外来信号送到检波器中去检波以前,要有一定的强度,因为弱信号的检波效率低,而且弱信号(百分之几伏以下)检波时,检波器会引起很大的非线性失真。在高频放大式收音机中,采用高频放大的方式,检波以前直接把外来信号放大。由于电台很多,高频放大时放大器必须放大各种频带的电流,带来了很大的困难,收音机的品质不高。在超外差收音机中,外来信号经过变频,各个电台的不同频带经过变频后都处在一个中频频带内,用中频放大器来放大。这样做有许多突出的优点:
(1)中频放大器是一种固定频带放大器,由于它所放大的频带是固定的,它不像高频放大一样,每当接收信号的频率改变时都要相应地改变一下选择回路,因此这就省去了调谐的很多麻烦,只须一次调整以后就可以永久便用。另一方面因为它是固定的,屏蔽或隔离较容易,元件的稳定性也比较强;
(2)中频放大器所放大的频率是经过变频以后的中频,因此比接收信号频率低得多。由于它放大的频率低,放大器在稳定状态下的放大倍数可以相对地增大,往往一级中频放大器可以做到几十倍到百余倍的放大量,这就保证了超外差式收音机具有足够高的灵敏度;
(3)中频放大器的带通滤波器可以按照人们的意图做成近似于理想的特性,即对频带内的频率都加以均匀的放大而对频带外的频率能迅速给以截止,这就保证了超外差式收音机具有足够高的选择性。
一、中频放大器的典型电路
典型的收音机的中频放大器如图1所示,变频以后的中频信号经过接于变频级与中频放大器之间的第一级带通滤波器送到中频放大器的栅极,放大后通过接于它板极回路与检波极之间的第二级带通滤波器送到检波级去检波。带通滤波器可以有各种各样的形式,在我们家庭用的收音机中多采用简单的双槽路耦合电路,即一般所谓的中频变压器。中频放大管多半采用遥截止式五极管,以便于加自动音量控制,同时五极管的内阻高,不致于对耦合电路的选择性降低得太多。中频放大管应选择跨导(S)大、屏栅电容小的电子管,常用的有6SK7,6К4П,等几种。具有锐截止特性的五极管像6Ж1П,6Ж3П,6SJ7,也可以作为中频放大管,只是它们不能加自动音量控制装置。

二、中频变压器
中频变压器是中频放大器中的关键性元件。大家都知道,一个理想的中频变压器,它的频率特性应该是矩形的,但实际的中频变压器的频率特性却是钟形的(图2)。不同设计的中频变压器由于它的参数不同,最后呈现的频率特性也是不一样的。要研究一个中频变压器的各项指标,下述三个参数很重要。

(1)中频变压器的放大量。所谓中频变压器的放大量是指装有该变压器的一级中频放大器在典型工作状态下的放大量(К\(_{0}\))。这放大量主要取决于谐振回路的谐振阻抗Rэ(R\(_{э}\)=\(\frac{\sqrt{L}}{C}\)·Qэ,其中L为中频变压器的电感,C为与之配合的电容,Q\(_{э}\)则为回路的等效品质因数),以及两线圈之间的耦合因数β(β=k·Qэ,k为耦合系数,它等于M;L,其中M为两线圈之间的互感)。K\(_{0}\)与Rэ等的关系是这样的:
K\(_{0}\)=\(\frac{β}{1+β}\)\(^{2}\)S·R
其中S是中频放大管的互导。
显而易见,要放大量大,β最好等于1,L要大,C要小,Q\(_{э}\)要大。
(2)中频变压器的通频带。所谓通频带,就是以中心频率的放大倍数作为1,当其下降到70%的时候,两侧频率之差,如图3中通频带Δf=f\(_{b2}\)-fb1。

(3)中频变压器的阻带衰耗。所谓阻带衰耗就是当频率偏离中心10千赫时放大量下降的分贝数。
为了搞清不同设计的中频变压器装在放大器中所反映的各项指标,我们以图4为例加以说明。图4中的中频放大管具有互导S为2毫姆欧,中频变压器内的调谐电容为100Pf,回路的等效Q\(_{э}\)。以及耦合因故k变化时,它的频率特性如图5所示。


