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收音机中的二次变频技术介绍

发表日期:2007年7月6日   出处:网络收录 【编辑录入:飞奔

    先要说明一下什么是超外差式收音机,最初的收音机属于直放式收音机,它的特点是,从天线上接收到的高频信号,在检波以前,一直不改变它原来的高频频率(即高频信号直接放大)。它的缺点是,在接收频段的高端和低段的放大不一样整个波段的灵敏度不均匀。如果是多波段收音机,这个矛盾更突出。其次,如果要提高灵敏度,必须增加高频放大的级数,由此带来各级之间的统一调谐的困难,而且高频放大器增益做不高,容易产生自激。

    如果能够把收音机接收到的高频信号,都变换成固定的中频信号进行放大检波。由于中频频率比变换前的信号频率低,而且频率固定不变,所以任何电台的信号都能得到相等的放大量,同时总的放大量也可以较高。从而克服了上述矛盾。

    典型的超外差式收音机的框图可见9702说明书。振荡器产生一个始终比接收信号高一个中频频率的振荡信号,在混频器内利用晶体管的非线性将振荡信号与接收信号相减产生一个新的频率即中频,这就是"外差"。

    为了获得较好的选择性和灵敏度,在获得中频信号以后在加以放大,即中频放大,这样收音机的接收质量大大提高,这就是"超外差式"电路。它有如下几个优点:

     1. 由于变频后为固定的中频,频率比较低,容易获得比较大的放大量,因此收音机的灵敏度可以做得很高。
     2. 由于外来高频信号都变成了一种固定的中频,这样就容易解决不同电台信号放大不均匀的问题。
     3. 由于采用"差频"作用,外来信号必须和振荡信号相差为预定的中频才能进入电路,而且选频回路、中频放大谐振回路又是一个良好的滤波器,其他干扰信号就被抑制了,从而提高了选择性。

    但是超外差式电路也有不足之处,会出现镜频干扰和中频干扰,这二个干扰是超外差式收音机所特有的干扰。

    超外差式收音机的中频选择性,就是收音机对外来的455kHz中频信号的抗干扰能力。由于输入回路的谐振频率比455kHz高,所以输入回路对中频干扰有较大的抑制能力。

    根据超外差式收音机的变频原理,当振荡频率与外来信号频率相差一个中频频率(455kHz)时,信号就能顺利通过中频放大器获得放大,用公式表示f振-f信=f中,这是信号频率比振荡频率低的情况。如果外来信号频率比振荡频率高一个中频,情况又怎样呢?他们的差额f镜-f振=f中,即他们的差额也是中频频率,同样中频放大器也能顺利的让他们通过获得放大。

    两式相加可得f镜=f振+2f中,如下图:

      |---455kHz---|---455kHz---|
      f信          f振           f镜

    即对于一个特定的接收频率它的镜频频率为该频率加上二倍的中频频率,就象以f振为镜面,f镜是f信在镜子里成的像。

    二次变频的目的:

    提高假象镜频抑制能力像频抗拒比和提高灵敏度

    在短波波段,为了使输入回路在整个波段内保持比较均匀的灵敏度,通常使谐振峰比较宽(即选择性较差,整机选择性主要靠中频回路来保证),以15480kHz为例,其镜频为16390kHz,相当接近所接收的频率,如果在16390kHz正好也有个电台就很容易混入变频电路中而成为镜频干扰,普通收音机的中波镜频选择性>20dB,而短波镜频选择性仅>8dB,因此差一些短波收音机尤其是只有一个或二个短波的收音机,在15480kHz减去910 kHz的地方14570 kHz很容易再次收到15480kHz,选收音机时千万不要把镜频干扰当成是接收的电台比别人多,花了冤枉钱还以为买了便宜货,试机前先搞清楚哪些是广播频段。好在广播频段的镜频基本都不在本频段和相邻的广播频段内,似乎影响不大。

    但随着灵敏度的提高,16390kHz处微弱的其他电台信号也会在15480kHz被接收到,产生啸叫和干扰,这就阻碍了收音机灵敏度的提高。解决方法有二条,其一,增加变频前面的高频放大调谐回路,这同样会带来统一调谐的困难,以及灵敏度不均匀性。其二,就是目前广泛采用的二次变频。

    所谓二次变频就是先将电台信号变频到第一中频(如9702的10.7MHz),再将该第一中频通过第二次变频变换到通常的455kHz即第二中频。镜频抑制能力和变频的级数以及第一中频频率有着很复杂的数学关系,增加变频级数和使用较高的第一中频频率都有利于提高镜频抑制。

    其实仅从原理上看也能有所了解,同样以15480kHz为例,第一中频为10.7MHz,那么本振频率为26180 kHz,镜频为36880 kHz,与15480kHz相差十万八千里,即使是4波段的短波II接收范围在7~22 MHz的最高段也还差14 MHz,应该是都被抑制了。

    由于提高了镜频抑制,就可以放心的使用各种提高灵敏度的手段。有些专业的接收机甚至有4次变频。变频级数的增加会大大提高成本,而所得到的性能提高并不成正比的,就象HiFi一样,为了最后一点音质的提高,几乎要花费以前的所有投入,因此二次变频使用最多。

    记得以前的一级收音机海鸥101在短波就是二次变频,第一中频好象是3.xxxMHz,第二本振也是用晶体稳频。

    当然,干扰有各种各样,如果是同频干扰,电路上的任何技术都是无济于事的,除了采用定向天线要不就指望干扰信号的传播变差一点。

    网友认为9702灵敏度并不高,除了前述的广播频段分布原因,还有就是参照物的关系,9702的灵敏度为30微伏,单信号选择性20dB,其他德生如R333为50微伏,根本没有选择性指标。同这些普通收音机和其他袖珍机相比,9702应该是很不错了。要知道目前的收音机只是靠一块中频滤波器来保证选择性的,在成本和体积上降到了前所未有的低,但是性能上很难和以前用中频变压器精工细作的分立器件收音机的,如春雷703七管三波段,40微伏20分贝;上海312七管四波段,30微伏26分贝(采用双调谐中周);熊猫B802八管三波段,100微伏26分贝等等。当然这些收音机体积重量都要超过R333,更不要说数字显示了,即使你不考虑体积重量,也只能对着当年的线路图发表一些感慨,因为……再也买不到了!

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    发表人:[hdejxdo IP:125.83.34.4 发表人邮件:guguv@tom.com 发表时间:2007/10/22 16:34:01]

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