超外差式收音机的输入电路

输入电路是收音机的大门，是广播信号进入收音机的必由之路，它包括从天线到变频管的基极这一部分电路。图1a是常用的中、短波超外差式收音机的输入电路。A表示天线，当波段开关K合到1、2位置时，调谐电容C\(_{1}\)与L1组成中波波段的谐振回路，如图1b；当K合到2、3位置时，C\(_{1}\)与L2组成短波波段的谐振回路，如图1c。L\(_{3}\)是短波段的天线耦合线圈，B1\(_{2}\)分别为中、短波高频变压器。

我们知道，各广播电台用不同的频率向空间发射着自己的高频调幅信号，而收音机在同一时间只需收听其中一个电台的信号。输入电路的作用就是把那些不想收听的电台信号拒之门外，把想收听的电台信号单独请进门来，为此，对输入电路提出了三个基本要求：

第一，要求它具有良好的选择性。所谓选择性，就是从很多电台信号以及干扰信号中选出我们所要收听的电台信号的能力。这是对输入电路的主要要求。

第二，要求它的波段复盖系数足够大。收音机中每个波段内的最高频率与最低频率的比值就叫“波段复盖系数”。例如，中波波段的最高频率为1605千赫，最低频率为535千赫，则其波段复盖系数K= 1605／535=3。波段复盖系数大，就可以将本波段内的高频端与低频端的电台都包括在调谐范围内。短波波段的频率为3～18兆赫，如果把全部短波范围作为一个波段，则其波段复盖系数K=18／3=6。K值太大，实现起来有困难。为此，有些收音机把短波段分成两个波段，如红旗604型，短波Ⅰ为3.9～8.5兆赫，短波Ⅱ为8.5～18兆赫，K都不大于3。凯歌4B12型收音机则只有一个波段，它是从3.9～12兆赫，K≈3，而在该波段范围以外的其他短波电台自然就收不到了。

第三，要求输入电路的电压传输系数尽可能大一些。电压传输系数是指输入电路送出去的电压与天线上感应的电压的比值。该比值大，收音机的灵敏度就高。

输入电路为什么能满足这些要求呢？根本原因是它采用了串联谐振回路。下面我们先简单介绍一下串联谐振回路的特性。

信号源E与LC组成的谐振回路串联时, 就叫串联谐振回路, 如图2所示，其中R为回路的损耗电阻。由谐振的有关知识我们知道，谐振回路对某个频率ω\(_{0}\)谐振时，其感抗ω0L与容抗1／ω\(_{0}\)C大小相等，符号相反，即回路的电抗之和为0, 回路的总阻抗为纯电阻，且数值最小。我们知道，回路的总电流在任何时候都等于信号源电压与回路总阻抗之比，即I=E/（R＋Z)，Z是回路的总电抗。既然谐振对Z=0,因此就有I=E／R，这时的I值最大，因而它在电感L或电容C上产生的电压UL=ω\(_{0}\)LI或UC=\(\frac{1}{ω}\)\(_{0}\)CI也就最大。对那些不谐振的其它频率，Z≠0，I就较小，而且偏离谐振频率越远，I就越小，当然在电感L或电容C上的电压也就越小。谐振回路的这种特性常用品质因数Q来表示。回路谐振时，感抗ω0L或容抗1;ω\(_{0}\)C与回路损耗电阻R的比值，就是该回路的Q值，即

在谐振时，电感或电容上的电压为

由此可见, 在串联谐振时，电感（或电容）上的电压是信号源电压的Q倍。感抗（或容抗）越大，损耗电阻越小，回路的Q值就越高，UL或UC就越大。一般LC谐振回路的Q值在几十～几百之间，足见通过串联谐振回路在电感或电容上得到的电压是信号源电压E的几十～几百倍。

知道了串联谐振回路的工作原理以后，我们再以图1b为例，分析输入电路是怎样满足对它提出的要求的。

先谈选择性。各广播电台发出的不同频率的信号，分别在电感线圈L\(_{1}\)上产生感应电动势E1、E\(_{2}\)、E3……，显然，这些信号源是串在L\(_{1}\)、C1回路里的（见图3），因此收音机的输入回路是一个串联谐振电路。当我们调谐电容C\(_{1}\)，使回路与某个信号源（如E1）的频率谐振时，对这个信号源来讲，回路的阻抗最小，因而回路电流最大，于是在电感L\(_{1}\)上产生的电压最大，传送到变频级去的电压也就最大。那些没有谐振的其它频率的信号源，回路对它们的阻抗较大，在回路中形成的电流很小，因而在L1上产生的电压很小，实际上这些频率的电台被抑制掉了，这就完成了选台的任务。回路的Q值越高，选择性就越好。

再看波段复盖的情况。图3中，电感L\(_{1}\)的值是固定的，电容C1的值是可变的。改变C\(_{1}\)，回路的谐振频率也就随着发生变化，从而选出各个不同频率的电台信号。为了满足对波段复盖的要求，对C1也提出一定的要求：当C\(_{1}\)的动片全部旋出来时，其电容值最小，回路的谐振频率最高，这个频率应保证不低于本波段内的最高频率1605千赫；当C1的动片旋进去时。其电容值最大，回路的谐振频率最低，这个频率应不高于本波段内的最低频率535千赫。由于只用电容C\(_{1}\)不容易满足这一要求，因此又用了一个微调电容CT与C\(_{1}\)并联，CT叫补偿电容，容量约为2～25微微法。

