超外差式收音机原理图.docx

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超外差式收音机原理图

超外差式收音机原理（图）

一、最简收音机原理

   图1-1中LC谐振回路是收音机输入回路，改变电容C使谐振回路固有频率与无线电发射频率相同，从而引起电磁共振，谐振回路两端电压VAB最大，将该电波接收下来。

经高频放大电路放大后，通过由二极管D和滤波电容C1构成的检波电路，将调幅信号包络解调下来，得到调制前的音频信号，再将音频信号进行低频放大，送到喇叭，就完全还原成可闻的声波信号。

图1—1 最简单的收音机组成框图

   这就是最简AM收音机（也称高放式收音机）的工作原理，它简单，但可行性、可使用性太差，不适合日常使用。

由于高放式收音机中高频放大器只能适应较窄频率范围的放大，要想在整个中波频段535kHZ—1605kHZ获得一致放大是很困难的。

因此用超外差接收方式来代替高放式收音机。

二、超外差式收音机原理

   所谓超外差式，就是通过输入回路先将电台高频调制波接收下来，和本地振荡回路产生的本地信号一并送入混频器，再经中频回路进行频率选择，得到一固定的中频载波（如：

调幅中频国际上统一为465KHz或455KHz）调制波。

   超外差的实质就是将调制波不同频率的载波，变成固定的且频率较低的中频载波。

在广播、电视、通讯领域，超外差接收方式被广泛采用。

如图3-4。

图1—2 超外差原理

   在超外差的设计中，本振频率高于输入频率。

用同轴双联可变电容器，使输入回路电容C1-2和本振回路电容C1-1同步变化，从而使频率差值始终保持近似一致，其差值即为中频，即：

   如接收信号频率是：

   600kHz，则本振频率是1055kHz；

   1000kHz，则本振频率是1455kHz；

   1500kHz，则本振频率是1955kHz；

   由于谐振回路谐振频率，f与C不成线性变化，因此必须有补偿电容对其特性进行修正，以获得在收听范围内f与C近似成线性变化，保证f本振-f信号=f中频为一固定中频信号。

超外差方式使接收的调制信号变为统一的中频调制信号，在作高频放大时，就可以得到稳定且倍数较高的放大，从而大大提高收音机的品质。

   比较起来，超外差式收音机具有以下优点：

（1） 接收高低端电台（不同载波频率）的灵敏度一致；

（2） 灵敏度高；

   （3） 选择性好（不易串台）。

由于直接放大式收音机的灵敏度比较低，只能接受本地区强信号的电台，接收远地电台的能力较弱，它的选择性差，接收相邻频率的电台信号时存在串台现象。

   为了提高灵敏度和选择性，就要采用超外差式收音机。

超外差式收音机有别于直放式收音机的特点是它不直接放大广播信号，而是通过一个叫变频级的电路将接收的任何一个频率的广播电台信号变成一个固定中频信号（我国规定中频频率是465KHz），由中频放大器进行放大，然后进行检波，得到音频信号，最后推动扬声器工作。

   中夏牌S66D型收音机，采用典型六管超外差式电路，具有安装调试方便、工作稳定、灵敏度高、选择性好等特点，功放级采用无输出变压器的功率放大器，（OTL电路），有效率高、频率特性好、声音宏亮、耗电省等特色。

是一款值得青少年无线电爱好者动手制作的套件。

   一、电路的工作原理

图1是中夏S66D型收音机的原理电路图。

为了分析方便，它的工作过程可以画成方框图，如图2。

（图片看不清可以点击放大）

1、输入调谐电路

   输入调谐电路由双连可变电容器的CA和T1的初级线圈Lab组成，是一并联谐振电路，Tl是磁性天线线圈，从天线接收进来的高频信号，通过输入调谐电路的谐振选出需要的电台信号，电台信号频率是f=l／2πLabCA，当改变CA时，就能收到不同频率的电台信号。

