收音機裝配實訓
指導書吳建中劉蘭萍
重慶電力高專電子實訓中心
第一章無線電波傳播的基礎知識
一、無線電波
1 什麼是無線電波
當我們開啟電視機，轉動頻道旋鈕到某一位置時，就能收到某地區發生事件的畫面和聲音。電視機和這一地區並沒有用導線互相連線，那裡所發生的事件的場景和聲音是怎樣傳來的？原來這些畫面和聲音是通過電視台向外傳送無線電波來實現的。
那麼，什麼是無線電波呢？無線電波是看不見的電場和磁場互相轉換的一種運動形式，是一種電磁波，它不需要導線進行傳播，所以人們把它叫做無線電波。理論與實踐證明無線電波的傳播速度為30萬千公尺／秒。
2 電磁波的產生
英國物理學家麥克斯韋總結了電、磁的運動以後，提出了統一的電磁場理論，預言了電磁波的存在。後來德國物理學家赫茲從實驗上證實了這理論的正確性，他提出：任何變化的電場都會在它周圍的空間產生磁場。
同樣任何變化的磁場也會在它周圍的空間產生電場。
電磁波可根據其不同頻率劃分為幾個波段，不同頻率的電磁波它的特性和用途是不一樣的，詳見下表
不同頻率電磁波的特性和用途
一般短距離廣播主要用長波。中波是沿著地球表面傳播的，叫做地波傳播如圖1-1（a） 所示 。遠距離廣播或通訊等多用短波。
短波段的電波波長比較短，大地對它吸收很強，所以只能沿著地球表面傳播約幾十千公尺，然而高空中電離層對它吸收比較弱而且會把電波反射回地面，因此短波主要靠電離層與地面之間往返反射而形成遠距離傳播。這種傳播方式稱為天波傳播如圖1-1（b） 所示 。 天波傳播會受季節，晝夜，地理環境等因素變化的影響。
超短波，微波因為頻率很高，所以無法通過天波和地波傳播，而是通過直線傳播，如圖1-1（b） 所示 。 所以叫做視距傳播或空間傳播。
圖 1-1 不同波長的電磁波傳播方式
二、無線電訊號的傳送與接收
1 無線電訊號的傳送
傳送電磁波的目的是要完成通訊任務，也就是說要把一定的資訊──語言、**、影象傳送給接收者。因此，首先要把語言、**或影象等轉變成電訊號，然後將這電訊號送往發射天線，以電磁波的形式傳送出去。但是理論與實踐證明，要有效地輻射電磁波能量發射天線的長度必須等於電磁波波長的二分之一。
那麼要傳送頻率為20—20000hz的音訊訊號，發射天線的長度約要15×107公尺左右。要製造這樣長度的天線是不現實的，因此直接傳送音訊訊號是行不通的。那麼為了得到可實現的天線長度，並能有效地輻射電磁波能量，訊號頻率必須是高頻的（對應波長短）。
如何使高頻率訊號能攜帶語言、**或影象的訊號呢？
我們已經知道，乙個交流電的特徵可以用它的振幅、頻率和相位三個引數來表示。高頻振盪訊號同樣是乙個交流訊號，它的特徵同樣可以用振幅、頻率和相位三個引數來表示，只是頻率比較高。因此，只要用語言、**或影象等轉換的電訊號去控制這三個引數中任乙個引數，使之變化遵循控制訊號變化的規律，這樣就可使高頻訊號能攜帶語言、**或影象訊號的資訊。
在無線電技術中這種控制過程稱為調製，控制訊號稱調製訊號，被控制的正弦波稱載波。因為可以有三種方式控制正弦交流電的三個引數，所以通常稱控制振幅的為調幅方式，控制頻率的為調頻方式，控制位相的為調相方式。
在無線電廣播中，常用的調製方式有調幅和調頻兩種，但以調幅用的最為普遍。
所謂調幅就是使高頻振盪電流的振幅隨著調製訊號的變化而變化。圖1-2 所示，是音訊訊號調製高頻振盪電流各主要過程的訊號波形圖。在圖1-2 中，(a)圖表示乙個音訊訊號電流，(b)圖表示乙個高頻振盪器產生的高頻等幅振盪訊號。
(c)圖表示(a)圖訊號調製（b）圖高頻振盪訊號幅度的已調製高頻振盪訊號。由圖1-2 (c)可以看出，被調幅後的高頻振盪電流它的振幅包絡線圖1-2 (c)中沿高頻振盪電流正、負峰點所連線的虛線)跟音訊電流的變化規律完全一樣，高頻振盪電流振幅的變化正比於音訊訊號的幅度，振幅變化的週期等於音訊訊號的週期。
圖 1-2 音訊訊號在調幅過程中各點主要波形
圖 1-3 調幅發射機原理方框圖
