收音机的调制交流声及其消除

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调制交流声或称调变交流声,是指调谐到电台时输出端才出现的“嗡……”的交流声,它与电台信号同时出现,没有电台时反而没有,因此非常讨厌。本文将谈谈这种交流声产生的原因和消除的方法。

一、三种不同的调制交流声

为了对调制交流声进行比较深入的分析研究,我们从客观实际出发,先详细地观察一下调制交流声的现象。从收音机的天线输入端送进一个强度足够大的高频等幅信号,由于这种交流声在频率高的波段较易发生(原因如后述),所以我们可送入例如短波段18兆赫的信号。结果就可以观察到如图1所示三种不同的调制交流声的电压大小与收音机调谐情况的关系,图中0偏调即指调到18兆赫。为了便于说明,我们把中频放大器的特性曲线也画出来。图1中:(a)是调幅交流声;(b)是调频交流声;(c)是调幅调频混合交流声。下面逐项说明它们形成的过程和特点,以及消除方法。

图1
图1 🔍原图 (1044×568)

1.调幅交流声(图1a):这是由于50赫交流声干扰混进收音机的输入回路引起的。50赫交流声干扰在不影响本振回路的幅度与频率稳定的情况下,与本振信号f\(_{O}\)及外来电台信号fS一起进入混频管,经过调制、混频,在输出端获得一个被50赫交流干扰调幅的中频信号f\(_{iAM}\)=fO±n\(_{5}\)0(HZ)-f\(_{S}\),如图2。这个中频信号经过检波、低放和功放电路,便在收音机输出端出现讨厌的50赫交流声。从图1(a)可看出,这种调幅交流声在收音机调到电台时,它的幅度最大;当左右偏调时它的幅度也减小,也就是说它只有一个峰值。出现调幅交流声的原因是:磁棒天线离50赫市电交变磁场过近,例如离电源变压器、输出变压器很近,或在接收点有很强的50赫交变电磁场。排除这种干扰较容易,可以设法使磁棒天线或天线输入回路远离50赫干扰源,或将干扰源屏蔽起来。

图2
图2 🔍原图 (488×277)
图3
图3 🔍原图 (881×287)

2.调频交流声:当收音机偏调时,调制交流声电压的幅度变化情况如图1(b),这是调频交流声。其形成过程如图3。由于某种原因,50赫交流干扰窜入本机振荡回路,使本振回路中的电感L和电容C有规则地变化,从而使本振信号f\(_{O}\)变为被50赫调频的信号fOFM。它与外来电台信号f\(_{S}\)(假定是等幅信号)进行混频,便得到一个被50赫调频的中频信号fiFM。这个调频的中频信号通过中频放大器的特性曲线的斜边进行频—幅转换,即中频偏移时,中放增益变化,输出的中频信号幅度变化,从而使被50赫调频的中频信号变为被50赫调幅的中频信号(实际上这个信号既是调幅又是调频的),再由调幅检波、低频放大成为交流声。如果f\(_{S}\)不是等幅而是调幅信号,则在变频级输出端有调幅信号。又有50赫的调频干扰,最后在收音机喇叭里同时出现电台节目信号和50赫交流声。从图1(b)可看出,调频交流声电压幅度变化有一个特点:就是在偏调时,在fS上下各有一个峰值(A点、C点)。这是因为调频的中频信号通过中放特性曲线的上、下两个斜边时都能进行频—幅转换(一般称为斜率检波),且在两个斜坡上各有一个斜率最大的点,转换作用最大,输出的调频交流声干扰电压也最大。当收音机正好调准在电台的频率时(即偏调为零时),电台的信号与本振信号差出的中频信号正好工作在中放特性曲线的顶点,此点斜率为零,故没有频—幅转换作用,因此50赫调频中频信号不能转换为调幅信号,它也不能被检波器检出,故这点干扰较小。这就是在图1(b)曲线上出现一个谷点B的原因。故当收音机调准到电台时交流声小,但稍偏调就出现严重的调制交流声。

因此,要减小调频交流声,应设法使本振回路电容和电感的变量ΔC、ΔL尽量减小,并且中放特性曲线不要调得太陡。但这对选择性不利,故要兼顾二者需要。双连可变电容器有规则的振动,磁心工作在非线性范围,以及本振回路元件的振动、度盘拉线的抖动,都是产生ΔC、ΔL的因素,都应尽可能地避免。对于可用蜡封牢的元件可适当地封蜡,减小振动,不能蜡封的应设法采取别的加固的措施。

3. 调频、调幅混合交流声:如果50赫干扰不仅仅窜入输入回路,同时还窜入本振回路,影响本振回路的电感L和电容C(见图4)。结果将产生既是调频又是调幅的中频信号。两种不同的调制信号各经过自己的途径而产生调频、调幅混合交流声。因为两种调制情况不同,所以它们随着偏调所表现出的干扰电压幅度变化就不一样,如图1(c)所示。图1(c)左图表示调幅交流声较小,右图表示调幅交流声较大。它是平时碰到的调制交流声中最多的一种。

图4
图4 🔍原图 (641×341)

出现混合调制交流声常与收音机某部分产生高频自激或工作不稳定(有高频自激倾向)有关,如图5所示。一般条件下,50赫的交流声干扰电平较低,而且其频率与接收信号及本振频率相差甚远,所以不会直接影响输入回路或本振回路。然而一旦电路中有高频自激,则电路中的50赫干扰便叠加在这个自激高频干扰之上(有的高频干扰本身就混有50赫成分,如电源来的高频干扰)。这种自激干扰的谐波成分很多,比较容易影响电路中的本振与混频回路,产生调制引起调制交流声。但在平时这种高频自激往往不容易被观察出来,却以出现调制交流声反映出电路中有不稳定的情况。

