真空管 超外差 收音機(含cw ssb) diy VR2 首創

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超外差式收音機工作原理


簡單收音機為了提高靈敏度指標增加了高放級，但高放級級數的增加是有限度的，如果為了提高靈敏度而加多高放級，則不但統調因難，更易發生寄生振盪。另一個原因在於：電晶體電路對高中低頻帶的表現是不同的，這就造成了整個收音頻帶內的指標不和諧。

如果能把收音機固定在一個頻帶上工作，它的收音品質當然很好，不過事實上許多廣播電臺並不都擠在一個不大的頻帶上廣播，而是分佈在—個很寬的頻帶中進行廣播。因而，只能在改進收音機的電路上想辦法，把這些分散在各波段的電臺，在收音機裏變成一個預定的頻率，這樣，就能很好地加以放大了。

超外差電路就是這樣的裝置。它將所要收聽的電臺在調諧電路裏調好以後，經過電路本身的作用，就變成另外一個預先確定好的頻率，然後再進行放大和檢波。這個固定的頻率，是由差頻的作用產生的。如果我們在收音機內製造—個振盪電波(通常稱為本機振盪)，使它和外來高頻調幅信號同時送到一個電晶體內混合，這種工作叫混頻。由於電晶體的非線性作用導致混頻的結果就會產生一個新的頻率，這就是外差作用。採用了這種電路的收音機叫外差式收音機，混頻和振盪的工作，合稱變頻。

外差作用產生出來的差頻，習慣上我們採用易於控制的一種頻率，它比高頻較低，但比音頻高，這就是常說的中間頻率，簡稱中頻。任何電臺的頻率，由於都變成了中頻，放大起來就能得到相同的放大量。


上圖示出了超外差式收音機的方框圖。可以看出，調諧回路的輸出，進入混頻級的是高頻調製信號，即載波與其攜帶的音頻信號。經過混頻，輸出載波的波形變得很稀疏其頻率降低了，但音頻信號的形狀沒有變。通常將這個過程(混瀕和本振的作用)叫做變頻。

變頻很象貨物轉運。貸物從遙遠的地方由火車運到終點車站，然後由汽車轉運到目的地。貸物內容沒有變，但運輸工具由火車改為汽車。

還可以再作簡單歸納：變頻僅僅是載波頻率變低了，並且無論輸入信號頻率如何變化最終都變為465KHz(備註：這個頻率各國不同，或455KHz)，而音頻信號(包絡線的形狀)沒變。這包絡線正是我們運輸的貨物。

混頻器輸出的攜音頻包絡的中頻信號由中頻放大電路進行一級、兩級甚至三級中頻放大，從而使得到達二極體檢波器的中頻信號振幅足夠大。二極體將中頻信號振幅的包絡檢波出來，這個包絡就是我們需要的音頻信號。音頻信號最後交給低放級放大到我們需要的電平強度，然後推動揚聲器發出足夠的音量。若要求超外差式收音機得到更高的靈敏度，在調諧回路與混頻之間還可以加入高頻放大級然後再去混頻。

超外差式收音機能夠大大提高收音機的增益、靈敏度和選擇性。因為不管電臺信號頻率如何都變成為中頻信號，然後都能進入中頻放大級，所以對不同頻率電臺都能夠進行均勻地放大。中放的級數可以根據要求增加或減少，更容易在穩定條件下獲得高增益和窄帶頻響特性。此外，由於中頻是恒定的，所以不必每級都加入可變電容器選擇電臺，避免使用多聯同軸可變電容器，而只需在調諧回路和本振回路用一隻雙連可變電容器就可完成選台。現在，絕大多數商品化收音機都是超外差式的。


民用超外差式收音機的中頻一般選擇在465kHz或455KHz。混頻器的輸出回路和中領變壓器專門對465kHz或465KHz諧振。為什麼固定在一個頻率能夠選擇電臺呢?原來，仍是調諧回路調選到電臺，但本地振盪電路的工作頻率隨著調諧回路的頻率變化，即本振頻率總比電臺的頻率高一個中頻，並且中頻信號的振幅包絡與高頻信號的振幅包絡完全相同，這就使得音額信號能夠通過檢波器再現。假設一個收音機工作在800KHz到1800KHz，中頻工作在470KHz，那麼本地振盪頻率應當在800+470＝1270kHz到1800+470＝2270kHz之間變化。當然如果本地振盪頻率從1800-470＝1330KHz到18000-470＝1330KHz間變化，即比電臺總低470kHz的頻率，那麼仍舊能夠得出差頻470KHz的結果。但實際生產的收音機中的本振頻率是選高於電臺信號頻率的。因此電臺信號頻率或稱調幅信號頻率(Fs)與本地振盪頻率(Fo)和中頻頻率(IF)之間的關係為Fo-Fs=IF。