圖1-3 表示了調幅廣播的示意過程。聲音由話筒轉變為音訊電訊號，經放大後送到調製器，高頻振盪器的產生高頻率等幅振盪訊號也送到調製器。在調製器中，高頻振盪電流被音訊訊號調幅，調幅後的高頻訊號經高頻放大後送往發射天線，然後由發射天線向四周空間發射電磁波。
由於該電磁波已受訊號調幅，所以稱它為調幅波。
所謂調頻就是使高頻振盪訊號的頻率隨調製訊號幅度的變化而以某一固定頻率為中心左右發生變化。調頻在廣播中也是常被應用的一種調製方式。例如各地建立的調頻廣播電台和我國電視廣播中的音訊訊號就是採用調頻方式的。
圖1-4中，乙個高頻率等幅振盪電流（b）被音訊電流（a）調頻後，產生（c）圖所示的調頻振盪電流。由圖1-4 可見，
圖1—4
音訊訊號在
調頻過程中
各點主要信
號波形 調頻訊號的特點是高頻率振盪電流的振幅保持不變，但它的頻率按音訊電流的大小而變化，在音訊電流的峰值處頻率偏移中心頻率最大，調頻訊號頻率變化的週期等於音訊訊號頻率變化的週期。由調頻振盪電流產生的電磁波叫調頻波
2 無線電波的接收
無線電電波接收原理與發射原理正好相反，下面以收音機原理為例說明無線電波接收的最基本原理。如圖1-5 所示，它是乙個最簡單的收音機原理方框簡圖。為了能從無線電波中取出音訊訊號然後再還原為語言或**的聲音，從原理上說至少應包含以下幾個組成部分：
天線、調諧迴路、檢波器和喇叭。
圖1—5 收音機基本原理方框簡圖
天線是用來接收空間電磁波的，電磁波在空間傳播時如果碰到導體就會在導體中激起電動勢，這電動勢的變化頻率就是這個電磁波的頻率。因此，天線的作用就是接收空間電磁波，讓它在天線迴路中產生訊號電動勢。空間有許許多多電台傳送的電磁波，它們都有自己的固定頻率，這些電磁波都同時被天線接收下來，如果不加選擇地將這些訊號還原為聲音，那麼這些聲音就變成噪音。
因此必須設法從天線接收下來的許多訊號中選出所要收聽的電台。在接收機中選臺主要是利用不同電台傳送的電磁波頻率不同的特點來進行的，在本章第四節中已經介紹了選台的工作原理，在收音機中這一任務是由電感線圈和可變電容器組成的諧振電路來完成的，通常稱它為調諧電路。由調諧電路選擇出的所需要的電台訊號是已調幅的高頻訊號，雖然它被音訊訊號調製，但喇叭無法將這種訊號還原成聲音，因此，必須從高頻訊號中把音訊訊號分離出來，這個分離過程稱為解調。
解調是調製的反過程。即解調就是解除調製的意思，通常稱檢波。在收音機中，檢波是由半導體器件二極體完成。
調幅的高頻訊號經檢波還原出音訊訊號，然後送往喇叭，喇叭將音訊訊號還原為聲音。這就是無線電接收的最基本原理。在實際的接收機中，電路的形式和組成千姿百態而且還較為複雜，其目的是改善接收機的各種效能，但它們的最基本原理是一樣的。
第二章收音機的工作原理
一直放式收音機
前面介紹了採用調幅方式傳送聲音頻號的原理及其實際訊號波形，並根據調幅訊號波形的特徵，提出了最簡單的收音機模型。該收音機將空間收到的電磁波經選台後送檢波器進行解調處理，然後再送喇叭還原為聲音。要使喇叭發出的聲音足夠大聲，接收到的電磁波強度也要足夠大，所以這種收音機模型只能在實臉室中實驗或在廣播電台發射天線附近使用。
這樣的收音機是沒有實用價值的。為了使收音機能商品化，人們很自然地會想到將接收到的微弱電磁波訊號先進行放大，使已調幅的載波幅度足夠大，然後進行檢波，檢波後得到的音訊訊號再進行音訊放大，最後推動喇叭。這樣即使遠離電台，收音機喇叭也能發出足夠大的聲音。
圖2-1 是這種收音機的原理方框圖和各方框對應輸出訊號的波形圖。
圖2-1 直接放大式收音機的方框簡圖
圖中可見，從天線接收到的高頗訊號在收音機中經輸入迴路選台後直接進行放大—檢波—放大。因此，我們稱這種收音機為直接放大式電晶體收音機。但是，因為一些元件對不同頻率的訊號表現出的特性不同，例如三極體的β值隨著放人訊號頻率的增高是降低的，所以該收音機對不同頻率的電台訊號放大量有所差別，頻率較高的時候這種不均勻性就更突出。
