超外差接收機(jī)結(jié)構(gòu)

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(hào)，輸入信號(hào)是一中心頻率為fc的已調(diào)制頻帶有限信號(hào)，通常f1>fc。這兩個(gè)信號(hào)在混頻器中變頻,輸出為差頻分量，稱為中頻信號(hào),fi=f1-fc為中頻頻率。圖2表示輸入為調(diào)幅信號(hào)的頻譜和波形圖。輸出的中頻信號(hào)除中心頻率由-fc變換到fi外，其頻譜結(jié)構(gòu)與輸入信號(hào)相同。因此，中頻信號(hào)保留了輸入信號(hào)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(jī)(圖3)。從天線接收的信號(hào)經(jīng)高頻放大器放大，與本地振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)一起加入混頻器變頻，得到中頻信號(hào)，再經(jīng)中頻放大、檢波和低頻放大，然后送給用戶。接收機(jī)的工作頻率范圍往往很寬，在接收不同頻率的輸入信號(hào)時(shí)，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。

接收機(jī)的輸入信號(hào)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(hào)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(jī)采用多級(jí)高頻放大器來(lái)放大接收信號(hào)，稱為高頻放大式接收機(jī)。后來(lái)廣泛采用的是超外差接收機(jī)，主要依靠頻率固定的中頻放大器放大信號(hào)。

和高頻放大式接收機(jī)相比，超外差接收機(jī)具有一些突出的優(yōu)點(diǎn)。

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?yàn)橹蓄l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(wú)源網(wǎng)絡(luò)，也可以采用固體濾波器，如陶瓷濾波器(見(jiàn)電子陶瓷)、聲表面波濾波器(見(jiàn)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?yàn)V波器是固定的，在接收不同頻率的輸入信號(hào)時(shí)不需再調(diào)整。

超外差接收機(jī)的主要缺點(diǎn)是電路比較復(fù)雜，同時(shí)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(jiàn)混頻器)。例如，當(dāng)接收頻率為fc的信號(hào)時(shí),如果有一個(gè)頻率為f=fc+if的信號(hào)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(hào)，形成對(duì)原來(lái)的接收信號(hào)fc的干擾，這就是像頻干擾。解決這個(gè)問(wèn)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(hào)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(jī)的框圖如圖4。第一中頻頻率選得較高，使像頻干擾信號(hào)的中心頻率與有用輸入信號(hào)uc的中心頻率差別較大，使像頻信號(hào)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(jī)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(jī)，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(dòng)增益控制(AGC)、自動(dòng)頻率控制(AFC)、調(diào)諧指示電路等(共700個(gè)元件)均集成在一個(gè)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。

超外差接收機(jī)主要由下列幾個(gè)部分組成

前置放大器的作用是放大調(diào)變的頻率信號(hào)，過(guò)濾其他頻率的信號(hào)。通常由一個(gè)可變電容和固定電感組成的濾波電路和一個(gè)電晶體放大線路組成。收音機(jī)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(gè)固定電感和可變電容加電晶體組成的一個(gè)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(jī)的前置放大器的波段通常是540 千赫茲(KHz) 至 1600 千赫茲(KHz)時(shí)，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(jī)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(hào)過(guò)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(gè)455千赫茲(KHz)的中頻帶通濾波器。中頻帶通濾波器(有時(shí)也叫中頻變壓器)對(duì)于以455千赫茲為中心的頻帶以外的信號(hào)有不錯(cuò)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(guò)高的放大倍率可能會(huì)引起正回授振蕩。

較高階的接收機(jī)的有時(shí)利用到二級(jí)的中頻放大器以加強(qiáng)放大倍率和選擇性，第一級(jí)中頻放大器將信號(hào)變?yōu)檩^高的中頻，然后經(jīng)過(guò)第二級(jí)中頻放大器(帶有另一個(gè)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(guò)中頻放大器過(guò)濾和放大的信號(hào)，由檢波二極體檢波后(實(shí)際上就是把信號(hào)進(jìn)行半波整流)剩下音頻的信號(hào)，再經(jīng)功率放大器放大送入揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。