超外差式收音机是怎样工作的

超外差式收音机已经不是陌生的事物了。由于设计经验不断的累积和改进，新式电子管不断的涌现。超外差式收音机可以说是日新月异的；但它的基本运用原理，并没有改变过。它的灵敏度和选择性，比旧式的高放调谐式收音机高得多。这两种收音机结构上有那些分别呢？要想回答这一问题，让我们先从信号收发的过程来谈起。

各电台发出的信号电磁波，都有固定的频率和波长。例如中央人民广播电台的波长为454公尺，频率为每秒640千周；上海人民广播电台波长为333公尺，频率为900千周。

在播音室里歌唱、音乐、演奏或讲话的声波，经话筒和音频放大器等设备，转换成为相应的电的脉冲，就是音频电流。但这电流频率很低没有传播到远方的能力，所以必须将它附在高频电流上，用电磁波“辐射”出去。这一低频和高频混合的步骤，叫做“调幅”。电磁波在收信天线上感应的电压，经过收音设备，又转变为原来的歌唱、音乐或语言。这一转变过程，高放调谐式和超外差式收音机是不同的，所以它们的性能就有了高、下。现在就将它们的收信过程，分别简述一下。

在高放调谐式收音机内，天线输入的信号电压，首先被馈入各级高频放大器，每经过一次放大，只将收到的信号电压的振幅加强。在这一过程中，不论放大若干次，输出的电压，都保持着原有的波形。例如收到的信号为890千周的载波（高频成分）是被1000周的音频电压调幅了的，经过各级高频放大后，仅加强了它的强度，没有影响到它的调幅程度，直到经过了检波器后，才将1000周音频成分，从890千周调幅波内分离了出来，最后经过音频放大器和喇叭而输出。在这一过程中，最显著的一点，就是它把音频成分，直接从放大了的输入信号内分出来，也就是直接从原来的调幅波进行检波。由此可见，它的选择性完全取决于高放级的设计和效率。但必须注意，任何一个高放电路，对各频率的放大效率不可能相等。图1系高放调谐式收音过程的原理和波形图。值得注意的是高放级和检波间的波形，除了振幅加强外，完全和天线输入的波形相同。检波器和低放级间的波形，表示从调幅波得出来的音频成分。

在超外差式收音机内的检波，不是从收到的原信号内直接进行的，而是将收到的信号电压，先和振荡器产生的高频电压相混，得到一个新的调幅电压，也就是中周电压，从图2可以更清楚的表示出来。中周电压经过中周放大后，才馈入第二检波器进行检波。振荡器所产生的高频电压，它的频率一般比天线收到的信号频率高，二者间频率的差数，即为中周的频率。

从超外差式收音回路来看，它比高放调谐式电路复杂得多，但它的性能反优越得多，这又是什么道理呢？这一问题，可从电子管放大性能，和现代对收音设备的要求来理解。现代的收音机要求能在保持着最高的灵敏度、最高的选择性、高度的真实性和稳定性的条件下获得最大的放大倍数，只有超外差式收音机能够满足这些要求。再从电子管的放大性能来看，它和所放大电压的频率，有着密切的关系，放大的效果，对各频率的电压是不一致的。甚至在550千周到1500千周这样很窄的波段内，也不能获得同样稳定的放大效果。但在超外差回路中的中周放大，是只为一个频率而设计的。因而也就没有这种缺陷。综合起来，超外差式收音机，主要有以下各项优点：

（1）它的灵敏度，不完全取决于所收到信号的强度，在混频过程中也获得部分的增益。

（2）由于中周频率系固定的，而且收音机的大部分放大作用，是在中周级来完成的，所以在各个波段中，可以获得较均匀的放大倍数。

（3）因为中周的频率较低，且系固定的，所以在不影响稳定性的条件下，可以获得最大的倍数。

（4）也由于中周的频率是固定的，在放大系统的设计中，可保留更宽的音频频带，也就是说可以保存原音的特点。

（5）可以增强选择性。

超外差式收音机，在许多方面，和高放调谐式是相仿的。它们的高放、低放和输出电路，是完全一样的。前者的第二检波器和后者的检波器也相同。虽然中周放大器，是超外差式收音机所特有的，也不过是一种调谐于一个固定频率的放大器而已。所以它最独特的一点，还在于它的混频作用和效果。只要把混频作用弄清，就很容易明白超外差式收音机的运用原理了。

