目都让我痴迷，听得入神时，奶奶喊我吃饭我也不下来，有时发着高烧，还念念不忘广播的时间到了……

　　1970年，我的家搬到了农村，“上山下乡，走五七道路”。

我已经是11岁的少年。

尽管生活一下子变得异常艰苦，每天打柴、担水，肩头疼得不敢用手摸一摸，但我还是很高兴——我的家离苏家屯小城只有15公里，我和哥哥两个人常悄悄计划好，在不上学的星期六早晨，一路长跑着去苏家屯，只为了上那里唯一的一座大商店，里面可以买到晶体三极管6Π1，6Π11，3AG43，3AX31B等等，还有各种电子管，电阻，电容，电烙铁……应有尽有。

可惜，我和哥哥手里仅有攒下来的6、7元钱，只能买几只元件。

买完元件，就用剩下的1元钱在火车站旁的小冷面店里每人吃上一大碗冷面，然后重振精神，起跑在回家的路上。

今天我还能清楚地记得，身边的稻田不断地向后滑过，沿着铁路的路好像永远也没有尽头，渐渐地我已经感觉不到腿的存在，头脑中一片空白，只是不停地向前奔跑……奔跑……

　　在1972年我已经成功地装了一只小巧的单管来复式收音机，仅用两节5号电池，自己做了一个小而薄的木壳。

记得同学们听到优美的广播声从耳机中传出时，都惊异地问我说“真奇怪，电台的声音是怎么进到这个小盒子里去的呢？

它也没有接天线和地线呀？

”。

另一架更好的收音机是用4只晶体管做的来复再生机，参考了苏联的一本书中的资料自己改制的，声音大到可以输出50mW功率，用Φ65mm/8Ω的外磁式电动喇叭可以让整个房间充满美妙的音乐。

那时我还买不起一只万用表，连调整偏流都很困难。

[收音机设计与制作漫谈之二:

用途与目的]

收音机是古老的电子产品之一,也是较先发展起来的公共媒体设备之一.现在世界上到底有多少个广播电台,大概就算资深的BCLer也不能数清.除了我们自己本地区的广播电台以外,每个国家,每个地区都有自己本地的广播电台,而且,在世界上还存在大量的国际间广播电台,这些电台组成的一个庞大的电波网,给我们生活在地球上的每一个人提供了丰富的信息资源和娱乐资源,这也是当代人类的一大享受.

作为广播接收设备的收音机,其实也可以按照其设计意图来分成几类.这个问题直接决定了收音机的整体设计,投入成本,以及使用的性能和方便性.如果不注意这个问题,那么直接的结果也就会导致使用质量的下降或资金的浪费.关于分类的问题,我有自己的一些见解,或许和目前的收音机产品的生产,开发状况有一些出入.

（1）娱乐型随身听收音机:

这种机型似乎是由日本索尼公司开创出来的,但我也叫不准.基本的形式就是单一波段的调频立体声收音机.它一般采用单片或多片集成电路,设计比较简化,灵敏度不太高,在10uV/m左右,带有性能一般的立体声解码芯片,或高度集成的单片电路.由于IC内部的屏蔽质量较低,因此高频头的镜像干扰和其他干扰都比较明显.也因为中放通道仅仅靠一只中周变压器和一片三端滤波器来保证选择性,所以在接收弱台时的混台情况也不足为奇.关于低放的设计和放音器件,这种收音机并不讲究,虽然使用外接耳机可以大大提高声音的质量,但是这个举措并没有发挥出它的实力,因为过低的电源电压和不讲究的解码与低放设计都比较令人遗憾.在所有这些问题中,最严重的问题就是灵敏度的低下!

我接触过的几十款这类随身听收音机和磁带随身听附带的收音机,几乎无一例外地具有这个严重缺陷!