  2、变频电路

   本机振荡和混频合起来称为变频电路。

变频电路是以VTl为中心，它的作用是把通过输入调谐电路收到的不同频率电台信号（高频信号）变换成固定的465KHz的中频信号。

   VTl、T2、CB等元件组成本机振荡电路，它的任务是产生一个比输入信号频率高465KHz的等幅高频振荡信号。

由于Cl对高频信号相当短路，Tl的次级Lcd的电感量又很小，对高频信号提供了通路，所以本机振荡电路是共基极电路，振荡频率由T2、cB控制，CB是双连电容器的另一连，调节它以改变本机振荡频率。

T2是振荡线圈，其初次绕在同一磁芯上，它们把VT1的等电极输出的放大了的振荡信号以正反馈的形式耦合到振荡回路，本机振荡的电压由T2的初级的抽头引出，通过C2耦合到VT1的发射极上。

   混频电路由VTl、T3的初级线圈等组成，是共发射极电路。

其工作过程是：

（磁性天线接收的电台信号）通过输入调谐电路接收到的电台信号，通过Tl的次级线圈Lcd送到VTl的基极，本机振荡信号又通过C2送到VTl和发射极，两种频率的信号在T1中进行混频，由于晶体三极管的非线性作用，混合的结果产生各种频率的信号，其中有一种是本机振荡频率和电台频率的差等于465KHz的信号，这就是中频信号。

混频电路的负载是中频变压器，T3的初级线圈和内部电容组成的并联谐振电路，它的谐振频率是465KHz，可以把465KHz的中频信号从多种频率的信号中选择出来，并通过T3的次级线圈耦合到下一级去，而其它信号几乎被滤掉。

   3、中频放大电路

   它主要由VT2、VT3组成的两级中频放大器。

第一中放电路中的VT2负载是中频变压器T4和内部电容组成，它们构成并联谐振电路，谐振频率是465KHz，与前面介绍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，主要原因是有了中频放大电

路，它比高频信号更容易调谐和放大。

   4、检波和自动增益控制电路

   中频信号经一级中频放大器充分放大后由T4耦合到检波管VT3，VT3既起放大作用，又是检波管，VT3构成的三极管检波电路，这种电路检波效率高，有较强的自动增益控制

（AGC）作用。

   AGC控制电压通过R3加到VT2的基极，其控制过程是：

   外信号电压↑→Vb3↑—Ib3↑→Ic3↑→Vc3↓通过R3Vb2↓→Ib2↓→Ic2↓→外信号电压↓

   检波级的主要任务是把中频调幅信号还原成音频信号，C4、C5起滤去残余的中频成分

的作用。

   5、前置低放电路

   检波滤波后的音频信号由电位器RP送到前置低放管VT4，经过低放可将音频信号电压放大几十到几百倍，但是音频信号经过放大后带负载能力还很差，不能直接推动扬声器工作，还需进行功率放大。

旋转电位器RP可以改变VT4的基极对地的信号电压的大小，可达到控制音量的目的。

   6、功率放大器（OTL电路）

   功率放大器的任务是不仅要输出较大的电压，而且能够输出较大的电流。

本电路采用无输出变压器功率放大器，可以消除输出变压器引起的失真和损耗，频率特性好，还可以减小放大器的体积和重量。

VT5、VT6组成同类型晶体管的推挽电路，R7、R8和R9、R10分别是VT5、VT6的偏量电阻。

变压器T5做倒相耦合，C9是隔直电容，也是耦合电容。

为了减少低频失真，电容C9选得越大越好。

无输出变压器的功率放大器的输出阻抗低，可以直接推动扬声器工作.