两个频率不同的电压或电流，同时存在于同一电路内，就要产生电的拍频作用。这一现象可从图3来说明。G－1和G－2是两个交流电源，设G－1的频率为每秒11周；G－2的频率为每秒9周。这个电路包括两付线圈（或是两只变压器）；第一付线圈由L\(_{1}\)L2L\(_{3}\)和L4组成，另一付线圈由L\(_{5}\)和L6组成。因为L\(_{1}\)跨接于G－1，所以它两端间电压的频率也是11周；同理，L2两端间电压的频率为9周。由于L\(_{1}\)和L3相交连，L\(_{2}\)和L4相交连，所以在L\(_{3}\)内感应电压的频率是11周，L4内感应电压的频率是9周。又因L\(_{3}\)和L4是串联的，所以这两个频率不同的电压；在L\(_{3}\)和L4电路中混合起来，经过L\(_{5}\)将这一混合了的电压传递到相邻电路L6中去。在这里选用了11与9周为例，仅是为了便于说明而假设的，这一理论同样可以运用于任何高频电压。现在将这一混频过程，用图4来表示出来。（甲）（乙）分别表示11周和9周两个电压，假定它们的振幅相等。在L\(_{3}\)、L4回路内混合后的波形，可由（甲）（乙）两图相加而得到。相加时，不仅要考虑到振幅的大小，也要顾到相互间的相位关系，也就是要考虑两者的正负极性关系。我们假定在零轴以上为正半周，零轴以下为负半周。从图可见（甲）（乙）两个波形，同时从零值出发，向同一方向增长（也就是同相），图上的波形为一秒钟的变化过程。这两个电压，虽然在开始时为同相，但并不继续保持同相关系，二者经过同一时间到达第一根竖直的虚线以前的一瞬间，它们同时达到峰值，但方向正巧相反相减；在第一根虚线的一瞬间，二者同时到达零值，这样的逐点相加，它们有时互相加强，有时互相减弱，这样便得到（丙）的结果。（丙）的波形既非（甲）的波形，也非（乙）的波形，而是一个新的波形，它的振幅不是恒值，而是按一定规律随时间而变化的。也就是说，振幅是按一定的频率变化的。在这个例子中，它的频率是每秒2周，正是11周和9周的差数，这一现象就是电的“拍频”，或“外差”作用。同理，两个频率不同高频电压，它们的频率位于广播或短波波段以内，在收音机的电路内相混，就要产生拍频或外差作用，所产生的新的电压，叫做中周电压。在超外差式收音机内，将中周电压加以放大后，通过第二检波器的作用，得到（丁）的结果。

以上所谈的，虽然已对外差作用，有了些概念，但仍难以说明超外差式电路的混波作用。实际上，（甲）（乙）两波中的一个是调幅波，也就是收到的信号波，另一个是在收音机内产生的本地振荡的等幅波，这两个电压在混频管电路内混了起来，产生中周电压，为了更好的了解这一问题，让我们用图5的例子来加以说明。

图（5）的（甲）图示—由音叉产生的每秒1000周的音波，图上只画了它的两个周期，A\(_{o}\)p间的距离代表一个周期的时间，也就是相当于\(\frac{1}{1000}\)秒的时间。在电台内，先将这一声波变成音频电压，再和图（乙）所示的1,000,000周的电压相混，产生一调幅波，如图（丙）所示，在图（乙）中B\(_{o}\)Bp间的距离，代表高频电压一周期的时间，也就是1;1,000,000秒。再从（丙）上很明显的可以看出，这一波形的轮廓和（甲）相同，C\(_{o}\)Cp间的距离和A\(_{o}\)Ap相等，也相当于\(\frac{1}{1000}\)秒。轮廓内所含的波形表示高频成份，假使将这一调幅电压和另一本地振荡所产生的频率为1,240,000周等幅电压相混，按照图4的原理，产生一个新的电压，它的峰值的变化频率为1,240,00O—1,000,000=240,000周，但须注意，各峰值的振幅仍按原音频成分而变化，如图（丁）所示，这里D\(_{o}\)Dq间距离仍与A\(_{o}\)Ap相等，也是1;1000秒，至于D\(_{o}\)Dp间的距离表示着中周一周期的时间，在这个例子中，它相当于\(\frac{1}{240,000}\)秒，在D\(_{o}\)Dq间应有240个中周的周期，未能全部的表示出来。

在以上这一个例子中，所选的音频是1000周，实际上，它可以是播送节目中的任一频率或任一段频带；高频调幅电压的频率，是随电台而异。至于本地振荡所产生等幅电压的频率，要依着所选用的中周频率而转移。

通过以上的例子，使我们可以看到，1000周的音频成分原来是混在1000千周的载波电压中的，但经过混波以后，除了把载波的频率由1000千周换成240千周外，就没有其他的变化了。

至于从中周中将音频成分析出的工作，要靠第二检波器来完成了，它的作用和高放调谐式收音机的检波器是一致的，在这里就不多谈了。（安绍萱）