调幅收音机的组成及原理分析

调幅收音机的种类很多，但用户拥有的大多数是超外差式收音机，因此我们主要讲述超外差式收音机。

7.1.1 调幅超外差收音机电路的组成与特点

调幅超外差收音机的电路组成方框图和各部分电压波形如图7－1所示。

图7－1 调幅超外差收音机的电路组成方框图和各部分电压波形

调幅超外差式收音机通常由输入回路、变频级、中频放大级 （一般为两级）、检波器、低频前置放大级和低频功率放大级组成。总增益为110～130dB。

天线接收广播电台播发的高频调幅信号，经输入回路选频后送往变频级，与变频级内本机振荡器电路产生的等幅振荡信号进行混频，（本机振荡频率总是比外来调幅波的载频高出1个固定中频465kHz）混频后，选择其差频信号465kHz载频的中频信号作为输出信号，因此被称为 “超外差”接收方式。

外来高频调幅信号经过变频以后，只是变换了载波的频率，加在它上面的音频包络信号并没有改变，也就是说，原来的音频信号又调制在新的中频载波上。

中频信号经中频放大器放大后送入幅度检波器解调出音频信号，最后再经过低频前置放大 （电压放大）和低频功率放大后去推动扬声器发出声音。

采用超外差的方式进行接收，由于把接收到的高频信号都要变换成频率较低的固定中频信号，因此，可以采用选频特性好的固定的调谐回路作为中频放大器的负载，在通频带内获得稳定而且较高的增益，使收音机的灵敏度和选择性大大提高，也解决了不同频率电台信号放大不均匀的问题。

当然，超外差收音机采用 “差频”办法来获得中频的接收方式，也会带来难以避免的特殊干扰 （中频干扰、镜像干扰），这要在电路的设计制作上采取相应的措施来克服。

7.1.2 调幅超外差式收音机电路分析

HX108－2七管调幅超外差收音机电路如图7－2所示。

图7－2 HX108－2七管调幅超外差收音机电路

该机采用3V直流电源供电，其主要性能如下：

频率范围：525～1605kHz

中频频率：465kHz

灵敏度：≤1.5mV／m26Db S／N

选择性：≥20dB±9kHz

静态电流：无信号时＜20m A

输出功率：≥180m W10％失真度

下面以此电路为例来分析收音机各部分电路的工作原理。

1.输入电路

收音机的输入电路指的是从天线到收音机第一级放大器 （在没有高频放大器的普及机中实指变频器）输入端之间的电路，如图7－3所示。

图7－3 收音机的输入电路

它由磁棒和套在磁棒上的初级调谐线圈、次级耦合线圈、回路补偿电容、调谐可变电容器组成。

输入电路的作用是将接收到的外来高频信号进行选择和传输。

我们知道每个电台信号都有它自己的播音频率，由于磁棒磁导率很高，当不同频率的电磁波集束地穿过磁性天线棒时，在线圈上便会感应不同频率的电动势，当调节电容器C1使回路的谐振频率等于某信号频率时，则回路发生谐振，该频率信号在初级耦合线圈两端就会出现最大信号电压，而对于其他频率的信号则因与回路失谐而被不同程度的衰减。选择出的信号通过互感耦合在次级耦合线圈两端也会出现最大的信号电压，再输送到下一级。

收音机的输入回路，通常分为磁性天线输入回路和外接天线输入回路两种。中波段一般都采用磁性天线，这是因为磁棒具有方向性好、抗干扰能力强的优点。

在接收远地电台时，磁性天线的接收能力是有一定限度的。为了提高收音机的灵敏度，经常使用磁性天线输入回路加外接天线输入回路，这是由于外接天线不像磁棒具有很强的方向性，适于用在多波段收音机中。输入回路加外接天线后，收音机的方向性就不大明显了。

外接天线与回路接入的形式不同，分电容耦合、电感耦合和混合式耦合三种，如图7－4所示。

图7－4 三种天线耦合方式

（a）电容耦合；（b）电感耦合；（c）混合式耦合

在电容耦合式外接天线输入回路，外接天线所感应到的电台信号CC经过耦合，传输到调谐回路。为减小天线电容对调谐回路的影响，一般CC为5～10pF不能太大。电容耦合输入电路虽然十分简单，但因电容的阻抗随接收频率的升高而下降，在整个接收波段中电压传输系数很不均匀。

