无线电接收机的基础知识

无线电接收机的基础知识 

        近年来几家半导体厂家推出了一些用于遥控和数据传输的VHF/UHF频段单片接收机，小小的芯片和少量的外围元件就可以获得相当高的灵敏度，有些芯片根据国外的频率分配，配合微功率发射设备工作在433MHz。下面是有关原理简介。

        一百年前意大利人马可尼和俄罗斯人波波夫发明无线电的时候，他们的接收机利用简单的金属粉末检波器直接将天线接收到的射频信号的幅度检测出来，转换成直流或者低频信号。由于检波器等解调电路要求输入信号达到一定幅度才能正常工作，所以这种射频信号不经放大就进行解调的直接解调式接收机灵敏度很低，只能接收近处的强信号。

        1906年人类制成了第一只三极电子管，1947年又制成了第一只晶体管，这些器件都可以放大电信号。利用这些放大器件，人们制成了先将天线收到的微弱射频信号加以放大，再进行解调的无线电接收机。这种带有射频放大级的直接放大式接收机的灵敏度有了显著提高。为了得到足够高的灵敏度，有的收音机具有两级或更多级的射频放大器，20年代的商品收音机就经常采用这种方式。但是射频信号频率高，放大后的信号很容易窜过电极或导线间的分布电容串回放大器的输入段，形成自激振荡，所以多级直接放大式的接收机不但需要良好的屏蔽和各级选频回路的统调，而且射频放大器的总放大倍数和整机稳定性之间往往很难兼顾好，限制了灵敏度的提高。

        早期的电子管很昂贵。为了使用较少的电子管得到较高的射频信号放大量，人们发明了再生式收信机，把射频放大器输出信号的一部分有控制地正反馈到输入端。当需要接收调幅话音或乐音信号时，把正反馈量调整到将要自激振荡、但还没有起振的临界点；当需要接收等幅电报信号时，把正反馈量调整到刚刚起振的一点，使本机振荡和外来信号形成差拍。借助于适当的正反馈，信号在放大器件中反复得到放大，使简单的接收机也可以获得较高的灵敏度。30年代到40年代初期许多商品收音机和收报机就是再生式的。遗憾的是，接收频率、电源电压、天线位置等条件发生变化都会影响再生式接收机的临界振荡点，因此需要经常调整反馈量以保持最佳工作点。接收机除了调谐、音量旋钮外还必须设一个再生调整旋钮，使用起来需要反复调节，很不方便。一旦反馈工作点调得不适合，产生的自激振荡还会从天辐射出去，造成干扰。

        为了解决再生式接收机需要不断调整的麻烦，人们又发明了超再生式接收机，就是在再生式接收机的基础上增加一个淬熄电路，一方面使正反馈量加大到足以自激振荡的程度，另一方面给器件加上一个超音频的偏置，使放大器的工作点不断在自激振荡和截止关断之间切换，这样电路由于较强的正反馈而具有很强的放大作用，但又没有完全进入自激振荡状态，其平均工作点受到输入射频信号的控制。只要工作点的变化速度在超音频范围，不会影响人耳对音频信号的分辨。这种超再生接收机只要一级射频电路就可以得到很高的灵敏度，不但可以接收调幅信号，也可以接收调频信号。超再生接收方式常见用于早期的超短波接收机。例如志愿军在朝鲜战场使用的702型超短波步谈机的接收部分就是用一只射频放大电子管构成的超再生电路，后面加一级音频放大。五十年代我国广播爱好者制作的早期电视伴音接收机，无线电遥控爱好者制作的遥控接收机，以及一些廉价玩具对讲机，很多都是超再生式的。但超再生接收机有三个致命的缺点：一是选择性较差，不能选择接收频率相近的信号，只能用于信号占用频带较宽的超高频段；二是没有信号时会输出强烈的咝咝声；三是向外反向辐射信号，实际上成为一个电磁污染源；因此这种接收机现在已经不多见了。

        为了解决射频信号放大量和电路稳定性之间的矛盾，超外差式接收机成为40年代末商品广播及通信接收机的主流。超外差接收机通过一次（或多次）变频电路将射频信号的频率变换成另一个（或多个）中间频率。由于射频信号的总放大量被分配在射频和中频的不同频率的电路中，最终的输出信号即使寄生耦合到最前级的输入端也不致引起自激寄生振荡，大大提高了接收机可以稳定工作的灵敏度。同时，固定的中间频率也简化了各级调谐电路之间的统调，采用适当的中频和谐振回路可以大大改善接收机的选择性。超外差式接收机至今仍是中波、短波和超短波接收机的主要型式。从电影《永不消逝的电波》中的李侠以及《英雄儿女》中王成所使用的电台的接收机，到今天的商品电视机、对讲机和绝大部份广播收音机和专业通信接收机，基本上都是超外差式的。

        超外差接收机虽然在灵敏度和选择性方面都有较高的性能，但是它的电路结构比较复杂，尤其是变频过程中会发生镜频干扰、本振谐波寄生响应以及其它的互调干扰，为了消除它们，需要插入各种适当的滤波器。

        随着半导体器件制造工艺的进步，现在可以制造出一些增益既高、又可稳定工作的单片射频放大器，以及可以对微弱信号直接解调的器件，因此移动电话的接收机电路又开始摆脱超外差的型式，回到直接解调的型式，以省去消除变频所产生的干扰所需要的滤波器，降低生产成本。

        上述的直接解调式（包括带或不带射频放大器）、再生式、超再生式、超外差式几种接收机在四十年代以后成为构成无线电接收机家族的主要成员。

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