谈谈收音机的输入电路

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“输入电路”是收音机电路中的一部分。它的作用是把需要要收听的电台信号选出来,并加以放大,同时把不需要的电台信号滤除。不论简单的还是复杂的收音机,都必须有输入电路。但是在结构不同的收音机里,由于要求不同,所采用的输入电路是有区别的。这里打算谈谈对输入电路的一般要求,并就几种常见的输入电路,分析一下它们的工作原理、性能和特点。

一、对输入电路的要求

1.电压传输系数尽量大,而且接收不同频率的电台信号时,传输系数都应相差不多。所谓“电压传输系数”,就是输入电路送出去的电压U\(_{出}\)(图1)和天线输入来的电压U入的比值。例如,接收中波1000千赫的电台信号时,U\(_{入}\)=100微伏,U出=500微伏,这时的电压传输系数k=U\(_{出}\)/U入=500/100=5。假如把收音机调到中波段各个电台时,U\(_{入}\)都是100微伏,而U出也都能保持在500微伏上下的话,那么接收各电台时,电压传输系数就差不多都是5,在整个波段内的灵敏度变化就不大,这是我们所希望的。

图1
图1 🔍原图 (398×579)

2.天线参数变化对输入电路的影响应该很小。天线与大地之间的分布电容、天线电感、天线阻抗等天线参数,会随天气变化而变化。大家知道,天线本身和大地都是导体,它们中间有空气可作为介质,所以天线对大地间存在分布电容C\(_{A}\)(图2)。这个电容通过Cc并联在LC调谐回路上,当天气变化时,它的数值变化,从而影响调谐电容C也随着变化,能够收到的频率范围也就变化。同样的,天线的其它参数随气候变化时,也将影响输入电路的性能。因此选用输入电路时应考虑这个因素。

3.具有足够的选择性。当输入电路中的LC回路调谐到要收听的电台时,这个电台的信号就能够被输入电路所放大,然后加到第一级电子管的栅极;而其它电台的信号都被LC回路衰减掉,传不过去。这种选择电台的性能,用术语说就是“选择性”。我们总希望输入电路具有足够的选择性,才能把电台分隔清楚。

二、输入电路的分析

1.电容耦合式输入电路

在图1中,由天线感应到的无线电波,经耦合电容C\(_{c}\)的耦合(或“交连”),送入调谐回路,所以叫做“电容耦合”式输入电路。L和C组成调谐回路,用它选择电台。由于耦合电容Cc不是串入调谐回路的内部,所以也叫做“外部电容耦合”式输入电路。

这种电路比较简单。但由于天线通过C\(_{c}\)接到调谐回路上,天线参数变化对回路的影响,比下面将谈到的电感耦合式输入电路要大一些。但如果不用Cc,把天线信号直接加调谐回路,那么受天线参数变化的影响就更要大,因为从图2可以看出,如果没有C\(_{c}\),CA将直接并联在调谐回路上,对它影响更大。为了减低天线参数变化的影响,C\(_{c}\)的电容量一般不能用得很大。但容量如过小,会因为容抗增大,使传输系数降低。特别是对接收波段的低端电台频率的容抗更大,结果整个波段的电压传输系数很不均匀。所以实际上常用的数值在几十到几百微微法之间。例如在图3的矿石机电路里,希望电压传输系数高些,声音大些,就把Cc用得大些,使用250微微法,当然这样要容忍一些天线参数变化所带来的影响。又如在图4的再生式晶体管单管机电路里,由于晶体管本身有放大作用,电路又有再生,所以可把C\(_{c}\)用得小些,如10微微法左右。

图2
图2 🔍原图 (805×382)

这种输入电路中的线圈有各种形式,图3、4中举出了两种例子,作为参考。

2.电感耦合式输入电路

图3
图3 🔍原图 (381×379)

在图5中,天、地线间接着一个耦合线圈L\(_{c}\) (一般也叫“天线线圈”)。天线传下来的高频信号电流流过Lc,它所产生的磁场又使它旁边的调谐线圈L感应出电压,就这样利用电磁感应作用,把信号耦合过去。这种电路称为“电感耦合”式输入电路。它的电压传输系数等电气指标,可以达到近于理想的标准,制作较简单,使用元件也少。所以,在国内外生产的收音机中常被采用。

