检波

我们知道，广播电台为了把声音传送到千家万户的收音机，总是先把声音变成音频电信号，再把音频电信号“装载”到一个高频电信号上，经天线发送出去。这个高频电信号叫作“载波”，而把要传送的音频信号“装载”到载波上去的过程叫作“调制”。进行调制的方法很多，其中一种是使载波电压（正弦波）的幅度随音频信号而变化，这个过程叫作“调幅”。调幅的过程是在电台发射机里完成的，经过调幅以后的波形叫已调幅波。图1画出了音频信号、载波和已调幅波的波形。由图1可见，调幅以后载频频率并没有改变，只是幅度发生了变化，这个幅度的变化规律叫作调幅波的包络，它和被传送的音频信号波形相同。

在接收的地方，空中传播的无线电波经天线进入收音机，由收音机的输入电路选出所需电台的信号，这个信号就是调幅波。倘若把调幅波直接加到扬声器上去，那么流过扬声器音圈的电流也将是一个高频调幅电流，而扬声器的纸盆由于机械惰性的关系，跟不上这样快的振动，因为当它还没有来得及向一个方向振动时，电流就又改变了方向，于是它只能停着不动，扬声器也就发不出声音来。为了使扬声器发声，必须设法把音频信号从载波上“搬卸”下来，让这个音频信号去推动扬声器才成。把音频信号从载波上“搬卸”下来（或者说取出来）的过程，就叫作“检波”。因为检波过程和调制过程正好相反，所以检波也叫“解调”。

下面我们以超外差式晶体管收音机为例，谈谈怎样实现检波。在超外差式收音机中，检波电路总是放在末级中频放大器之后，虽然这时已经过变频器把高频调幅信号变成465千赫的中频调幅信号，但中频频率仍然太高，不能使扬声器发声，因此仍然需要像高频调幅信号那样进行检波。在超外差式收音机中，可以用二极管或三极管检波，而用得多的是二极管检波，所以我们只讨论二极管检波的原理。图2是二极管的伏安特性曲线，由这个曲线可知，加在二极管两端的电压V\(_{D}\)和流过它的电流ID不成比例关系（或者说不成线性关系），当电压为负或者为很小的正值时，二极管基本上是不通的；只有当电压为正并超过一定数值（例如0.2伏）之后，二极管才导通，有电流。所以说二极管是具有单向导电性能的非线性器件，二极管所以能起检波作用，就是因为它具有这样的特点。

图3是超外差式收音机中最简单的二极管检波电路。中频调幅信号（图4a）由末级中周的次级加到检波电路的输入端，在中频调幅信号的第一个正半周从A点上升到B点的时间内，二极管正向导通，流过二极管的电流给电容C充电（同时在电阻上也流过电流i\(_{R}\)）。由于二极管的正向电阻很小，如果电容C的数值也选得合适，那么它上面的电压就能被充到中频调幅波正半周电压的峰值（B点）。当中频调幅电压从峰值下降时，由于电容器上已充有电压，因此二极管将加有反向电压而截止，这时电容C便通过电阻R放电。因为电阻R比二极管的正向电阻大得多，所以放电速度很慢，电容器上的电压只能慢慢降低，见图4a的BC线。当第二个调幅波正半周的电压上升到等于电容器上的电压（C点）时，二极管又开始导通，电容器又被充电，充得的电压约等于第二个正半周的最大值（D点）。依此类推，就可以清楚地看出，电容器C上的电压是随着中频调幅信号的幅度而变化的，它和中频调幅信号的包络波形相同（见图4b），这就是我们所要取出来的音频信号电压，检波也就是这样进行的。一般音频信号电压是从电阻R上取出，而电阻R都用电位器来代替，以便兼作收音机的音量控制。

图4b所示的音频信号电压有许多小“锯齿”，这是由于电容器的充放电造成的。“锯齿”幅度的大小和RC的数值关系极大。当C很小时，它上面积蓄的电荷就少，放电时电压减小得快；电阻R越小，放电电流就越大，放电时电压减小得也快。这样，检波后所得到的音频信号电压随中频的波动就会很大，也就是“锯齿”的幅度大（见图4c）。加大RC的数值，可以使“锯齿”的幅度减小，使音频电压波形更为平滑，更接近于原来的音频调制电压。但RC的数值也不能太大，否则放电速度就会太慢，使C上的电压跟不上中频调幅波幅度的变化，当幅度变小时，由于电容器上的电压较高，二极管有可能在调幅信号的几个周期内都不导通（见图4d中的AB段），从而产生失真。通常C的数值约为5100P～0.01μ，R的数值约为4.7K～10K。多数情况下，电阻R都使用4.7K或5.6K的电位器。