究其原因,一方面在高频电路的输入端,由三端带通滤波器替代了LC调谐回路,以牺牲性能的代价,换取生产调试的便利性,使收音机的灵敏度不足,信噪比下降;

另一方面,IC电路自身的增益不足,又没有附加完善的外电路辅助,使整机增益不足,也是灵敏度低下的根本原因.这个结果相当不爽,在一些中小城市,甚至大城市里,总有一些电台不能很好地接收,即便是功率强大的电台,你也不得不忍受立体声的噪音和接收死角的困扰,至于中功率的电台,你只好关闭立体声解码电路以求可以接受的信噪比.相对来说,索尼的专用收音随身听的灵敏度比其他机器好些,而其他品牌的专用收音随身听的效果又比那些磁带机,MP3,CD机等附带的收音机的效果好些.如果没有一个良好的使用质量,那么这种先进的设计还有什么价值呢?

还有很多这类收音机同时附带了MW波段,我觉得这个设计太没有意义了!

从娱乐和欣赏的角度来考虑,MW波段的音质差距太大,从信息兼容的角度来考虑,MW的电台基本上都已经被FM覆盖了,所以MW的设计毫无道理,而且这个问题还直接关系到机壳的选材___这可是件大事!

简单地说,你是要专一的高质量还是要无用的滥性能?

我的态度非常明确.

我的设计:

首先,必须把随身听收音机的灵敏度做到3uV/m以下,在天线输入端加入LC谐振电路,使用多片集成电路来解决单片电路的内部干扰,使用两片三端滤波器来提高选择性,增加足够的预中放来提高整机的增益（当然要增加完善的屏蔽措施）,采纳高档次的立体声解码芯片（AN7415,BA1360）,高素质的攻放电路（TDA1308,LM4836MT）并且避免一切会降低接收质量的电路,如质量低下的电位器,电解电容,耳机插座,搞什么数字音量控制等等.尤其是,应该使用高压电池供电,比如4节AAA氢镍,两节AA锂,使这种随身听收音机可以直接推动HiFi大耳机.关于机壳,完全没有必要遵循传统,用金属来替代塑料,完全消除人体感应,增加强度,外表美观,没有任何不利因素.

（2）HiFi收音机:

实际上现在已经有很多这类产品存在了,日本和欧美的各大公司都生产这类高级调谐器（它不叫收音机）,作为音响组合的一个单元,它们必然被使用最高级的技术,最高级的器件,使其性能达到顶峰的状态.例如,日本的健伍,天龙,索尼的高档调谐器,可以达到0.5uV/m以下的灵敏度,20-15000HZ/3db的频响和70db以上的信造比.关于它们的设计我没有话说,已经非常完美了!

但是比较遗憾的是,我们中国人都不太认可这种顶级的娱乐接收机,宁可投资购买昂贵的便携式收音机而不买这种调谐器,结果使国内的市场几乎见不到它们的身影.

（3）台式收音机:

台式收音机其实是可以分成两类的,一种是给普通人使用的普及型收音机,另一种是专给HAM,BCLer使用的专业级收音机（叫作接收机）.

对于普及型台式机,他的销售量可能很大,因其价格低,性能较好,尤其是在使用方便性和音质的优越性方面更有优势.在国内市场上,这种类型的收音机特别少,几乎还没有开发.其实这是收音机厂商的一个可以投入的项目!

普及台式机的特点之一是波段少,不需要包括短波段,只要能接收本地调频电台也就可以了,或者增设一个常用的窄带短波段,但是必须考虑的是使用的方便性,比如数字调谐,预置电台,时钟控制,万年日历等等,这些都必不可少,除此之外一定要增加红外遥控功能,使收音机的操作和电视一样方便才行;

该机的特点之二是音质优美,声音的质量必须要和音响看齐,而不是和传统的收音机比拼,这一点非常重要.例如,设计大功率,高保真的集成功放电路（如TDA1521,TDA1876,LM4766之类）,高质量的扬声器单元,既可以做成分体的,又可以做成整体的,一切都参照HiFi音响的标准来设计.在电路方面,当然要保证整机的性能,以高性能来保证高音质的发挥,这样的产品价值非常高.（忘了说,用框型天线替代拉杆天线,保留外接天线,地线端子以及外接扬声器端子和线路输出输入端子）.