从这几个图上可以看出,Q\(_{э}\)大的,曲线比较尖锐,放大量也比较大。反之,Qэ小的,曲线比较平坦,放大量也小。但是有一点是共同的,即不管Q\(_{э}\)值如何,只要β值小于1,曲线都是单峰的;β值等于1,曲线也是单峰的,并且中心频率的放大倍数最大;当β大于1时,曲线出现双峰,同时中心频率的放大量反而下降。这三种情况中第一种我们叫欠耦合,第二种叫临界耦合,第三种叫过耦合。收音机中常用的是前两种耦合,过耦合一般由于它不好调整,要求不高的收音机中不大采用它。
三、中频变压器的简略计算
在设计中频变压器时第一步要决定采用的调谐电容C。如前所述,C大了对放大量是不利的,但C太小,工作就不如C大时稳定,每当电子管更换时,或当电子管的输入电容受自劫音量控制作用而改变时,回路的失谐就比较严重,一般多采用100Pf至200Pf。第一级中频变压器为了追求变频级增益大些,有时采用的C比第二级的小一些。但也有第一级与第二级是完全相同的,这样在制造方面比较方便。
决定了采用的C以后,那末极容易求出所需的电感L来:
L(mh)122C(pf)。
其次要决定回路的有效Q\(_{э}\)值以及线圈的Q值和两线圈的耦合系数k。计算步骤如下。
以临界耦合为例,根据所需的通频带,就可以计算所需的回路有效Q\(_{э}\)值:
Q\(_{э}\)=1.41·\(\frac{f中频}{Δf}\)。
这样计算出来的Q\(_{э}\),并不是线圈应有的Q值,因为回路的初级是与电子管的输出阻抗并联的,而回路的次级是与电子管的输入阻抗并联的,因此真正的线圈Q值还需通过下式来计算:
初级Q=\(\frac{Q}{_{э}}\)1-Qэ;ωCr\(_{a}\))(见图6)

式中r\(_{a}\)——前一级电子管的屏阻;ω=2πf中频。
次级Q=\(\frac{Q}{_{э}}\)1-Qэ;ωCR\(_{2}\))(见图7)

式中R\(_{2}\)——下一级电子管的输入电阻。
次级Q=\(\frac{Q}{_{э}}\)1-2;ωC·QэR)(见图8)

式中R——检波管的负载电阻。
在临界耦合情况下,k=\(\frac{1}{Q}\)\(_{э}\)。因此,可按k=1;Qэ求出K值。根据计算出来的Q值和k值,然后将线圈绕制成符合这些数据。必须指出,中频变压器的铝罩对线圈的Q值是有影响的,必须保证中频变压器加罩以后的Q值达到要求。
以上所谈的仅仅是临界耦合的情况,如果要设计欠耦合和过耦合,计算还要复杂一些,就不一一再谈了。
从这里可以看出,由于第二级中频变压器负载电阻比较小(它等于检波管负载电阻之半),因此如果线圈的Q值不变,实际回路的Q\(_{э}\)值就较小。由于k=\(\frac{1}{Q}\)э,Q\(_{э}\)较小,所以k就要较大。为了获得较大的耦合因数k,必须把初、次级线圈靠近些,这就是为什么第二级中频变压器的初次级线圈距离比第一级中频变压器的初次级线圈距离来得近一些的道理。有的厂为了生产方便起见把第一级中频变压器做成与第二级一样,这样做对选择性是有好处的,当然对通频带是要减小一些。
售品中频变压器大都是465千赫的。中频变压器的四个线端有的是用有颜色的接线,从底部引出来,每一种颜色代表一个固定的接线位置。也有的中频变压器是用焊片接出的,焊片旁标有相应的符号。常用的颜色和符号是:黄色或蓝色(P)表示接屏极,绿色(G)表示接栅板,红色(B)表示接B+,黑色(F)表示接地或接自动音量控制。
如果中频放大管是有管顶的(如6K7、1N5等),第一级中频变压器必须把那根绿线(焊片的要另焊一根软接线)从铝壳顶部穿出来加上管帽夹到管顶去。(丁启鸿)