下面再进一步谈谈北京无线电三厂所生产的“喜洋洋”牌5301型三波段收音机上用的输入电路。这部分的电路如图6。图中П\(_{1}\)П2П\(_{3}\)是同轴的波段开关。L2L\(_{3}\)分别是收听535~1605千赫的中波段耦合线圈和调谐线圈;L4、L\(_{5}\)是收听2~3兆赫短波2段用的线圈;L6、L\(_{7}\)是6~18兆赫短波1段的线圈。

图4
图4 🔍原图 (749×497)

从图上可以看出,当使用电唱机时,开关的三个刀拨到“电唱”位置,输入电路被切断。当收听中波段广播时,三个刀同时转到“中波”位置上,线圈L\(_{2}\) 、L3被接进输入电路,其它波段的线圈被断开,空着不用。

收听短波\(_{1}\)段或短波2段的节目时,波段开关转到相应的位置上,相应的一对线圈将接进输入电路。由于空着不工作的短波段线圈的电感和布线电容等所形成的回路,可能恰好对正在工作的短波段频率的若干次倍频谐振,吸收正工作的输入电路的能量,使工作电路输出减小,甚至不能收音。为了消除这种现象,可以把各波段线圈隔得远些,但又不便于制作,所以通常是把不工作波段的线圈短路。图中的П\(_{3}\) 一组接点就是为完成这项任务而加的。

图6中各线圈的数据见附表所列。各线圈都绕在外径8毫米、管长24毫米的塑料线圈管上。线管内壁套有螺扣,以便旋入M6×1×12(直径6毫米,螺距1毫米,长度12毫米)的磁心。

图5
图5 🔍原图 (1277×656)

图中的L\(_{1}\)C1组成一个串联调谐回路。调整L\(_{1}\)的磁心,使这个回路对465千赫中频谐振,那么利用串联谐振时阻抗最小的道理,中频附近的干扰就在这里短路到地,不致传到后面去。这种作用好比对干扰设下了陷阱,一般称作“陷波电路”。这个电路对其它频率的信号不谐振,所以阻抗很大,对它们没有影响。

L\(_{1}\)、L2和L\(_{3}\)各线圈工作频率较低,适合用Manl(简写为M1)型尺寸为6×1×12的磁心;而短波线圈L4、L\(_{5}\)、L6和L\(_{7}\)工作频率高,适合采用M11型尺寸为6×1×12的磁心。

可变电容器C\(_{5}\)和各调谐线圈配合,构成调谐回路,它的电容量国内产品多为360微微法的,配合上表所列线圈,正好能调谐到上述各波段内的电台。如果采用其它容量的可变电容器,如498微微法等,各线圈的数据都要作相应的改变,否则将收不到需要的波段。

此外,在使用不同的变频管时,需要配用不同构造的线圈,这里就不详述。

C\(_{2}\)、C3、C\(_{4}\)是补偿电容器,用以调准各波段高频端的统调,以保证高频端灵敏度。

R\(_{1}\)并联在中波段的耦合线圈上,它能使天线回路的Q值变低,因而削弱了天线参数变化所引起的影响和当C5旋到最大容量附近可能产生的振荡,有时还能削弱串音。但这种振荡并不一定产生,所以也可不用。爱好者自己装制收音机时,如发现中波段调到550千赫附近出现咕咕叫声,可加上这个电阻试试。它的数值过小,灵敏度会降低,若太大往往不起作用,可在10~50千欧间按需要选用。

R\(_{2}\)接在变频管的栅极,用来供给自动音量控制电压。它的阻值若单从通过该控制电压考虑,可以很小。但是,它又和输入电路并联,如过小就会降低变频管的输入阻抗,加重谐振电路的负载,结果使灵敏度变差,同时会降低调谐回路的Q值,使选择性变差。所以,一般在几百千欧到一兆欧间选用。如“牡丹”牌551型收音机变频管1A2的栅路电阻就用1兆欧;“熊猫”牌607型的变频管6U1就用200千欧。