超外差式收音机原理（图）

简单收音机为了提高灵敏度指标增加了高放级，但高放级级数的增加是有限度的，如果为了提高灵敏度而加多高放级，则不但统调困难，更易发生寄生振荡。

另一个原因在于：

晶体管电路对高中低频带的表现是不同的，这就造成了整个收音频带内的指标不和谐。

如果能把收音机固定在一个频带上工作，它的收音质量当然很好，不过事实上许多广播电台并不都挤在一个不大的频带上广播，而是分布在—个很宽的频带中进行广播。

因而，只能在改进收音机的电路上想办法，把这些分散在各波段的电台，在收音机里变成一个预定的频率，这样，就能很好地加以放大了。

超外差电路就是这样的装置。

它将所要收听的电台在调谐电路里调好以后，经过电路本身的作用，就变成另外一个预先确定好的频率，然后再进行放大和检波。

这个固定的频率，是由差频的作用产生的。

如果我们在收音机内制造—个振荡电波（通常称为本机振荡），使它和外来高频调幅信号同时送到一个晶体管内混合，这种工作叫混频。

由于晶体管的非线性作用导致混频的结果就会产生一个新的频率，这就是外差作用。

采用了这种电路的收音机叫外差式收音机，混频和振荡的工作，合称变频。

外差作用产生出来的差频，习惯上我们采用易于控制的一种频率，它比高频较低，但比音频高，这就是常说的中间频率，简称中频。

任何电台的频率，由于都变成了中频，放大起来就能得到相同的放大量。

上图示出了超外差式收音机的方框图。

可以看出，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，输出载波的波形变得很稀疏其频率降低了，但音频信号的形状没有变。

通常将这个过程（混濒和本振的作用）叫做变频。

变频很象货物转运。

贷物从遥远的地方由火车运到终点车站，然后由汽车转运到目的地。

贷物内容没有变，但运输工具由火车改为汽车。

还可以再作简单归纳：

变频仅仅是载波频率变低了，并且无论输入信号频率如何变化最终都变为465KHz（备注：

这个频率各国不同，或455KHz），而音频信号（包络线的形状）没变。

这包络线正是我们运输的货物。

混频器输出的携音频包络的中频信号由中频放大电路进行一级、两级甚至三级中频放大，从而使得到达二极管检波器的中频信号振幅足够大。

二极管将中频信号振幅的包络检波出来，这个包络就是我们需要的音频信号。

音频信号最后交给低放级放大到我们需要的电平强度，然后推动扬声器发出足够的音量。

若要求超外差式收音机得到更高的灵敏度，在调谐回路与混频之间还可以加入高频放大级然后再去混频。

超外差式收音机能够大大提高收音机的增益、灵敏度和选择性。

因为不管电台信号频率如何都变成为中频信号，然后都能进入中频放大级，所以对不同频率电台都能够进行均匀地放大。

中放的级数可以根据要求增加或减少，更容易在稳定条件下获得高增益和窄带频响特性。

此外，由于中频是恒定的，所以不必每级都加入可变电容器选择电台，避免使用多联同轴可变电容器，而只需在调谐回路和本振回路用一只双连可变电容器就可完成选台。

现在，绝大多数商品化收音机都是超外差式的。

民用超外差式收音机的中频一般选择在465kHz或455KHz。

混频器的输出回路和中领变压器专门对465kHz或465KHz谐振。

为什么固定在一个频率能够选择电台呢?

原来，仍是调谐回路调选到电台，但本地振荡电路的工作频率随着调谐回路的频率变化，即本振频率总比电台的频率高一个中频，并且中频信号的振幅包络与高频信号的振幅包络完全相同，这就使得音额信号能够通过检波器再现。

假设一个收音机工作在800KHz到1800KHz，中频工作在470KHz，那么本地振荡频率应当在800+470＝1270kHz到1800+470＝2270kHz之间变化。

当然如果本地振荡频率从1800-470＝1330KHz到18000-470＝1330KHz间变化，即比电台总低470kHz的频率，那么仍旧能够得出差频470KHz的结果。

但实际生产的收音机中的本振频率是选高于电台信号频率的。

因此电台信号频率或称调幅信号频率（Fs）与本地振荡频率（Fo）和中频频率（IF）之间的关系为Fo-Fs=IF。

从上面分析可知高于本振—个中频或者低于本振一个中频的电台信号都能够进入中频放大器，从而在收音机中产生干扰，这种干扰叫做镜像干扰，两信号的频率叫做镜像频率。

解决镜像干扰的基本方法就是提高输入调谐回路的选择性，使本振频率严格高于电台信号的频率，在上例中当本振频率为1270KHz时，调谐回路