超外差收音机原理是什么？

超外差收音机原理是什么？

您好。收音机原理就是把从天线接收到的高频信号经检波（解调）还原成音频信号，送到耳机变成音波。由于广播事业发展，天空中有了很多不同频率的无线电波。如果把这许多电波全都接收下来，音频信号就会象处于闹市之中一样，许多声音混杂在一起，结果什么也听不清了。为了设法选择所需要的节目，在接收天线后，有一个选择性电路，它的作用是把所需的信号（电台）挑选出来，并把不要的信号“滤掉”，以免产生干扰，这就是我们收听广播时，所使用的“选台”按钮。   选择性电路的输出是选出某个电台的高频调幅信号，利用它直接推动耳机（电声器）是不行的，还必须把它恢复成原来的音频信号，这种还原电路称为解调，把解调的音频信号送到耳机，就可以收到广播。   上面所讲的是最简单收音机称为直接检波机，但从接收天线得到的高频天线电信号一般非常微弱，直接把它送到检波器不太合适，最好在选择电路和检波器之间插入一个高频放大器，把高频信号放大。即使已经增加高频放大器，检波输出的功率通常也只有几毫瓦，用耳机听还可以，但要用扬声器就嫌太小，因此在检波输出后增加音频放大器来推动扬声器。   高放式收音机比直接检波式收音机灵敏度高、功率大，但是选择性还较差，调谐也比较复杂。把从天线接收到的高频信号放大几百甚至几万倍，一般要有几级的高频放大，每一级电路都有一个谐振回路，当被接收的频率改变时，谐振电路都要重新调整，而且每次调整后的选择性和通带很难保证完全一样，为了克服这些缺点，现在的收音机几乎都采用超外差式电路。   超外差的特点是：被选择的高频信号的载波频率，变为较低的固定不变的中频(465KHz)，再利用中频放大器放大，满足检波的要求，然后才进行检波。在超外差接收机中，为了产生变频作用，还要有一个外加的正弦信号，这个信号通常叫外差信号，产生外差信号的电路，习惯叫本地振荡。在收音机本振频率和被接收信号的频率相差一个中频，因此在混频器之前的选择电路，和本振采用统一调谐线，如用同轴的双联电容器(PVC)进行调谐，使之差保持固定的中频数值。由于中频固定，且频率比高频已调信号低，中放的增益可以做得较大，工作也比较稳定，通频带特性也可做得比较理想，这样可以使检波器获得足够大的信号，从而使整机输出音质较好的音频信号。
天线（磁性天线）接收无线电广播信号（多种信号）→波段选择→调谐（选取一种信号）
→高频放大→混频（本振与信号）→差频信号（中频）→放大（中放）→检波
音频→低频放大→功率放大→扬声器（耳机）放出音频信号（声音｝

一、   最简收音机原理            图1-1中LC谐振回路是收音机输入回路，改变电容C使谐振回路固有频率   与无线电发射频率相同，从而引起电磁共振，谐振回路两端电压VAB最大，将该电波接收下来。经高频放大电路放大后，通过由二极管D和滤波电容C1构成的检波电路，将调幅信号包络解调下来，得到调制前的音频信号，再将音频信号进行低频放大，送到喇叭，就完全还原成可闻的声波信号。

变频和本机振荡级 电子学理论指出：当两个不同频率的正弦交流电通过非线性器件时（例如三极管或二极管），就会产生许多新的频率成份，其中之一就是这两个频率的差频。为了达到变频的目的，收音机必须自身有一个产生等幅波的高频振荡器，这个振荡器就叫做本机振荡器，简称“本振”。 从输入回路接收的调幅信号（电台）和本机振荡器产生的高频等幅信号一起送到一个三极管高频放大器。为了产生新的频率成份，我们使三极管工作在非线性区，这样在三极管的输出端就会产生许多新的频率成份，当然，其中就有我们希望得到的差频。我们把这一过程称为“变频”。为了得到一个固定的差频，本振频率必须始终比输入信号的频率高一个固定值，我国工业标准规定该频率值为465kHz。例如，输入信号的频率是535kHz，本振频率就应该是535   kHz   +   465kHz   =   1000   kHz；当输入信号是1605kHz时，本机振荡频率也跟着升高，变成1605   kHz   +   465kHz   =   2070kHz。这个新产生的差频比原来输入信号的频率要低，比音频却要高得多，因此我们把它叫做中频。不论原来输入信号的频率是多少，经过变频以后都变成一个固定的中频，然后再送到中频放大器继续放大，这是超外差式收音机的一个重要特点。以上三种频率之间的关系可以用下式表达： 本机振荡频率－输入信号频率=中频 中频放大级 由于中频信号的频率固定不变而且比高频略低，所以它比高频信号更容易调谐和放大。通常，中放级包括1~2级放大及2~3级调谐回路，这与前面我们介绍过的直放式收音机相比，超外差式收音机灵敏度和选择性都提高了许多。可以说：超外差式收音机的灵敏度和选择性在很大程度上就取决于中放级性能的好坏。 检波与AGC电路 经过中放后，中频信号进入检波级，检波级也要完成两个任务：一是在尽可能减小失真的前提下把中频调幅信号还原成音频。二是将检波后的直流分量送回到中放级，控制中放级的增益（即放大量），使该级不致发生削波失真。由于各电台的发射功率大小不同，电台距离收音机的远近也相差很大，所以它们在收音机天线中产生的感应电压也相差十分悬殊，强弱之间可能相差上万倍。如果收音机对这些信号都一视同仁地放大，结果强台的音量就会声振屋瓦，而弱台的音量则细如蚊蚋。显然为了平衡强弱之间的差异，必须要使整机的增益（放大量）能自动地进行控制。通常的解决方法是通过调整中放级的工作点（集电极电流）。电台信号强时，把中放级的电流调小，使这一级的增益降低；反之，电台信号弱时将中放级的电流适当调大，使它的增益增加。完成这种作用的电路通常称为自动增益控制电路，简称AGC（Automatic   Gain   Control）电路。 低频前置放大级 低放也称电压放大级。从检波级输出的音频信号很小，大约只有几毫伏到几十毫伏。电压放大的任务就是将它放大几十至几百倍。 功率放大级 电压放大级的输出虽然可以达到几伏，但是它的带负载能力还很差，这是因为它的内阻比较大，只能输出不到1mA的电流，所以还要再经过功率放大才能推动扬声器还原成声音。一般，袖珍收音机的输出功率约在50~100毫瓦（mW）左右。 超外差式的接收方式不仅用于收音机中，而且广泛地用于其它电子通讯设备中。