变频电路的工作原理

从上期图2电路可以看出，由磁性天线接收到的广播信号e\(_{S}\)经输入线圈B1耦合到基极线圈，加到变频管的输入端（一端直接接基极，另一端经C\(_{5}\)2的抽头2接地加到发射极e上去）；本振信号e\(_{B}\)由耦合电容C5加到基极，另一端通地与e相接。我们可将信号电压e\(_{S}\)和本振电压eB同时加到基极的情况，画成如图5的简化等效电路，输出端接的是中频回路。

实践证明，当两个不同频率f\(_{S}\)、fB的信号e\(_{S}\)、eB同时加到混频管输入端e～b时，由于晶体三极管的非线性作用，在输出端e～c间，除了会产生这两个信号的基波成分f\(_{S}\)、fB外，还会产生很多新的频率成分，如和频（f\(_{B}\)＋fS）、差频（f\(_{B}\)-fS）以及各种谐波成分。这个过程我们叫它“混频”。由于接在变频电路输出端的中频变压器回路是调谐在f\(_{B}\)～fS上的，所以只有差频成分得以通过，而其他频率的成分则统统被这一回路滤除。在超外差式收音机中，总是使本振频率f\(_{B}\)比信号频率fS高一中频465千赫，即差频f\(_{B}\)-fS=465千赫，而将中频变压器BZ\(_{1}\)与C7组成的并联谐振回路调谐在465千赫上，所以混频的结果，只有465千赫的中频才能通过BZ\(_{1}\)耦合到下一级中频放大器去。例如，当输入回路调谐在640千赫（fS）时，本机振荡回路就调谐在640＋465=1105千赫（f\(_{B}\)），混频以后就能差出465千赫，送到中放去，这样就能收到640千赫的电台信号。

图6是一种常用中、短波超外差收音机的变频电路。图中，与天线相连的线圈是天线耦合线圈；B\(_{1}\)是短波输入线圈；B2是中波输入线圈；B\(_{3}\)是短波振荡线圈；B4是中波振荡线圈；L是短波提升线圈。收音机工作在中波段或短波段是用波段开关K\(_{1}\)来控制的。K1有K\(_{1a}\)…K1f六把连动的主刀片，六组双接点，相当于六把连动的单刀双掷开关。图中K\(_{1}\)是在接收中波的位置。收短波时六把刀一起转换到另一组接点上。

由于接有旁路电容C\(_{4}\)，相当于基极交流接地，故属于共基电路。广播信号电压eS是由基极加入的，本振信号电压e\(_{B}\)则是经C10（或C\(_{8}\)）由发射极加入的，故可画成如图7的等效电路。这种电路叫做“共基调发”电路。下面来谈它的特点。

1．避免吸收现象：图6中，当K\(_{1}\)接到短波时，中波输入线圈B2的初级是通过开关接地刀K\(_{1b}\)接地而短路的，这是为了避免吸收现象。因为收短波时，若中波输入线圈B2处于开路状态，虽然调谐电容C\(_{1a}\)已接到短波输入回路中，但杂散电容仍存在，当杂散电容与B2线圈两者的谐振频率正好落到短波频率覆盖范围内某一点时，就会吸收短波段那一频率点上的电磁波能量，使该点的灵敏度大大降低。同样，中波振荡回路也通过开关K\(_{1}\)的又一个接地刀K1e接地短路，否则也会对短波振荡产生吸收现象，使短波振荡在那一频率点上幅度大大降低，严重影响变频增益。

2.短波提升器的作用：当K\(_{1}\)接到短波位置时，接发射极的K1d刀在将短波振荡回路接入的同时，也将C\(_{11}\)和线圈L组成的短波提升器接入。短波提升器实际上是一个LC串联谐振回路，谐振频率为中频465千赫。我们知道，串联谐振回路谐振于某一频率时，对该频率呈现的阻抗很小。由于发射极电阻R3上没有旁路电容器并联，R\(_{3}\)对直流和交流均有负反馈作用，但当它两端并联上C11L短波提升器后，负反馈成分中的中频分量就通过C\(_{11}\)L的很小的串联谐振阻抗短路到地，从而减小了中频负反馈，提高了混频增益，尤其在短波段的低端，其混频增益有时可提高4～5倍。

短波提升线圈L的电感可用f=1／2π\(\sqrt{LC}\)公式计算，如图6电路，C\(_{11}\)=510微微法，f=465千赫，可算出

线圈L绕制要求自身电容越小越好，最好采用蜂房绕法，其Q值要求不高，Q≥20就行了。

中波段不需要加提升器，因为耦合电容一般都很大，对465千赫中频的容抗已很小，已经起到了比上述提升器还要好的效果。

3．谐波变频电路：图6的短波段采用了谐波变频。这是为了减少牵连和人体感应。它是利用本机振荡的二次谐波频率同外来信号频率之差等于465千赫中频来实现变频的。例如短波段的频率范围为4～12兆赫，则本振应为4.465～12.465兆赫。由于本振频率用的是二次谐波，所以本振的基波实际上只有2.2325～6.2325兆赫，比信号频率低多了，频率牵连现象、人体感应就大为改善，调整时就方便多了。但二次谐波的幅度比基波要小，变频增益能满足吗？可以满足的。因为对本振电压的幅度要求并不算大，只要适当加强基波振荡就行了。一些多波段的收音机，采用这种方法还可以减少一个短振线圈，使结构简化，例如用基波作短波Ⅰ的本振，用二次谐波作短波Ⅱ的本振，就可省掉短波Ⅱ的振荡线圈。

