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收音机原理简介

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在这个五彩缤纷的数字时代，手机已经把诸如收音机、电视机、BP机、电话机、传真机、电台等设备逐步淘汰了。但一旦遇到不可抗力的时候，收音机可能是比手机更有用的一种接收信息的工具。因为建立一个中波电台比建立移动设备发射装置要简便可靠，而接收信息的收音机更是廉价可以大规模生产，因此各国在现阶段都保留了无线电台，以便在战争或者天灾时向民众及时传递政府的声音。下面把收音机的工作原理简述如下:
收音机原理(以最经典的超外差收音机为主，顺带对比直放式)
现在绝大多数AM/FM收音机都是超外差结构，优点是灵敏度高、选择性好、放大稳定；而简单的矿石收音机属于直放式。
 
一、先分清两个概念:调幅AM、调频FM
AM调幅:高频载波的幅度跟着声音信号大小变化;载波频率不变。中波广播535kHz～1605kHz。
FM调频:高频载波的频率跟着声音信号大小变化；幅度不变。调频广播88MHz～108MHz。
 
声音(20Hz~20kHz)是低频信号，不能直接天线发射，需要用高频载波“搭载”，这个过程叫调制；收音机把声音从高频信号里取出来，叫解调(检波）。
 
二、超外差收音机整体框图(AM中波）
天线→输入调谐回路→高频放大(可选)→混频器→中频放大→检波→低频放大→功率放大 →扬声器/耳机。
混频器需要：本机振荡器(本振）
分立式元件的收音机原理图
1. 天线+输入调谐回路(LC谐振回路）
由电感L和可变电容C组成并联LC谐振电路。
原理：LC回路只对谐振频率的信号阻抗最大，选出对应电台；改变可变电容容量→改变谐振频率→换台。
天线收到空中无数电台的高频调幅信号，调谐回路把你要的那个电台信号挑选出来，其余电台抑制掉。
本质：选频，利用谐振。
 
2. 混频器 + 本机振荡器(超外差最核心）
这是超外差和老式直放收音机最大区别。
- 本振：一个LC振荡器，产生一个高频等幅正弦波信号。
- 规则：本振频率=接收电台频率+固定中频
AM收音机固定中频：465kHz
例:接收电台fs=1000kHz,本振 fL=1000+465=1465kHz
 
混频器是非线性器件(三极管/二极管)，两个信号一起输入非线性器件，会产生和频、差频分量。我们取出差频：fL-fs=465kHz，这个固定465kHz信号叫中频信号。
 
重点是：
不管接收哪个电台，混频之后全部变成同一个固定中频465kHz！
好处：中频频率固定，中频放大器可以专门针对465kHz优化，放大倍数很高，选台性能(选择性)极好。
直放机是直接放大电台原始高频，不同频率放大能力不一样，灵敏度差。
 
3. 中频放大器(中放）
一级或者多级谐振放大器，谐振在465kHz。对中频信号进行大幅度放大；同时再次滤除相邻电台干扰，决定收音机选择性(会不会串台)。
 
4. 检波(解调）
中频AM信号还是高频调幅波，包络形状就是原来的声音波形。用二极管的单向导电性：把高频载波去掉，取出信号的包络，还原出原始音频信号。检波后得到两路：
a. 低频音频信号→送去放大发声;
b. 直流分量：用来做AGC(自动增益控制).
AGC(自动增益控制)：强电台信号进来，自动降低放大器增益；弱电台自动提高增益。防止声音忽大忽小，强信号不会失真。
 
5. 低频放大 + 功率放大
检波出来的音频信号幅度很小：
- 前置低频放大：电压放大;
- 功率放大：提供足够电流驱动耳机或者扬声器，把电信号变成声音。
 
三、FM调频收音机简要区别(也是超外差）
FM中频固定是10.7MHz
1. 天线选频，本振+混频，变成10.7MHz中频;
2. 中放限幅：FM信号是频率变化，幅度噪声干扰直接切掉(限幅器)，所以FM抗干扰能力比AM好，杂音小;
3. 鉴频器：FM的解调电路，把频率变化变回音频信号(AM用检波，FM用鉴频);
4. 低频功放输出。
 
四、老式：直放式收音机(矿石收音机就是最简单直放）
框图：天线调谐回路→高频放大→检波→耳机
它没有混频、没有本振。直接放大接收来的高频信号。
缺点：频率越高放大越差，灵敏度低、容易串台。矿石收音机甚至不需要电源，靠天线接收的无线电能量驱动耳机。
 
五、关键名词通俗总结
1. 调制：电台端，声音装到高频载波上(AM调幅 / FM调频);
2. 调谐：收音机LC选台，挑出目标电台;
3. 混频：本振+电台信号，差频得到固定中频(超外差核心);
4. 解调：检波/鉴频，把声音从高频信号剥离出来;
5. AGC自动增益控制：稳定音量。
 
六、结合咱们学的模电知识点串联
1. LC串并联谐振：调谐回路、中频变压器(中周)，选频网络;
2. 三极管放大电路：共射做高放、中放、低放;
3. 振荡电路：LC正弦波振荡 → 本机振荡器;
4. 二极管非线性：检波(利用二极管单向导电);
5. 负反馈：AGC本质是直流负反馈，自动控制增益
集成电路收音机原理图 
七、常见问题简答
问：超外差收音机为什么灵敏度高、选择性好？
答：利用混频，将不同接收频率的电台变换为固定中频信号；中频放大器针对固定中频设计，可以获得很高增益和良好选频特性，所以灵敏度高，抑制邻台干扰能力强。
 

 

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