对于专业型台式接收机,可以思考和述说的内容就太多了,不应该在此发挥太详细.我的思路集中在两类设计上.第一类,属于高级业余无线电爱好者机型,不要太复杂,成本太高的数字控制系统,把全部资金集中在提高接收性能的电路上,设计手动调谐,精确的频率指示（数字的或模拟的）,多级统调旋钮,多种可以切换的滤波器,手动调整增益（MGC）,可以控制的调谐高放,延迟AGC,以精密的金属结构和高档的元器件质量来保证接收性能的提高,至于最重要的天线,必须要与接收机分离,采用以同轴电缆传输的室外天线来改善接收效果.至于使用的方便性,耗电量,音质等等因素都不必过于重视,这样就可以保证以最少的资金达到最高的质量,满足相当一部分接收爱好者的需求.

而第二类机型,就属于最高技术的专业级接收机,可以不在乎投入的资金多少,而只在意如何达到最高的性能.这类机器不仅要设计精确的数字锁相调谐,复杂的电子转换滤波器,计算机控制的精确统调,还要设计大量的预置功能,比如1000个以上的预置点,不仅仅可以预置接收频率,而且还可以预置对应的自动控制外接天线的方位,数字音量级数,数字增益控制级数,某个滤波器的状态,中频带通状态,低频带通状态,等等,预置所有的接收要素,这已经远远超越了传统概念.再有如何设计短波电台的时间频率分布问题,如何实现电台的快速识别与关联搜索等问题,都必须靠计算机来妥当处理.这样的接收机,每家公司开发一个型号也就足亦了,能买得起的人也不多,仅仅代表厂家最高的技术实力.

（4）便携式收音机:

这是个最大的话题,也是我们日常接触到的最多的机型.仅仅在中国,生产的便携式收音机大概也会超过100种以上,它们的绝大多数的设计和制造都不能令人满意.

首先说设计思想问题.开发商很容易犯的一个毛病就是贪多求荣.自从所谓的"

全波段"

收音机被引进中国以来,每家公司都开发了多少种这样的机型?

铺天盖地的"

引领起一个潮流.但遗憾的是,90%以上的产品都不可能达到"

的使用效果,其主要表现的短波段差不多是半残废,没有什么使用价值.我修理过的这类收音机基本都如此,不是收不到电台就是人体感应严重,频飘严重,调谐机构不能准确定位,等等,使我不解的是,这样的开发还乐此不疲?

其实"

便携式"

这个概念是相当不准确的,因为它根本就不便携!

拿索尼7600GR来说,它的个头可不小,你要把他带在身上根本不可能,衣袋里放不下,腰间挂不上,除了装在手提包里没有别的办法.这怎么能叫作"

便携"

?

我看除了随身听型的收音机属于真正的便携.其他机型都不应该被称作"

.我自己给这类机型的命名是"

可移动型收音机（MovableRadioReceiver）"

.

可移动型收音机的特点有两个,一是可以移动,在使用上比台式固定收音机方便;

二是综合型的功能,以信息接收为主,娱乐为辅.我看这类收音机没有必要搞普及型的单波段或两波段,因为增加了扬声器的随身听可以替代这样的功能,体积却更小巧,使用更方便.可移动型收音机应该设计成全方位的信息接收型机,也就是必须要带有一定范围的短波段,可以包括中波段（收听国内远地电台,朝鲜日本电台和俄罗斯电台）,调频波段是必备的.关于是否要注重使用的方便性,设计复杂的数字调谐系统和电子转换电路,我的观点是要综合考虑,不能一味地走时尚化路线.如果以上设计会极大地产生副作用的话,我主张不搞这样的设计.现在的数字频率显示芯片已经发展成熟了,耗电极微,所以采用它不会有任何负担;