图5
图5 🔍原图 (598×271)

因此,解决这种调制交流声的主要方法是设法排除高频自激。而高频自激在收音机很多部位都会发生,所以要区别不同情况,采取不同措施加以解决:①如是电源引起的,应检查电源变压器静电隔离是否良好;在桥式整流二极管上各并联一只0.01微法的电容,可以改善对高频干扰的旁路;此外,可加大滤波电容的容量;改善指示灯电源布线的走向,试试看在哪个部位接地比较好。②改善级间去耦电路,尤其是在高频、中频电路中,如去耦不良会产生高频自激,可检查旁路电容器是否失效;检查中放自动增益控制电路是否失效。③检查并调整晶体管工作状态,如变频管集电极电流I\(_{c}\)在2.5毫安以上就容易产生自激,引起严重的调制交流声;功放管的集电极电流太大,也可能引起自激,可适当地降低集电极工作电流。④线路布线接地不良有可能产生不易发觉的不稳倾向和自激条件。对于这种情况一般可用0.01微法到几十微微法的电容来排除自激,调制交流 声即可下降。例如红灯711型六灯电子管收音机,在变频管灯丝上接了一个300微微法电容,就降低了调制交流声。又如春雷3T5型收音机采用了全硅管电路,由于第一级低频放大电路布线接地不良引起高频自激,出现严重的调制交流声,采取用6800微微法和20微微法电容去耦,并选择了合适的接地点,破坏了自激条件,调制交流声电平便大为下降了。此外,在制作中应将高频和低频的接地线分开,大电流与弱电流的走线分开,有利于防止自激。

总之,排除这一类调制交流声要按具体情况具体分析解决,对于有多种因素造成的调制交流声,要逐一解决,才能使调制交流声下降到一个很低的水平。

上面将三种不同的调制交流声作了初步介绍,下面将对调频交流声产生的原因作进一步较深入的分析。

二、双连电容器引起的调频交流声

双连可变电容器各组件之间有松动,会在接收频率范围的中、低频段产生严重的调频交流声。这个现象可以用两个数值相等的固定云母电容器来代管双连可变电容器进行判断。如果代替后调频交流声没有了,就说明是由双连的电容量C受市电干扰而产生周期性变化引起的。引起C作周期性变化的直接原因有如下两种情况:

图6
图6 🔍原图 (811×445)

1.在没有外界振动的情况下,由本机的电源变压器振动而引起。电源变压器接通电源后,或多或少地有些振动,它通过图6所示过程而引起了调频交流声。电源变压器的50赫机械振动,通过底板传到双连,使本振回路的C也产生相应的周期性变化。C将随着振动的频率与幅度变化而变化。结果将如前述过程产生调频交流声。这种交流声大到一定程度又会传回来激发双连振动变化而形成恶性循环,引起机震。

2.当有外界振动的情况下,双连的电容量除了受电源变压器振动干扰之外,还受到外界振动的干扰,那么它输出的调频交流声波形和频率就不一定是50赫的了,而是出现随外界振动频率与50赫频率组合的干扰。由于外界振动一般是不规则的,所以得到的调频交流声干扰也就不规则了。实际生产中碰到的大多是这种不规则的干扰,此时如敲击机壳会发出“咚咚”的响声。这种干扰大到一定程度也会引起机震。

在同一条件下,由机械振动使双连容量变化而产生的调频交流声,短波时要比中波时大;频率高的波段要比频率低的波段大。经过公式推导可知,短波时的调频交流声电压比中波时的电压大\(\sqrt{L}\)\(_{m}\)/Ls倍,其中L\(_{m}\)、Ls分别为短波和中波的本振线圈的电感量。

凡是在测量灵敏度时或收到一般场强的信号时就出现机震,则说明可能是双连的质量不良,有松动情况。解决的办法除了提高双连电容器的质量外,对成品双连可涂环氧树脂消除片间松动。旋紧顶轴螺钉增加动片组的牢固力,注意定片与底座之间是否松动,改善双连的避震措施,如加橡皮垫圈,改善电源变压器与底板之间的连接,加避震装置等。

三、本振磁心被磁化引起的调频交流声

收音机短波振荡线圈如采用NX-60的高频磁心,如我厂春雷3T4型收音机短振线圈原来就采用φ2×12毫米的这种磁心。它容易被外界磁场所磁化。磁化了的磁心容易产生调频交流声,可以发生在任何频率上,我们发现是在18兆赫处。

1.磁心是怎样被磁化的?最初我们以为是由于220伏交流电源线经过振荡线圈附近,瞬时的大电流所引起的强磁场使磁心磁化的。但有意识地将电源变压器的次级短路,大电容充电等,都没有使调频交流声电压有什么变化。但偶然发现,当用一个铁的螺丝刀(改锥)靠近振荡线圈时便有很大的调频交流声出现,再靠近一点更大些,最后用螺丝刀在磁心上旋几圈,拿掉后调频交流声电压比原来要变大好几倍。这说明振荡线圈磁心被磁化了。如果用尖嘴钳夹住磁心转几圈,调交声电压输出可达到1.5伏以上,连信号也被淹没了。磁化的程度不同,调频交流声电压也不同。测试了5架同型收音机,其调频交流声电压分别为:1号机300毫伏,2号机900毫伏;3号机500毫伏;4号机250毫伏;5号机600毫伏。将这5架收音机的本振磁心都换了与原来同样材料的磁心后,除3号机电源变压器静电隔离不良仍存在调频交流声外,调频交流声电压都下降到100毫伏以下。这说明磁心在收音机生产过程中被带有磁性的工具,如螺丝刀、尖嘴钳等的磁场所磁化。从而产生了调频交流声。(待续)(上海无线电三厂 李传钟)