牵连现象是怎么回事？从图2可以看出，输入电路通过基极线圈实际上已直接成为本振负载的一部分，因而输入电路的参数变化，也会影响本振频率，使它也发生一些变化，好像本振频率被输入回路的频率所牵制一样。当输入信号频率与本振频率很接近时，这种频率变化使两者更为接近，且频率越高越严重。例如信号为12兆赫，本振就为12.465兆赫，两者就很接近，在调整收音机时，由于人体感应或其他因素影响，使本振回路的参数发生变化，本振频率很可能完全被信号频率牵连，本振信号变得与输入信号一样，从而破坏收音机正常工作，以致产生啸叫、自激。但中信号频率为535～1605千赫，本振频率为1000～2070千赫，两者相差很远，故牵连的可能性很小，所以共发调基的变频电路不宜用于短波段，几乎只用于单波段收音机中。

在共基调发变频电路中，输入信号与本振信号是分别从基极与发射极加入的，由于发射结的隔离作用，上述牵连现象就要小得多了，因而这种电路多被8管以上多波段收音机所采用，但它要求的本振电压幅度要大些，故本振耦合电容C\(_{1}\)0用得要大些。

4．其他常用变频电路：图8是8管以上多波段收音机常用变频电路（图中仅画出中波段）。这里用两个管子分别作混频（BG\(_{1}\)）和本振（BG2），通称为他激式变频器，前面只用一个管子的称自激式变频器。图8中混频电路和本振电路都属于共基调发电路。信号电压由基极线圈加到BG\(_{1}\)管的基极，本振电压经耦合电容C0加到BG\(_{1}\)管的发射极，故等效电路仍如图7，但由于有单独的本振，故调整方便，性能较好。

1．变频管的选择：收音机机内噪声的主要来源是本机振荡器，如果兼作混频和本振的变频管噪声较大，收音机喇叭里沙沙声就会很大。

其次，变频管的基区扩散电阻r\(_{bb}\)要小。rbb大了，输入信号和本振信号在r\(_{bb}\)上的损耗就要加大，混频效果就差。一般高频管的rbb较小，频率高于10兆赫的管子，r\(_{bb}\)小于150欧，高达几百兆赫的锗管，其rbb可降到十几欧，硅高频管可做到几欧;而低频小功率管的r\(_{bb}\)则大到几百欧。

变频管集电结电容C\(_{c}\)要小。通过Cc输出信号会反馈到输入端。低频时，容抗大反馈量小，C\(_{c}\)可不考虑；高频时，容抗小反馈量大，Cc的影响就不能忽略，这时会引起输入、输出信号电压的相位差不是180°，相位差的大小与频率有关。如C\(_{c}\)构成的内反馈是负反馈，则要降低混频增益，如是正反馈，则易造成工作的不稳定，结果都不好。频率高于20兆赫的管子，其Cc大致小于20微微法，高频硅管的C\(_{c}\)可做到几个微微法，甚至小于1微微法。

收音机用的高频管，由于工作频率还不算太高，故大多列出截止频率f\(_{α}\)或fβ。f\(_{α}\)和fβ高的管子，其r\(_{bb}\)和Cc也小。对截止频率的要求不同，共基电路比共射电路要求可低些。用于本振的管子要求高些，兼作混频和本振比单作混频的要求高。一般应保证截止频率f\(_{α}\)或fβ比工作频率高三倍以上，例如，截止频率为30兆赫的高频管3AG11单作本振时只能工作到10兆赫，如单作混频则用得可较高，可到20兆赫。

此外，管子的β要够高:变频管的β要求范围较宽，最好在50～150间选用；单作混频的管子β要求可稍低；本振管则应高些，否则不易起振。兼作混频和本振的变频管则要兼顾。

2．工作点的确定：单作本振的管子必须保证有足够的本振电压幅度，因为这影响混频增益，e\(_{B}\)大，混频增益高。但还要考虑本振的降压工作性能，即电池电压下降到标称值的3／4时，本振应能正常工作。从这两点考虑，本振管直流工作点要选高些，例如用6伏电池供电，如本振管集电极电流调到Ic2＝0.8毫安，电池电压降到2伏时，本振才停振；而如I\(_{c2}\)=0.6毫安，则电池电压降到3伏本振就停振了。但本振管的工作点也不能调得过高，否则本机噪声将增大，且振荡波形也要失真，谐波成分增大，在喇叭中出现“咯、咯”叫声。另外，混频增益也并非随本振电压eB的增加而成线性增大，因为混频管总是工作在小电流、非线性状态，本振电压太大反而会引起混频增益下降。一般总把本振直流工作点调到：使本振电压经耦合电容送到混频管发射极时仍能保持e\(_{B}\)=100～200毫伏（发射极电阻两端测量），这样效果较好。图8电路中，BG2管的I\(_{c2}\)=0.4～0.8毫安比较合适。

对于兼作本振和混频的管子，要兼顾本振和混频两方面要求，调整要困难些。尤其是多波段变频电路，还要考虑中、短波的不同需要。因为在中波段，集电极电流调到0.3～0.5毫安，本振电压就可达到150～250毫伏，但这样的直流工作点对短波振荡工作还是不稳定的，还必须适当提高集电极电流，例如图6中变频管要调到I\(_{c2}\)=0.5～0.7毫安才合适，但这样满足了短波振荡需要，中波振荡就嫌强了，引起啸叫无法工作。怎么办？通常可在中波振荡线圈的次级并联上一个适当的电阻（如图8本振线圈次级并联有2.2千欧电阻），以降低振荡回路的谐振阻抗，减弱振荡强度。阻值越小，作用越显著，但阻值不宜太小，否则会使中波灵敏度下降。（金国钧）