C\(_{6}\)是为保证自动音量控制电压不被线圈短路到地(因为线圈对直流的阻力很小)。加了这个电容器,就能阻止直流的自动音量控制电压通过,而输入的高频交流信号则可畅通无阻,不受影响。它的数值一般在100~300微微法间选用。也有一些收音机,它的自动音量控制电压经过调谐线圈和波段开关后加到信号栅极上,这时就不需要加电容器了。

3.电感电容耦合式输入电路

图6
图6 🔍原图 (413×1114)

图7所示的另一种输入电路,既有电感耦合,也有电容耦合,所以叫“电感电容耦合”式输入电路。由于有耦合电容存在,受天线参数变化的影响较大,但使用了双重耦合,会使电压传输系数提高,也较均匀。

图8是一种普及型外差式四管机的输入电路。图中的C\(_{c}\)使用半可调电容器,可兼做补偿电容器(相当于图6中的C2)。和Lc并联的47千欧电阻与图6中R\(_{1}\)的作用相同。

4.内部电容耦合式输入电路

在图9的输入电路中,信号由天线通过C\(_{0}\)加到耦合电容器Cc上,便送入了L\(_{C}\)调谐回路。由于Cc是串接在调谐回路的内部,所以叫做“内部电容耦合”式输入电路。

C\(_{0}\)的作用是减小天线的等效电容,相当于缩短天线,减小天线参数变化对调谐回路的影响,所以一般叫做“缩短电容”。加了这个电容以后,可以改善选择性,电压传输系数也比较均匀。C0一般使用200~300微微法左右。

图9中的R相当于并联在天地线间,作用与图6中的R\(_{1}\)相似。也可以断开它的下端(图中×号处),通过它供给自动音量控制电压。

图7
图7 🔍原图 (1872×429)

图10是上海广播器材厂出品的131型收音机上用的输入电路。波段开关采用琴键式的。当按下中波段的琴键时,由琴键带动移动接点a及b,使他们同时由没按下时的实线箭头位置移到虚线箭头位置去。这样便接成了与图9一样的内部电容耦合式的输入电路。它的传输系数高,也很均匀,中频抑制效果好,可省用陷波电路。

该机短波\(_{1}\)和短波2两波段,是采用电感耦合式输入电路。当从中波段改听短波0时,按下短波\(_{1}\)段的琴键,中波段开关接点会自动跳开。这时,c点经150微微法栅路电容与6A2输入栅极接通;d点使Lc与天线接通而工作。这时的实际电路如图10(乙)。可以看出,这时150微微法电容形成栅路电容,并且谐振电路的C又串入240微微法电容,使C的容量可变范围变小,只适合接收3.95~7.6兆赫一段较窄的频带,而频率度盘的刻度可以展宽,收听时调谐比较容易。

短波\(_{2}\)段(9~12.1兆赫)工作时,图中e点与6A2栅极接通,f点与天线接通。因此,实际电路变成图10(丙)。可以看出。6A2栅极通过L已对地构成通路,因此自动音量控制电压被短路,变频级不受控制。这时,150及240微微法电容串入调谐回路,也是为使频率度盘的刻度展宽。

5.自耦变压器式输入电路

图10甲短波3段(14.5~19兆赫)工作时,g点与6A2栅路接通;h点与天线接通。因此,实际电路如图11。这种电路的天线线圈L\(_{A}\)与调谐线圈L间不靠互感耦合,而是从LA的一部分线圈L\(_{C}\)上取出耦合电压UC加给调谐回路内部。这样,对天线线圈来说,U\(_{A}\)是输入电压,UC是输出电压,所以这是自耦变压器式耦合电路。

这种电路受天线参数变化的影响较小,容易做到阻抗匹配;但由于是降压的自耦变压器形式,所以电压传输系数较低,并且只能保证在较窄的频带内保持均匀。因此,要求波段复盖系数较宽的接收波段一般不采用。

图8
图8 🔍原图 (430×292)

从图11可看出,它会和图10丙一样地使频率展宽;同时,变频级也不受自动音量控制电压的控制,这会提高一些变频增益,相应地也就提高了短波段的灵敏度。(栗新华)