超外差接收機

接收機的輸入信號uc往往十分微弱(一般為幾微伏至幾百微伏)，而檢波器需要有足夠大的輸入信號才能正常工作。因此需要有足夠大的高頻增益把uc放大。早期的接收機采用多級高頻放大器來放大接收信號，稱為高頻放大式接收機。后來廣泛采用的是超外差接收機，主要依靠頻率固定的中頻放大器放大信號。

和高頻放大式接收機相比，超外差接收機具有一些突出的優(yōu)點。

① 容易得到足夠大而且比較穩(wěn)定的放大量。

② 具有較高的選擇性和較好的頻率特性。這是因為中頻頻率IF是固定的，所以中頻放大器的負(fù)載可以采用比較復(fù)雜、但性能較好的有源或無源網(wǎng)絡(luò)，也可以采用固體濾波器，如陶瓷濾波器(見電子陶瓷)、聲表面波濾波器(見聲表面波器件)等。

③ 容易調(diào)整。除了混頻器之前的天線回路和高頻放大器的調(diào)諧回路需要與本地振蕩器的諧振回路統(tǒng)一調(diào)諧之外，中頻放大器的負(fù)載回路或濾波器是固定的，在接收不同頻率的輸入信號時不需再調(diào)整。

超外差接收機的主要缺點是電路比較復(fù)雜，同時也存在著一些特殊的干擾，如像頻干擾、組合頻率干擾和中頻干擾等(見混頻器)。例如，當(dāng)接收頻率為fc的信號時,如果有一個頻率為f=fc+if的信號也加到混頻器的輸入端，經(jīng)混頻后也能產(chǎn)生|fc-f|=fim的中頻信號，形成對原來的接收信號fc的干擾，這就是像頻干擾。解決這個問題的辦法是提高高頻放大器的選擇性，盡量把由天線接收到的像頻干擾信號濾掉。另一種辦法是采用二次變頻方式。

二次變頻超外差接收機的框圖如圖4。第一中頻頻率選得較高，使像頻干擾信號的中心頻率與有用輸入信號uc的中心頻率差別較大，使像頻信號在高頻放大器中受到顯著的衰減。第二中頻頻率選得較低，使第二中頻放大器有較高的增益和較好的選擇性。

隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，超外差接收機已經(jīng)可以單片集成。例如，有一種單片式調(diào)幅-調(diào)頻(AM/FM)接收機，它的AM/FM高頻放大器、本地振蕩器、 混頻器、AM/FM中頻放大器、AM/FM檢波器、音頻功率放大器以及自動增益控制(AGC)、自動頻率控制(AFC)、調(diào)諧指示電路等(共700個元件)均集成在一個面積為2.4×3.1毫米芯片上，它的工作電壓范圍為1.8~9伏，工作于調(diào)幅與調(diào)頻方式的靜態(tài)電流分別為3毫安和5毫安。

超外差原理如圖1。本地振蕩器產(chǎn)生頻率為f1的等幅正弦信號，輸入信號是一中心頻率為fc的已調(diào)制頻帶有限信號，通常f1>fc。這兩個信號在混頻器中變頻,輸出為差頻分量，稱為中頻信號,fi=f1-fc為中頻頻率。圖2表示輸入為調(diào)幅信號的頻譜和波形圖。輸出的中頻信號除中心頻率由-fc變換到fi外，其頻譜結(jié)構(gòu)與輸入信號相同。因此，中頻信號保留了輸入信號的全部有用信息。 超外差原理的典型應(yīng)用是超外差接收機(圖3)。從天線接收的信號經(jīng)高頻放大器放大，與本地振蕩器產(chǎn)生的信號一起加入混頻器變頻，得到中頻信號，再經(jīng)中頻放大、檢波和低頻放大，然后送給用戶。接收機的工作頻率范圍往往很寬，在接收不同頻率的輸入信號時，可以用改變本地振蕩頻率f1的方法使混頻后的中頻fi保持為固定的數(shù)值。

超外差接收機主要由下列幾個部分組成

前置放大器的作用是放大調(diào)變的頻率信號，過濾其他頻率的信號。通常由一個可變電容和固定電感組成的濾波電路和一個電晶體放大線路組成。收音機的前置放大器的調(diào)幅波段通常是540 千赫茲(KHz) 至 1600 千赫茲(KHz)。

可變振蕩器由一個固定電感和可變電容加電晶體組成的一個可變頻率的振蕩器?？勺冋袷幤鞯目勺冸娙莺颓爸梅糯笃鞯目勺冸娙?，必須同步地變化。同步功能是依靠雙聯(lián)可變電容器形成的。當(dāng)收音機的前置放大器的波段通常是540 千赫茲(KHz) 至 1600 千赫茲(KHz)時，內(nèi)部振蕩器的頻率范圍是995千赫茲(KHz) 到2075 千赫茲(KHz)?？勺冸娙萦袡C械式可變電容，壓電式可變電容等。

中頻放大器的作用是將前置放大器和可變振蕩器混合后產(chǎn)生的其他頻率的信號過濾，僅將以中頻=455千赫茲(KHz)為中心的頻帶放大。中頻放大器的主要元件是兩個455千赫茲(KHz)的中頻帶通濾波器。中頻帶通濾波器(有時也叫中頻變壓器)對于以455千赫茲為中心的頻帶以外的信號有不錯的濾波。一般中頻放大器的放大倍率為30-60分貝(dB)，如不采取適當(dāng)?shù)钠帘?，過高的放大倍率可能會引起正回授振蕩。

較高階的接收機的有時利用到二級的中頻放大器以加強放大倍率和選擇性，第一級中頻放大器將信號變?yōu)檩^高的中頻，然后經(jīng)過第二級中頻放大器(帶有另一個振蕩器)變?yōu)榈偷闹蓄l。這種架構(gòu)的中頻放大器具有很高的放大倍率。

經(jīng)過中頻放大器過濾和放大的信號，由檢波二極體檢波后(實際上就是把信號進(jìn)行半波整流)剩下音頻的信號，再經(jīng)功率放大器放大送入揚聲器發(fā)出聲音。