這會導致收音機當考慮高頻率訊號接收效果時，較低頻率訊號會因收音機放大量太大而產生自激；當考慮較低頻率訊號的接收效果時，高頻率訊號會因收音機對高頻率訊號放大能力差而幾乎從喇叭中聽不到聲音（通常稱這種現象為靈敏度不均勻）。同時，這類收音機對於同乙個電台訊號離電台近時（電磁波強），收音機輸出音量大．離電台遠時（電磁波弱）收音機輸出音量小，這就是說收音機接收強弱不同的外來訊號時，喇叭輸出的音量將出現很大的變化。由於直接放大式收音機有上述缺點，所以它剛一誕生很快就被外差式收音機所代替。
二、超外差收音機
（一）超外差收音機的基本組成
直接放大式收音機的最人缺點是在接收的頻率範圍內敏度不均勻，選擇性差。為了克服這些缺點。可將接收到的外來訊號頻率統一地變換成乙個固定的訊號頻率，然後對這固定的頻率訊號進行放大。
在收音機中將外來訊號統一變換成乙個固定訊號頻率的過程稱為變頻，這固定的訊號頻率稱為中頻，我國規定收音機中的中頻頻率為465khz。因此通過變頻後的中傾訊號可以進行多級中頻放大，而不用考慮某些元件對不同頻率表現特性不同的問題，使收音機在接收不同頻率訊號時都具有相同的放大能力。在進行中頻放大時，我們還要求中頻放大器能根據輸入訊號強弱自動調整放大器的放大倍數，使輸人訊號弱時，中頻放大器放大倍數增大，輸入訊號強時，中頻放大器放大倍數減小。
這樣就克服了收音機接收強弱不同的外來訊號時，喇叭輸出的音量不均勻。收音機中這種能根據輸入訊號強弱而自動調整放大器放大倍數的電路，稱為自動增益控制電路，通常用英文本母「agc」表示。將直接放大式收音機進行上述電路改進後，它的電路組成框圖如圖2-2所示，我們稱它為「超外差式」收音機。
所謂外差式就是檢波前的訊號頻率始終是將外來訊號頻率經變率變換後的固定中頻465khz。若該中頻訊號在檢波前經過中頻放大就叫超外差式。可見，超外差式收音機與直接放大式收音機的區別就在於檢波以前高頻電路不同，而在檢波以後的低頻部分電路則是大同小異。
圖2-2 超外差式收音機的原理框圖
綜上述，超外差式收音機的特點是，接收到電台訊號後。不論其頻率高低，一律將之變換成乙個固定中頻465khz，然後把這一中頻訊號進行中頻放大、檢波和低頻放大。由於中頻比接收的電台訊號頻率（載波頗率）低，採用一般放大電路就容易獲得較大的放大量，所以超外差式收音機靈敏度高。
又由於中頻放大電路採用調諧迴路，它能把變頻級輸出的中頻訊號進行放大，而其他的訊號則受到抑制得不到放大，所以超外差收音機選擇性好，受干擾小。超外差式收音機具有的如上優點使之至今仍受人們歡迎。本章介紹袖珍超外差收音機的原埋、安裝除錯和檢修。
（二）超外差收音機各級的主要作用
任何一架超外差收音機其電路基本組成框圖都是一樣的，如圖2—2所示。它主要由輸人調諧迴路、變頻、中放、agc電路、檢波、前置低放和功率放大電路組成。現將各部分的原理與作用簡述如下
1、輸入調諧迴路
輸入調諧電路主要由磁棒、磁捧線圈和可變電容器組成。破棒有聚集空間電磁波的功能，它將使磁棒上的線圈感應出許多不同頻率的電動勢（每乙個頻率的電動勢都對應著乙個廣播電台訊號）。若某感應電動勢所對應的訊號頻率等於磁棒線圈與可變電容器組成的串聯諧振頻率，則該頻率的訊號將以最大電壓傳送給變頻級。
2.變頻級
變頻級由本機振盪電路、混頻電路和選頻電路組成，其主要作用是將磁性天線接收下來的高頻訊號變換成固定的465khz中頻訊號。
本機振盪電路的作用是產生乙個頻率比接收到的電台訊號高出465khz的高頻等幅訊號。
混頻電路的作用是將輸人調諧迴路接收到的高頻訊號f外與本機振盪器產生的高頻等幅訊號f外進行混頻，輸出許多新的頻率訊號，例如差頻訊號f振-f外、和頻訊號f振+f外、f振、f外、等，其中和頻、差頻訊號的包絡線仍然與f外訊號包絡線樣。
選頻電路的作用就是選擇出我們需要的f振-f外=465khz 中頻訊號，然後耦和到下級進行電路處理，而把其餘不需要的訊號濾掉。選頻的主要元件是中頻變壓器。
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