在电路方面不应该走单片方案,一切从性能出发,一切以减小耗电出发,在机壳方面也应该近一步发展,向相机的设计学习,搞金属塑料混合的结构,在不影响磁棒天线接收的基础上尽可能多地利用金属的高强度,工艺性和屏蔽作用.对于可移动收音机的设计其实是非常困难的,它的性能很难提高,整体质量很难做好,以后我再慢慢谈吧.

收音机设计与制作漫谈之三:

电池的困惑]

对便携式收音机和袖珍式收音机来说，最关键的问题之一是选用什么类型的电池。

这其中已经包含了几方面的内容，即电压，类型，容量。

首先说电压。

电池组的电压也就是收音机的工作电压。

早年的晶体管收音机一般使用4节干电池，收音机在6V电压下工作。

还有少数收音机使用3节，6节，8节干电池以及6F-22型积层干电池，收音机的工作电压在4.5V~12V之间。

在文革年代，我国已经开始发展“经济型”收音机，它们只用一节1号大干电池，电路是按1.5V设计的。

以后生产的产品在很大程度上受到日本收音机和收录音机的影响，大多使用2节，3节干电池作电源。

在最高级的随身听中，几乎无一例外地采取1节可充电池的1.2V供电方案。

　　按照晶体管的原理分析，工作电压越低，其自身的热噪声电平也就越小。

但事实上低压收音机的信噪比反而高于高压供电收音机，这是什么原因呢？

其实晶体管在低压下工作还存在着失真大，增益低，动态范围小的严重问题。

虽然三极管是电流器件，但它的放大增益取决于偏流和负载电阻的大小。

负载电阻越大，增益越高，但电压降也越大。

为了不让负载电阻分去太多的电压，低压机必须设计较小的电阻值，结果导致单极电流放大倍数的下降。

为了弥补这种增益损失，低压机不得不增加1~2级放大电路，这样，在取得同样的输出电平的同时，电路噪音也被放大了K倍！

　　1．5V收音机的静态电流调得较高，而动态电流更大，给电池加上了沉重的负担。

一但电池内阻增加，就会产生“扑扑”的自激震荡。

尤其是降压特性，当电池的端电压由1.5V将低到1.2V以下时，收音机的性能已经极大地下降了。

老式的日产随身听都用两节甚至4节干电池，其AM波段的灵敏度，FM波段的立体声分离度，以及音频输出的保真度都比新式的使用单块口香糖电池的机器要好。

我一点儿也搞不懂，有些技术的进步反而带来性能的下降，那么这种进步还有何实际意义呢？

　　原来的上海无线电某厂生产了一种体积极小的袖珍式收音机，使用了一块6F-22型9V积层干电池，整机的静态电流仅仅4.2mA，其灵敏度之高，音色之美是当今的袖珍收音机不能比拟的。