從上面分析可知高於本振—個中頻或者低於本振一個中頻的電臺信號都能夠進入中頻放大器，從而在收音機中產生干擾，這種干擾叫做鏡像干擾，兩信號的頻率叫做鏡像頻率。解決鏡像干擾的基本方法就是提高輸入調諧回路的選擇性，使本振頻率嚴格高於電臺信號的頻率，在上例中當本振頻率為1270KHz時，調諧回路尖銳地選擇在800KHz，那麼鏡像頻率1740KHz就難以進入調諧回路引起干擾。




在超外差式收音機中，有時還有一些附加裝置，如自動增益控制、調諧指示、負反饋、溫度補償等電路。加了這些電路，使得收音機在品質上和使用上都更趨完善，而且其中有些電路已成為不可缺少的部分。

超外差式收音機的中頻放大電路採用了固定調諧的電路，這—特點使它比其他收音機優越得多，綜合起來有如下優點：

(1)用作放大的中頻，可以選擇那些易於控制的、有利於工作的領率(我國採用的中頻頻率為465千赫)，以便適合於管子和電路的性質，能夠得到較為穩定和最大限度的放大量。

(2)各個波段的輸入信號都變成了固定的中頻，電路將不因外來頻率的差異而影響工作，這樣各個頻帶就能夠得到均勻的放大，這對於頻率相差很大的高頻信號(短波)來說，是特別有利的。

(3)如果外來信號和本機振盪相差不是預定的中頻，就不可能進入放大電路。因此在接收一個需要的信號時，混進來的干擾電波首先就在變頻電路被剔除掉，加之中頻放大電路是一個調諧好了的帶有濾波性質的電路，所以收音機的選擇性指標很高。

超外差式收音機和簡易型收音機相比，雖然線路比較複雜，電晶體和元件用的較多，因而成本較貴，但無論在靈敏度、選擇性、音量和音質等方面，都遠優於簡易型收音機。它與簡易型收音機不同的地方是增加了兩個部分：變頻級和中頻放大級。除此以外，檢波級及音頻放大級和簡易型半導體收音機裏所用的電路沒有什麼兩樣。

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1967年的中放管6K4

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1961年的檢波及低放管6G2

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1969年的雙三極管 6N11

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天線線圈的技術與參數
  
以下參數配合40-350PF雙聯可變電容器。中頻頻律465千周。
天線線圈為調諧回路之線圈，配合電容天線耦合，非電感耦合者耦合線圈。
長波：150-400千周
線圈管：1/2英寸
天線線圈：英規36號線，蜂房繞422圈，線圈高度3/16英寸。
振盪線圈：英規36號線，蜂房繞：柵極198圈，屏極60圈包圍於柵極線圈之外。線圈高度3/16英寸。配用117PF墊整電容。
中波：550千周-1.5兆周
線圈管：1/2英寸
天線線圈：英規30號線，蜂房繞116圈，線圈高度3/16英寸。
振盪線圈：英規30號線，蜂房繞：柵極80圈，屏極30圈包圍於柵極線圈之外。線圈高度3/16英寸。配用400PF墊整電容。
中波：550千周-1.5兆周
線圈管：7/8英寸
天線線圈：英規32號線，平繞146圈。
振盪線圈：英規32號線，平繞：柵極92圈，屏極20圈包圍於柵極線圈之外。配用400PF墊整電容。
短波：1.5-4兆周
線圈管：7/8英寸
天線線圈：英規30號線，平繞36.2圈。
振盪線圈：英規30號線，平繞：柵極30.9圈，屏極12圈包圍於柵極線圈之外。配用1070PF墊整電容。
短波：4-10兆周
線圈管：7/8英寸
天線線圈：英規30號線，平繞10.1圈。
振盪線圈：平繞：柵極9.7圈，英規30號線。屏極12圈，英規36號線。距離1/32英寸。配用2900PF墊整電容。
短波：10-25兆周
線圈管：7/8英寸
天線線圈：英規20號線，平繞4.4圈。
振盪線圈：平繞：柵極4.3圈，英規20號線。屏極6圈，英規36號線。距離1/32英寸。配用7300PF墊整電容。

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值得參考

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內含此標準電路 (彩色印出)

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彩色實體圖