这里需要说明一个问题，有些书籍在介绍检波原理时是这样讲的：电容C对高频电流阻抗很小，对音频电流阻抗很大，因此高频电流流过电容C（被C旁路掉），音频电流流过电阻R。这个讲法和我们上述讲法是一致的，所谓高频电流被C旁路掉，实质上是电容器C充放电的结果。

有些超外差式收音机在检波二极管D和负载电阻R之间加有一级阻容滤波器，如图5所示。图5中由R\(_{1}\)、C1组成滤波器，用来滤掉检波后残余的中频信号，使检波后的音频电压波形更接近于原音频调制信号。但因为检波后的音频信号是经过R\(_{1}\)和R分压后加到下一级去的，所以音频信号略有损失。一般R1可用470Ω～1K，C\(_{1}\)常用0.01μ～0.02μ。

最后再谈谈检波二极管的选择问题。为了提高检波效率，也就是在已调幅波的包络振幅一定的情况下，要得到尽量大的音频信号电流，应当选择正向电阻小、反向电阻大的二极管。又因为二极管本身有结电容，它相当于与二极管并联，对于输入的中频调幅波有旁路作用，影响检波效率，所以也应选择结电容小的高频点接触二极管。收音机中一般都选用2AP型管，如2AP9、2AP10等。

在超外差式收音机中，由于调幅信号在被检波之前，经过了几级中频放大，因此信号一般都比较大，约在0.5伏以上。在简单的来复再生式收音机中，用于检波的调幅信号被放大的倍数很小，因此信号的幅度都很小。为了使小的调幅信号电压能够得到尽量大的音频信号电压，可以采用所谓倍压检波电路。我们回顾一下用一只二极管检波的过程就会发现，原来被检波的调幅信号正负半周都受到了调制（参看图4a），也就是说，正负半周都含有音频信号的成分，用一只二极管检波，实际上是舍弃了负半周，损失了一部分音频信号的能量。倍压检波也路就是把损失的负半周的能量也充分利用起来，以得到较大的检波输出。

倍压检波的原理电路如图6a所示。u\(_{入}\)为用于检波的高频调幅波电压，Ri为信号源u\(_{入}\)的等效内阻，检波器用了两只二极管D1和D\(_{2}\)。在调幅信号的负半周时，u入是上负、下正，这时二极管D\(_{1}\)导通，D2不通，流过D\(_{1}\)的电流经Ri给C\(_{1}\)充电（右正左负），适当选取C1的数值，可以使C\(_{1}\)上的充电电压基本上达到调幅波负半周的振幅值。在调幅波正半周时，u入上正、下负，这时D\(_{2}\)导通，D1不通，信号源电压U\(_{入}\)和C1上的电压极性相同，两者叠加起来近似于调幅波正半周幅度的两倍，这个电压经D\(_{2}\)进行检波，给电容器C2充电，在负载充阻R上得到检波输出。这种检波电路和用一只二极管的检波电路相比，检波输出近似大了一倍，所以叫作倍压检波。

图6b就是一个倍压检波的单管来复式收音机电路图。输入回路选择出来的高频调幅信号经BG放大后直接进行检波。检波电路由二极管D\(_{1}\)、D2电容C\(_{1}\)、C2 以及负载电阻组成。当BG输出的调幅高频信号为负半周，即发射极端为正，集电极端为负时，D\(_{1}\)导通，对C1充电；当正半周时，集电极端为正，发射极端为负，和充电电压叠加后由D\(_{2}\)检波，从R2、R\(^{*}\)和BG的输入电阻三者并联负载上取出检波电压。因为该电路的检波负载电阻除R\(_{2}\)和R*之外，还包括与R2并联的三极管输入电阻R\(_{be}\)，所以检波后得到的音频电压又加在三极管的b、e之间（输入回路的次级线圈可看成对音频信号短路），使三极管把这个音频电压再放大一次，然后从集电极经L送至耳机。三极管BG既作高放又兼作低放，这就是称它为来复式单管机的原因。

电感L对音频信号阻抗很小，对高频信号阻抗很大，因此它能使音频信号顺利通过，同时防止检波后残存的高频信号进入耳机，因此叫作高频扼流圈。电容C\(_{3}\)则是进一步旁路掉万一漏过来的高频信号，使耳机中得到更“干净”的音频信号，以提高音质。(闻芒)