在电感耦合式外接天线输入回路，天线将接收下来的信号经天线耦合线圈传递到调谐回路，然后输送到第一级放大器的输入端。

混合式耦合输入回路，它兼顾了电容耦合和电感耦合的特点，在整个接收波段内，传输系数比较均匀，但由于电路复杂，调整麻烦，只有在高级收音机中才采用。

通常在收音机中以电感耦合式输入电路应用最多。另外，输入调谐回路不能直接与收音机第一级输入端相接，以免由于晶体管的输入阻抗较低，使输入回路Q值下降，谐振特性变坏。因此，在实际电路中，都是通过L1和L2的耦合接到下级输入端的，且L2∶L1远小于1。

2.变频级

变频级的作用就是把接收到的外来调幅高频信号变为调制特性不变的中频信号。通常要求变频增益要高，工作要稳定，信噪比要高，失真要小。

变频级除应具有接收外来高频调幅信号的输入回路外，还具有产生等幅振荡信号的本机振荡器、进行频率变换的非线性元件以及选择出差频信号的中频调谐回路。图7－5是变频级的方框图，图7－6是变频级的电路图。

图7－5 变频级方框图

变频级用一只管子作本机振荡兼进行频率变换的电路称为变频器。而用两只管子将两部分工作分开的称为混频器。

本机振荡器的作用是产生等幅高频振荡信号。调节C1B可使振荡频率跟随接收信号的频率变化，并且始终高于接收信号一个中频。由于C1B与C1A是同轴的双联可变电容器，因此振荡回路和输入回路可进行统一调谐。在图7－6中本机振荡器采用的是变压器耦合反馈式电路。

图7－6 变频级电路图

在调幅超外差式收音机中，理想跟踪是：中频变压器准确地调谐在规定的中频频率点465kHz；天线调谐回路准确地调谐在外来信号频率点；本机振荡频率准确地调谐在比天线调谐回路频率高465kHz（即比外来信号频率高一个中频）的位置。这样，变频后的中频信号正好为465kHz。经由B3初级和并联电容组成的谐振回路调谐后，就能使465kHz中频信号获得最大的增益。此时收音机的灵敏度最高、选择性最好、失真度也小。

3.中频放大器

中频放大器电路原理图如图7－7所示。

图7－7 中频放大器电路原理图

中频放大器的作用是用来放大变频器输出的中频信号，由于它工作在较低固定的中频频率上，因此能获得较高的增益。

中频放大器负载采用调谐回路，通常在指定的通频带以内增益很高，也基本恒定；而在通频带外，增益急剧下降。这样能很好地抑制邻近频率干扰。中频放大器的频率特性接近一个理想的矩形选择性最好。

图7－7是两级中频放大电路，采用共发射极接法，增益较高。信号的传输采用变压器耦合的方式有利于阻抗匹配。中频信号经B3、B4、B5中频变压器和与其并联的电容组成并联谐振回路的三次选择耦合到下级检波。为了提高回路的Q值和利于阻抗的匹配，中频变压器采用了抽头方式。有时为了获得一定的带宽，在回路中也常用加并联电阻的办法降低Q值展宽通频带。三个中频变压器的工作原理相同，但为了达到总体指标，对每个中频变压器各有侧重要求。通常B3要求有较好的选择性；B4要求兼顾适当的选择性和通频带；B5要求有足够的通频带。

4.检波及自动增益 （AGC）控制电路

检波器的作用是将高频调幅信号还原出音频信号，与调幅过程相反。输出的音频信号电压波形要与高频信号的振幅变化 （包络线）一致。AGC电路的作用是自动控制放大器的电压增益，当外来信号增强时，放大器的增益自动减小；当外来信号减弱时，放大器的增益自动增大。图7－8是检波和AGC电路的电路图。

中频输出信号 （调幅波）经B5次级送给VT4二极管进行检波 （检波二极管常用2AP9），成为半周调幅脉冲信号，该半周调幅信号包含着残余中频信号、音频信号和直流等多种频率成分。检波后的高频成分被C8、C9滤除，在R9和W上产生音频和直流电压。C10除具有隔断直流作用外，还将音频信号耦合到下一级低频电压放大器中去进行放大。R8、C4组成的滤波器，可将音频信号旁路到地，其直流成分用来控制第一中频放大器的静态工作电流。因为这个直流控制电压与第一级中放管VT2的偏置电压极性相反，相当于反向偏置，因此当外来信号增强时，控制电压加大而正向电压自动减小，从而使VT2偏流减小，使第一级中放增益下降。而当外来信号减弱时，VT2偏流又会自动加大，使第一级中放增益提高，于是达到了自动增益控制 （AGC）的目的，使收音机对不同发射功率和不同距离的电台均能得到满意的接收效果。