以上我们讨论的谐振回路的电感线圈是空心线圈，用这种线圈制成的输入电路灵敏度很低。为提高收音机的灵敏度，现在都采用带磁性天线的输入电路。磁性天线为什么能提高收音机的灵敏度呢？

把谐振回路的电感线圈绕在一根由铁氧体材料作成的磁棒上就是磁性天线，见图4a。磁棒的截面形状有圆形的，也有扁形的，只要两者的长度和截面积相同，效果就一样。

磁性天线为什么能提高收音机的灵敏度呢？主要是因为磁棒的导磁率很高，聚集磁力线的能力强，能使磁棒附近的磁力线集中从磁棒里穿过，如图4b所示，因而使线圈里感应的电动势大为增加。和空心线圈相比，在同样的条件下，它所获得的感应电动势大，自然灵敏度就高。一般磁性天线越长，截面积越大，效果就越好。常用圆形磁棒长度有120、140、160、180、200mm多种，可根据不同要求选用。不过，磁棒长度超过200mm，灵敏度提高就不显著了，而且磁棒过长，将使收音机体积加大，这也是选用时需要考虑的一个因素。此外，中波磁棒和短波磁棒是用不同材料作成的，中波采用锰锌铁氧体，短波采用镍锌铁氧体，两者的导磁率和高频损耗均不一样，因此不能互相代用。有的收音机在中短波段分别用两根不同的磁棒，也有的收音机表面看是用了一根磁棒，实际是用环氧树脂将两种磁棒粘在一起了。

磁性天线的另一个优点是有较强的方向性。当磁棒的轴线方向与电磁波的传播方向垂直时（见图5），穿过磁棒的磁力线必然最多，因而感应的电动势最大，即收到的信号最强。其它方向的电磁波，总有一部分磁力线不能穿过磁棒上的线圈，因而感应电动势便相应减小，即收到的信号变弱。由此可见，磁性天线只对某个方向的电台接收能力最强，而对其它方向的电台接收能力较弱，这就使收音机具有明显的方向性，因而提高了收音机选择电台和抗干扰的能力。

为了进一步提高收音机的灵敏度，使之能接收远距离电台的微弱信号，还要在输入回路上加外接天线。一般收音机的短波段设有拉杆天线，也有不少收音机上还装有天线插孔，可外接任意天线，见图6a。

外接天线为什么能提高收音机的灵敏度呢？这是由于天线对大地相当于一个电容C\(_{A}\)，如图6b。增加了CA以后，谐振回路中的信号源就变成了两个，一个是磁性天线上感应的电动势E\(_{1}\)，另一个是外接天线上感应的电动势EA，如图6c。回路中的信号源增加了一个E\(_{A}\)，总的信号加强了，收音机的灵敏度自然就提高了。外接天线没有方向性，采用外接天线后，收音机的方向性就不那么明显了。

图6所示的天线与谐振回路是直接耦合的方式，它相当于把电容C\(_{A}\)并联在谐振回路电容的两端，这不仅使回路的损耗增加。Q值降低，而且也增加了回路的电容量，使回路有可能收不到高频端的电台，因此这种耦合方式很少采用。那么天线与谐振回路怎样连接（耦合）才好呢？下面就介绍几种常用的耦合方式。

电容耦合：这种耦合方式是将外接天线经电容C\(_{C}\)连到输入回路中去，见图7a。加上CC后，相当于在C\(_{A}\)上串联了一个小电容（约几～几十微微法），见图7b，使与C1并联的总电容减小，因而减小了C\(_{A}\)对C1的影响，提高了高频端的灵敏度。但C\(_{C}\)太小，容抗增大，也会减小低频端的电压传输系数，对接收低频端的电台不利。

电感耦合：它是将外接天线经过一个绕在磁棒上的线圈L\(_{C}\)（天线线圈）再接地。天线上的信号是经LC与L之间的耦合作用传到回路中去的，如图8所示。与电容耦合相反，信号频率越高，L\(_{C}\)的感抗越大，电压传输系数就越小。但电压传输系数随频率的变化不象电容耦合那样显著，当波段范围较小时，变化比较均匀，加上该线路结构也较简单，因此采用较多。线圈LC与谐振回路线圈绕在同一磁棒上，一般绕5～10圈左右。

电感电容耦合：如图9所示，天线与谐振回路既有电感耦合，又有电容耦合，所以叫电感电容耦合。它的最大优点是电压传输系数在整个波段范围内比较均匀。但由于元件多，调整也比较麻烦，所以只有少数高级收音机采用这种线路。

最后再说明一点，为了把谐振回路中的高频信号尽量无损耗地传送到变频级的基极去，还需要一个高频耦合元件，叫高频变压器，如图1中的B\(_{1}\)2。高频变压器除了能将信号耦合到基极去以外，还有阻抗变换的作用。由于谐振回路的阻抗一般在100K左右，而变频级的输入阻抗约为1～3K，如果直接传输，由于阻抗不匹配，损耗就很大。我们用变压器的阻抗比等于初次级圈数平方比的原理来满足初次级阻抗匹配的要求。设初级阻抗为Z\(_{1}\)=100K，次级阻抗Z2＝1K，初级圈数为N\(_{1}\)，次级圈数为N2，则

这就是说，次级圈数为初级圈数的十分之一左右，就能满足阻抗匹配的要求。（周维田）