虽然6F-22电池的容量太小，价格昂贵，使这种产品不能普及，但是此机已充分体现出高压机在各方面的高性能优势！

　　关于电池的另一个问题也让我长久以来一直不能认同，就是选用电池的类型。

在这方面已经充分展现出了收音机设计者在思想上的保守性。

从第一架直流供电的收音机发展至今，收音机的电路、元件、技术已经发生了天翻地覆的变化，但在电池方面却始终坚持如一——只用干电池。

从目前的技术发展看干电池，它除了可以拿过来就用，不需充电这一优点以外，已经没有其它的价值了！

普通的碳锌干电池早就该淘汰了，碱性干电池的容量也仅与镍氢电池相当，比不了二次锂电池。

其高昂的费用也只能用于象野外作业那样的特殊场合。

而作为普及率最高，应用最为广泛的收音机产品，为什么不选择可充电的镍氢电池作电源呢？

这个问题我百思不得其解！

（这是老话了,现在两德的高级机都用上了氢镍）.在收音机里安装上镍氢电池，就没有必要设计适合经常开关的电池舱盖了，只要多加一只充电插座就可以了。

对于高级收音机，袖珍式收音机，更应该选用锂二次电池作电源。

它的单位体积容量更大，端电压更高，没有记忆特性，可反复充电的次数也更多。

例如，用一节8.5*65尺寸的锂电池，电压3.6V，容量1850mAh，完全可以替代三节AA干电池或三节AAA镍氢电池，尺寸却小了不少。

更有各种为手机设计的超薄型方块锂电池，片状锂电池，实际上都非常适合于收音机产品，哪一种不比干电池要先进？

但哪怕是SONYSW-7600G，SW-07，YB-400那样的高级进口数调机也还是沿用了干电池。

如果考虑到成本问题，轻镍电池的价格并不贵，更何况象SONYSW-07那样的高级收音机标价达2600￥呢？

一架耗电量巨大的收音机实际上已经把它其他方面的优越性给完全毁损了!

这个问题大概没人在意,只有设计者自己知道,但绝对不能对外提及.而收音机的使用者却大多数不太懂得这层道理,出于机器性能方面的考虑买下来自己觉得满意的产品,回来一用才觉得不对劲儿,烧电池像烧煤球一样,几个小时一组,号称便携机却失去了便携的优势,不得不靠电源适配器来供电,如此,设计那么小的体积有何用?

还不如买个台式机,好在音质没得比.在这方面国外国内研制的高档数调便携机几乎都如此!

最常见的Sony7600GR,55,77,YB400,Sangen909,甚至像Sony07那样小的机器,谁测试一下它的静态电流和动态电流,看看一组电池能用几个小时?

我记得一架国外有名的宽频手持机,香烟盒一样的大小,消耗电流竟然达到了280mA!

在耗电量方面我们国内的高档数调机情况或许会好一点儿,DE1101,DE1102,PL-550,PL350等等比同类进口机器电流要少一点点,但DE1103却是个例外,静态电流就有75-85mA,动态电流更大,看到网友的文章提到新版1103已经减小了耗电量,真是喜人的消息!

在收音机的设计方面,许多电源消耗都毫无意义,这个问题比较令人遗憾.例如,用三极管作一个大电流的功率开关,它的基极电流也必须要超过10mA才行,否则c,e结的压降就会太大,影响电源电压的稳定性,这么大的控制电流就白白地消耗掉了.如果改为场效应管或者采用稳压控制电路,就可以使这个控制电流大为减小,为什么不这样做,就是为了节省那么一点点的资金,降低成本.小日本还有些设计更可气,在LED上并联一个电阻,似乎是故意要多消耗一些电流才甘心!

总而言之,收音机的设计者对电流的消耗并不上心,也不在意,牺牲的是消费者的利益,降低的是收音机的实用性.

不知道大家是否有一个感觉,当你使用那种极端耗电的收音机时心里无形间就会产生一种顾虑,不敢,或不舍得悠然自得地长时间开机收听!

因为你知道,几个小时就会把电池报消,即便用充电电池也够麻烦的了.而使用那些省电的收音机,听它半天也用不着顾虑.小日本的作风就非常气人,他们大概太富裕了,尽设计耗电量巨大又靠干电池供电的收音机,难道我们还要学习他们吗?

　　关于电池的容量问题，应当经过认真的估算。

频繁地更换电池或充电会给收音机的使用带来很大的不便。

按照一般的使用情况计算，每天平均使用3小时，则最短的电池一次寿命也应该不少于3Χ7=21h，即不少于一周。

这样，如果收音机的平均耗电有40mA，那么电池的容量就不能小于40X21=840mAh。

以此方式计算，可以正确地选择电池的容量，避免象SONY早期的单节电池的磁带随身听那样，换一节电池大约只能听不到1天，这才是设计上的大败笔！

这样的收音机即便再高级我也不会买.

