当我们用再生式收音机收听广播时,往往转来转去,听见了一个电台的节目,但声音里还夹杂着另一个电台播送的节目,不能很好地把电台分隔开来。听比较近的大电台的广播比较好,如果电台远些,或电力太小,声音就很小。用矿石收音机时这些现象更显著。即使是高频放大式收音机,用了许多电子管,也不见得很好,转到频率较高的一头,声音如果还好,一转到频率低的一头,声音就很差。这种现象,只有超外差式收音机能够避免。超外差式收音机能够收许多电台,不互相干扰,也就是选择性好;能够收远处的或电力小的电台,也就是灵敏度高;而且转来转去,从度盘上频率低的一头到频率高的一头,声音都差不多是一样响,也就是放大性能在各个频率都很均匀。超外差式收音机有这些好处,主要是因为它的线路设计,比其余收音机巧妙。其它收音机都是直接把收到的高频信号变成音频,而超外差式收音机是先把高频变为“中频”,再由中频变为音频。总起来说,超外差式收音机的好外,正是因为中频放大级的功用很巧妙的缘故。

中频回路的任务
如果根本不用中频,多加几级高频放大和几个调谐回路,自然也有选择性,能达到分隔电台的目的,但这样做引起的副作用很不好。因为一个调谐回路的选择能力决定于它的电感对电容的比,一般是频率愈低,选择性愈尖锐,所以多用几个调谐回路时,如果调整到刻度盘上高频的一头选择性正合适,那么在低频的另一头,选择性就太强,往往把所调谐的载波两面代表节目的频率部分割掉,大大地影响了音质,听起来高音部分少,显得特别沉闷;相反的,如果在低频端正好,在高频端选择性就不够,不能分隔电台。但是中频放大级的特点,是只对一个频率的信号放大,而不是像高频放大级那样,要对整个广播频带里各个频率都要放大,因此就不会发生类似的问题。

我们可以把用中频调谐和用高频调谐分隔电台的情形从另外几方面来比较一下。因为一个调谐回路的选择性,是和它所调谐的频率有关的。假定每个广播电台的节目所占频带是6000周,调谐的频率是1200千周,那么两个频率最接近电台的频率差占调谐频率的\(\frac{6000}{1200000}\)=1;200,而对中频回路来说,假定是调到450千周,那比值不是\(\frac{1}{200}\)而是6000;450000=\(\frac{1}{75}\)了。可见,频率愈高,调谐回路的选择性就越差,因为同样频率的差效,按比例说比较小。因此用了中频级后,收音机的选择性几乎完全决定于中频回路,高频级调谐回路从一头调到另一头,选择性没有多大改变,这样使收音机的工作比较稳定。
如果不用中频而多用几级高频放大,自然也能提高灵敏度,不过这样做很不经济。因为高频和中频放大级的增益,在很大程度上决定于交连线路的设计和回路的各组成部分的损耗。工作在一个频率的中频变压器容易设计到和电子管匹配得很好,因此增益容易提高。回路里的损耗,就线圈来说,它有电阻,消耗能量,使调谐回路的放大能力降低。可是这个电阻又随频率而增加,频率增高一倍,电阻就升高\(\sqrt{2}\)倍。其它另件在高频的损耗一般也比在中频大。中频放大级的增益也决定于回路里元件的质量。中频频率比较低(175千周或465千周),因此它可以采用多股绞合线,来减小高频损失,提高Q值。此外,中频调谐因为不要变动,所以可以用最好的电感量对电容量的比值,来提高增益。这些原因,使中频放大级的增益远比高频放大级高。因此,一部超外差式收音机的增益基本上决定于中频放大级。即使高频有变动,即无论收听什么频率,信号被放大的倍数差不多没有什么改变,使整个频带内接收的音量均匀。因此,中频回路的重要任务,就是决定一部超外差式收音机的选择性和灵敏度。
中频频率的选择
但是,为什么现在一般收音机都用465千周?
因为从上面的说明,找们晓得频率愈高,像频和信号频率相隔愈远,干扰愈小。从消除像频干扰着眼,中频应当高些;但从选择性和灵敏度着眼,中频应当低些。折中考虑,所以选用465千周。如果把中频再提高,就进到广播波段(500—1650)的范围,那自然是不适当的。
这样看来,无线电的回路里,任何一个数量,都不是随便决定的,它们一般都经过比较和计算。正像一个电子管的电极应当加多少电压,最好不随便改变一样。不过,对中频来说,限制并不十分严格,如果用400千周,也照样可以。一般中频失调以后,不用仪器也照样可以校正,就是因为这个缘故。
利用两个中频回路的相互交连,可以得到宽频带放大作用,使音质更好,这也是大家所熟知的事,但这只可以说是交连电路的性能,而不能完全认为是中频的性能,所以我们并不谈它。
中频和高频回路的分工
既是中频放大级已经能够解决一部收音的选择性和灵敏度两个重要问题,那么为什么在许多比较好的收音机里还用高频放大级呢?原来高频放大级也是有它的分工的。

1.我们知道电子管内产生杂音,主要是由于电子在许多电极上碰撞所引起来的。电子管的电极愈多,杂音就愈大,所以把高频变为中频所不可缺少的变频管杂音最大。但变频管输出的信号和杂音,中频放大级是同样对待的。中频放大级的放大能力强,结果声音虽响,但杂音也大,听不到很悦耳清晰的声音。
2.一部超外差式收音机里,振荡频率一般是比信号频率高,两个频率在变频级相遇,产生差频,因此就得到一个中频;如果振荡频率恰好比另一个信号频率低一个中频,同样也可以得到一个中频。例如振荡频率是1175千周,信号频率是1000干周,产生的中频是175干周;如果信号频率是1350千周,振荡频率是1175千周,产生的中频也是175千周,所以可以同时有两个信号频率和振荡频率起作用,都产生中频。如果我们收听一个信号,那么另一个信号也有可能同时收到,产生干扰,这就叫做“像频”干扰。这是超外差式收音机所特有的缺点。
因此,在较好的超外差式收音机里,还要加一、两个高频调谐回路,特别是输入调谐回路,把没有进入电子管以前的信号,通过调谐作用来提高,而调谐回路本身所产生的热噪音又比较小,因此它的作用是对信号有利而相对的抑制杂音的。上面说过,信号频率和像频相差两个中频,如果选用的中频是465千周,它们就相差930千周。用了这种高频调谐回路,把这样两个频率分开是比较容易做到的。经过高频调谐回路后,信是频率的电压加大,像频干扰频率所产生的电压减小,因此,消除了像频干扰。但是,如果两个电台,它们的频率靠得很近,只差几千周,那么用一、两个高频调谐回路来分隔就比较困难了。所以抑制杂音和消除像频干扰,主要是高频回路的分工,而中频回路还另外有它更重要的任务。