5.低频放大及功率放大电路

收音机中，经检波器输出的音频信号，一般需要经过两、三级放大具备一定的功率再去推动扬声器放音。

图7－9为变压器输入／输出互补对称推挽功率放大电路。

图7－8 检波及AGC电路

图7－9 低频功率放大电路

对低频功率放大器的要求：增益高、噪声小、失真小、频率特性好、效率高。

7.1.3 收音机常用附加功能电路

1.短波频率微调电路

短波频率微调电路如图7－10所示。

收音机在调谐电台时都是采用改变双联可变电容器CZ的容量来完成的，当接收短波时，由于频率较高，调谐旋钮（它带动双联可变电容器CZ）只要稍有转动，就会有几十到几百千赫兹的频率变化致使不少电台漏掉。因此，单靠调谐双联可变电容器来寻找电台就比较困难，而且频率越高越不容易控制。为了解决这个问题，可采用如图7－10所示电路，给短波段本机振荡回路附加一个频率微调装置。附加的电容C1（5～10pF）和C2（1.5～3pF）串联后再并联在振荡回路中。改变C2便可使振荡频率在很小的范围内变化，从而获得准确的调谐。

图7－10 短波频率微调电路

2.短波增益提升电路

为了提高短波接收的灵敏度，最简单的方法是在收听短波时，在变频管的发射极电阻R上并联一个LC串联谐振电路，并将它调谐在中频频率上，如图7－11所示。

这样，变频管的发射极对中频的接地电阻大大下降了，减小了中频的负反馈，就提高了短波接收时的变频增益。

3.二次调节自动增益控制电路

为了使收音机在接收强弱悬殊信号时，能维持输出不变的特性，用简单的控制放大管工作电流的AGC电路就显得不够了，尤其是接收强信号时仍会发生阻塞失真的现象。为此，可在原来的AGC电路基础上采用二次调节的办法，使自动增益控制作用接近理想。在小信号输入时，二次调节AGC不起作用或作用极小，以保证弱信号接收的灵敏度，但对强信号在很大范围内有理想的控制。二次调节AGC电路很多，收音机最常用的是改变中频调谐回路的品质数Q值的方法，如图7－12所示。

图7－11 短波增益提升电路

电路中依靠二极管VD1和T1中频变压器的并联作用来降低回路Q值。

二极管VD1和电阻R进行串联，对交流而言，是并联在T1的1、2两端，B点和C点均为交流的“地”电位，而对直流来说，VD1和R是串联后再并联在R2两端。因为D点和A点对“地”的电压均为电源电压，当接收弱信号时，由于VT2的集电极电流IC2还比较大，在R2上产生0.3～0.5V电压降，这个电压将使VD1呈现很大电阻。它和R串联后，对T1几乎不发生作用，回路Q值不变化，VT1的增益为正常值。当强信号接收时，由于VT2中放管集电极工作电流被检波后的控制源控制得很低，接近于截止，因此，R2上的电压降很小，接近于零，使VD1反向偏压减小，交流等效内电阻减小，故使T1回路的Q值也随着降低，使VT2的增益下降，起到了很好的AGC效果。

图7－12 改变回路Q值的AGC电路

4.远、近程接收开关

为了提高弱信号接收的灵敏度和避免强信号接收时发生 “阻塞”现象，在收音机采用二次调节AGC电路仍不能有效地达到目的时，人为地利用开关进行电路的转换，以控制信号的强弱，是一种行之有效的方法，图7－13就是一种转换电路。

图7－13 远、近程开关电路

当接收本地强信号电台时，双刀双掷开关置于 “近程”位置，此时在天线次级线圈两端并联了一个约120Ω的较小电阻，以对输入到变频管的信号产生分流。此时高频信号受到很大衰减。此外，此时在检波后的音频负载上串联了一个约10kΩ的较大电阻，使送入低频放大器的音频信号因分压作用也受到衰减，强信号因此而被削弱。反过来，开关置于“远程”位置，由于信号没有受到损耗而被无衰减地放大，经过这样的处理，便能获得满意的接收效果。远近程开关的另一作用是，当置于 “近程”时，除对信号有衰减作用外，还可加宽频响，改善音质。