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[收音机设计与制作漫谈之四:

高频电路之最优化]

电子管,晶体管和集成电路:

我曾在一篇文章中读到一句话,大意是”电子管并非一定优于晶体管,而晶体管又并非一定优于集成电路”,关于这个问题我觉得应该看站在什么角度,考虑多少因素来定义谁优谁劣,如果不考虑其他因素,这种推断就没有意义.我的观点是,如果仅仅从纯技术的角度来考虑,那么情况就很简单了,电子管肯定优于晶体管,而晶体管又肯定优于集成电路!

我为什么要这样武断?

实际还是从个人所学的理论和多年实际的感受出发.电子管的输入阻抗很高,这样的条件就非常适合LC回路的耦合,得到较高的信号增益;

同时电子管的固有的低噪音又可以大大改善信噪比,其最终的效果就是收音机整体性能的提高.而晶体管在这些方面的差距其实相当大,那么为什么晶体管会极大地发展直至取代电子管呢?

这就转移了评价立场,不得不考虑其他一些客观原因的存在了.众所周知,电子管的耗电量巨大,产生的热量可观,电子管的成本高昂,标准寿命只有2000小时,受到这些条件的限制,如果采用100只电子管组成一架高级的收音机,那么它的体积会象一间房屋,热量会相当一个小型锅炉,成本会耗空一位富翁的全部财产,这样的收音机在性能上是无可比拟的,但在实用方面却完全没有价值!

到目前为止,我所知道的民用级收音机似乎仅有一个匈牙利的型号使用了17只电子管,再多的我就没有听说过了.

至于我为什么说集成电路不如晶体管分立器件呢?

大约也是同样的道理.但是还有更加深入的原因,我在以前的文章里也曾经提及.晶体管收音机同样出于成本和体积的考虑,尽量采用较少的晶体管来获取最大的效益.这样做所带来的意外效果却是整机性能的提高,这并不是设计者的本意.为什么这样说,比如,在调幅波段,对于普及型收音机来说应该设计一个60db增益的中放级（暂且不考虑AGC）,晶体管收音机可以设计两级中放,每级增益30db,使用两只三极管.而在集成电路当中,同样是60db的增益,为了取得产品的一至性,为了加入强大的AGC,为了集成电路当中的单元晶体管较低的Hfe（放大倍数）,设计师经常会采用6-30只晶体管来组成中放级,这些管子的单只增益很低,但本底噪声却相同,组合起来产生的噪音会超过分立件电路.关于集成电路的其他问题我还会在下面详谈.

（2）一系列高Q值LC回路是优秀收音机的基本条件:

这就分为两个问题,其一是高Q值的LC回路,其二是把它精确地调整在谐振点上!

在过去的年代里,老一辈的科学家都付出了巨大的努力,想方设法地提高LC回路的Q值,因为那时他们已然认识到了这个问题,知道它对收音机的性能有多么巨大的影响.Q值高的LC回路,一但谐振在一个频率上,它的两端电压就会成为一座山峰,大大地超过天线感生电压;

而相反,Q值低的回路所形成的曲线就如面和软了的窝头,蒸出来已经堆成了饼子,不仅谐振电压较低,而且选择频率的性能也大打折扣了.这个问题看似简单,但它却最终决定一架收音机的整机性能!

记得我给父亲的一位老朋友修理的”地球牌”10波段便携式收音机,就是简单的CXA1191单片电路,修好试机时简直吓了我一跳,怎么这么个廉价机在短波段的接收能力竟然比索尼7600G高出一倍有余?

!

索尼收到的弱台已经淹没在一片噪音里,而地球牌却可以清晰稳定地接收?

差别之大简直不符和逻辑!

当我调整地球牌的天线