谈谈高频机震

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超外差式半导体或电子管收音机接收较强的电台信号,特别是收较强的短波电台信号时,如音量开得较大,扬声器中发出吼叫声,收音机正常工作被破坏。这种现象是收音机发生了高频机震故障。

一、产生高频机震的原因

高频机震是由于收音机内的声电回授造成的。收音机内的元件,特别是高频元件,受到扬声器声波振动的影响,产生周期性的位移,引起振荡回路元件(可变电容器、电感线圈)和分布电容(布线电容)的数值变化,从而使回路参数变化,使本机振荡频率发生相应的周期变化,形成了机械调频作用。这种经过机械调频的本机振荡信号与外来的高频信号混频,使变频级输出的中频信号也变成了调频的中频信号。当这个信号经过具有选择特性曲线的中频变压器时,就产生了所谓斜率鉴频作用,使调频信号转变为调幅信号。检波后得到的音频信号,经低频放大,又送到扬声器重放。如此周而复始形成一个环路。如果在这个环路内的任何一点,其输出信号大于输入信号,并且满足一定的相位关系,只要环路内略有骚动,就会建立起振荡来。

在机震开始前,触发机震的原动力主要是收音机的内部噪声(交流嗡声、调制交流声、变频级或中放级的噪声等)。这些噪声在机震未形成之前声级很低,不致使元件引起振动。但由于噪声具有连续频谱,包含的频率范围很宽。若噪声频带中的某一频率与元件的固有谐振频率相同时,即形成共振,共振时振幅可增大Q倍;加上声电环路若干次回授以后,能使元件引起显著的振动而导致高频机震的产生。

二、如何防止高频机震

(一)破坏高频机震的振幅平衡条件,以抑制高频机震。振幅平衡条件是:

fηK=\(\sqrt{PR}\)\(_{FZ}\),

式中:P为收音机的输出功率(瓦);R\(_{FZ}\)为扬声器负载阻抗(欧),f为本振频率被机械调频的频偏(千赫);η为中频变压器特性曲线斜率鉴频和检波的效率(伏/千赫);K为低额放大部分的放大系数。

破坏振幅平衡条件,即使fηK<\(\sqrt{PR}\)\(_{F}\)Z。可采取以下几种措施。

1.防止声波的冲击:扬声器的声波在收音机内传播,冲击双连、电子管等高频元件,或通过机壳、后盖反射冲击电阻、电容导线而引起这些元件振动,是造成高频机震的主要原因。因此设法避免高频元件受声波冲击是有效措施。具体办法是:①将双连可变电容器横装,使双连的片子与扬声器成垂直方向;②将双连电容器和本机振荡回路元件装在机座下面(适合台式机);③拉线盘开孔;④拉线不宜过紧,保持转动灵活,并注意拉线方向,不要单边受力;⑤机壳内安装吸声材料;⑥电子管变频管加罩子;⑦台式机机壳底部开孔;⑧台式机用横档加高机座等。

2.削弱通过固体传播的声波:声波除直接冲击高频元件外,还通过机壳、底板等固体装置而传到元件,引起高频机震。削弱这种途径传播的声波也可有效地防止高频机震。措施是在机壳与底板之间、底板和双连电容器之间、扬声器和机壳之间加装减震垫圈(如橡皮垫圈);以及在电子管变频管管座装减震装置。

减震装置的“顺性”(即弹性的倒数)越大,即越软,其减振效果越好。目前收音机里使用的减震器多是橡皮垫圈。

此外,采用加固高频元件的办法,可以防止机械共振。加固一方面可以防止元件松动,另一方面可改变振动系统的固有谐振频率。元件的固有谐振频率,可以根据机电类比的原理加以计算。机械系统的质量m相当于电感L;机械系统的顺性C相当于电容C;机械系统的力阻r相当于电阻R。元件的固有谐振频率为:

f\(_{0}\)=\(\frac{1}{2π}\)\(\sqrt{mc}\)

上式表明:凡是振动体的质量较小、顺性越小(越硬),则其固有谐振频率越高;反之则越低。高频 元件经过加固之后,可将其固有谐振频率移至收音机的放音频带之外,从而抑制高频机震。

3.加固元作减少共振:①空气双连的定片铆合处涂环氧树脂,有机密封双连中的四只紧固螺帽注意紧固,防止松动;②波段开关(或琴键开关)接触脚紧固处用胶胶固;③本振线圈外涂聚苯乙烯胶水,防止线圈松动;④本振级电阻、耦合电容、垫衬电容、补偿电容的接线尽量缩短,最好直接连在波段开关空脚上;⑤如上述电阻、电容位置靠近时,可用塑料胶水或蜡将它们互相粘住;⑥变频电子管的阴极接线及空气双连电容器振荡连接线采用多股软线,并用胶水固定于底板上;⑦短波段高频接线除必要用软线者外,可用0.8毫米以上的接线连接;⑧木料机壳(尤其是助声板)应无脱胶现象;机壳的装饰件、嵌件用胶水与机壳胶牢。

