无线电接收机①——超外差式接收机

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各种无线电发射机向空中辐射的电磁波都会在接收天线上感应出信号电动势。无线电接收机的任务就是从这许多电台信号中把所需要的信号选择出来,进行放大并变换成低频信号(要接收的电台的调制信号),以推动受话器、扬声器或其它终端设备。从本期开始将分三次介绍无线电接收机的入门知识。

接收机的工作方式

无线电接收机种类很多,根据它对高频信号的处理方式,可分为直接放大式接收机和超外差式接收机两种类型(图1)。

图1
图1 🔍原图 (673×473)

直接放大式就是把接收到的高频信号直接进行放大,再送到检波器进行检波。这种接收机电路简单,但性能较差,目前已很少采用。

近代接收机大多采用超外差式。它是把接收到的高频信号经过“变频器”变换成固定频率的中频信号,由中频放大器进行放大,再送到检波器去检波。这种接收机电路比较复杂,却具有良好的接收性能。

接收机的主要质量指标

衡量一台接收机性能好坏的主要指标是灵敏度、选择性与保真度,常称为接收机质量的“三要素”。

灵敏度——用来表示接收机接收微弱信号的能力。我们把接收机正常工作(如达到一定的输出功率和一定的信号噪声比)时,天线上感应电动势应有的最小值,叫做接收机的灵敏度。需要的感应电动势越小,灵敏度越高。灵敏度高的接收机,能收听到较多的远地信号微弱的电台;灵敏度低的接收机只能收听到较少的近地电台。

选择性——接收机要在许许多多信号与干扰中把有用的信号选择出来,这种抑制干扰而选择有用信号的能力,称为接收机的选择性。为改善选择性,应在接收机中设置特殊的滤波器并提高调谐回路的质量。

保真度——保真度是指接收机输出信号接近调制信号波形的程度。保真度高的接收机,扬声器发出的声音应和广播电台的原始声音一致,如果声音变得嘶哑、沉闷、刺耳失去原样,就叫失真。接收机的失真越小,它的保真度越高。

超外差式接收机的优点

超外差式接收机的一个重要特点就是把高频信号变换成中频信号再进行放大。中频信号频率固定,而且比输入信号的频率较低(我国广播接收机的中频采用465千赫),这就便于得到倍数较高而且稳定的放大作用,有效地提高了接收机的灵敏度。另一方面,中频频率不变,使接收机的中频放大器有可能采用高质量的调谐回路,从而获得良好的选择性。

超外差式接收机的电路结构

超外差式接收机的电路,大体上由五个部分组成,图2是它的结构方框图。下面简要说明各个部分的作用。

图2
图2 🔍原图 (872×297)

1.高频放大器(图3)

图3
图3 🔍原图 (691×524)

它的任务是把从天线接收进来的高频信号进行放大,此外,它还具有以下作用:(1)它起到把本机振荡器与天线隔离的作用,防止本机振荡器的振荡信号经由天线泄漏出去,干扰其它接收机的工作。(2)高频放大器中有和输入回路同步调谐的谐振回路,所以能进一步降低镜象频率引起的串台干扰。

2.变频器

变频器由混频器和本机振荡器两部分构成(图4)。

图4
图4 🔍原图 (704×540)

在高频放大器中被放大了的高频信号与本机振荡器产生的等幅振荡信号同时输入混频器,混频器的输出是一个频率固定为465千赫的调幅波,这个过程称为变频。“变频”仅仅是将信号的载波频率变低了,而原来调制音频信号包络线的形状并未改变。例如收听981千赫中央人民广播电台第一套节目,输入信号经变频后,只是将载频由981千赫变成了465千赫,原来的广播节目信号并没有改变。

接收机本机振荡器的频率随着所需要接收的信号频率而调整改变,它们之间始终保持以下关系:(接收信号的频率)与(本机振荡器的振荡频率)之差=(中频频率465千赫)

3.中频放大器

中频放大器的任务,是把变频器输出的中频信号进行放大后,输入到检波器。在超外差式接收机,信号放大的任务大部分是由中频放大器来完成的(图5—①)。

图5
图5 🔍原图 (568×676)

同时,由中频变压器构成的谐振回路,具有比较理想的选频特性,可以把靠近所要接收信号频率的其它信号抑制掉,避免混台、排除干扰(图5—②)。

此外,在中频放大器中,普遍采用着自动增益控制电路(AGC电路),当输入信号的强弱发生时大时小的变化时,可以使输出信号基本上不随之变动,提高了接收质量(图5—③)。

4.检波器

检波器的作用与发射机中的“调制器”作用正好相反,因此又把它叫做解调器。接收机接收到的高频信号(已调波)经变频后虽然已经变成中频信号,但如果将这一中频信号直接送到扬声器去,仍是无法听到原来的声音信号的。必须要用检波器,才能把所要传递的信息(如声音信号)“检”出来(图6)。

图6
图6 🔍原图 (620×360)

5.低频放大器

从检波器输出的音频信号幅度较小,带不动扬声器或其它终端设备,所以必须要加上低频放大器以便把音频信号放大到具有足够大的功率。

经过低频放大器放大后的音频信号,送到扬声器,人们就可以听到音乐、语言等信号了。(张晋纯 宋东生 编译)