4.降低斜率鉴频和检波器的效率η:调频的中频信号之所以能成为音频信号,还必须经过中放级的斜率鉴频和检波的作用,所以这两部分的效率η的高低与高频机震的产生是密切相关的;而斜率鉴频效率是取决于中频谐振曲线的形状和输入鉴频器信号的大小。中频谐振曲线越陡峭、输入鉴频器的信号越大,则斜率鉴频效率越高。反之,中频谐振曲线越平坦、输入鉴频器的信号越小,则斜率鉴频效率越低。为了有效地减少高频机震,在选用和调试中频变压器时,中频谐振曲线不要过分陡峭,中放增益也不应做得过高。检波器的效率不能降低,否则将削减有用信号。

5.减小低频放大系数K:低频放大系数K是随音量控制器的开启角度而变。在测试高频机震时,先是将音量控制器开到最大,待找到机震点后,再将音量控制器关至机震临界抑制位置,其作用实际上就是利用减少K的办法来达到破坏高频机震的振幅平衡条件。但是,如果在设计收音机时,用减小低频放大系数K来达到防止高频机震的目的,显然是错误的,因为这样势必带来输出功率的下降,达不到预期的效果。然而K是音频频率的函数,不同音频频率的信号,对应着有不同的放大系数K(F)。如果在保证一定频率响应的前提下,适当地减小机震频率的放大系数K(F),例如高音频机震较严重的收音机,在低放电路里适当地削减一些高音频,对抑制高频机震是有好处的。

(二)破坏高频机震的相位平衡条件以抑制高频机震。相位平衡条件是

фf+фη+фK+фD=2nπ

式中:n=0、1、2、3……;фD为扬声器部分的相位移;фf等分别为其他部分的相位移。上式表明如果整个环路的相位移总和是2π的整数倍,就要产生高频机震。因此产生机震时如果设法破坏上述相位平衡条件,就能抑制高频机震。但是,在高频机震的环路里,各部分的相位是复杂的,一般明显可知的是中频变压器斜率鉴频由中频谐振曲线左边斜坡移到右边斜坡时,其相位移动180°;扬声器两个接线头对调,这部分的相位移也变化180°。对于不对称的中频谐振曲线来说,因其左右两边曲线的斜率不相等,斜率鉴频效率也不相等。如果高频机震严重,可将扬声器两个线头对调,高频机震可以减少,甚至消除。

(三)电性能方面防止和削弱高频机震的措施:

1.电源采取多级滤波,尽量减弱交流嗡声。

2.变频电子管第二栅电压力求稳定,变频管基极偏流力求稳定。

3.减弱调制交流声。

4.防止寄生振荡的产生。

5.减小变频、中放的噪声,微音效应大的电子管及噪声系数大的晶体管不好用。

三、高频机震故障的修理

为了有效地防止高频机震,应该在收音机设计和生产过程中采取必要的措施。对已装配完毕但仍有高频机震的收音机可采取修理办法。修理前,可先大致判别是高音频的尖叫声,还是低音频的嗡嗡声,或是中音频的机震声。高音频的机震主要是通过气体传播,低音频机震主要是通过固体传播,而中音频的机震则兼有两种方式。

修理措施和前面所述基本相似。

1.更换电子管。高音频尖叫的高频机震,经过更换变频管后通常能获得解决。当变频管电极结构有松动,受到声振动后(特别是高音频声波通过气体对它的冲击),就产生微音效应,从而周期地改变本振频率,形成机械调频作用。更换电极结构较牢固的管子后,可削弱或削除高频机震。对由于变频管的调制交流声而触发起来的低音嗡嗡声的高频机震,更换调制交流声较小的管子后,也能达到抑制高频机震的目的。

2.适当放松底板与双连之间的和机壳与底板之间的紧固螺钉,使减振垫圈更好地发挥作用,对削弱或抑制低音频嗡嗡声的高频机震有效。

3.拨动本机振荡级的元件和接线,改变一下位置,有可能使高频机震消失。

4.中频变压器的谐振曲线调整得平坦一些,以降低中频变压器的斜率鉴频效率,以达到削弱甚至消除高频机震的目的。但不能过于平坦而降低中放增益太多,使收音机灵敏度降低。

5.将扬声器的两个接线互换,以破坏高频机震的相位平衡条件。此办法在中频谐振曲线不对称时有效。(林纬武)