超外差接收机

接收机的输入信号uc往往十分微弱(一般为几微伏至几百微伏)，而检波器需要有足够大的输入信号才能正常工作。因此需要有足够大的高频增益把uc放大。早期的接收机采用多级高频放大器来放大接收信号，称为高频放大式接收机。后来广泛采用的是超外差接收机，主要依靠频率固定的中频放大器放大信号。

和高频放大式接收机相比，超外差接收机具有一些突出的优点。

① 容易得到足够大而且比较稳定的放大量。

② 具有较高的选择性和较好的频率特性。这是因为中频频率IF是固定的，所以中频放大器的负载可以采用比较复杂、但性能较好的有源或无源网络，也可以采用固体滤波器，如陶瓷滤波器(见电子陶瓷)、声表面波滤波器(见声表面波器件)等。

③ 容易调整。除了混频器之前的天线回路和高频放大器的调谐回路需要与本地振荡器的谐振回路统一调谐之外，中频放大器的负载回路或滤波器是固定的，在接收不同频率的输入信号时不需再调整。

超外差接收机的主要缺点是电路比较复杂，同时也存在着一些特殊的干扰，如像频干扰、组合频率干扰和中频干扰等(见混频器)。例如，当接收频率为fc的信号时,如果有一个频率为f=fc+if的信号也加到混频器的输入端，经混频后也能产生|fc-f|=fim的中频信号，形成对原来的接收信号fc的干扰，这就是像频干扰。解决这个问题的办法是提高高频放大器的选择性，尽量把由天线接收到的像频干扰信号滤掉。另一种办法是采用二次变频方式。

二次变频超外差接收机的框图如图4。第一中频频率选得较高，使像频干扰信号的中心频率与有用输入信号uc的中心频率差别较大，使像频信号在高频放大器中受到显著的衰减。第二中频频率选得较低，使第二中频放大器有较高的增益和较好的选择性。

随着集成电路技术的发展，超外差接收机已经可以单片集成。例如，有一种单片式调幅-调频(AM/FM)接收机，它的AM/FM高频放大器、本地振荡器、 混频器、AM/FM中频放大器、AM/FM检波器、音频功率放大器以及自动增益控制(AGC)、自动频率控制(AFC)、调谐指示电路等(共700个元件)均集成在一个面积为2.4×3.1毫米芯片上，它的工作电压范围为1.8~9伏，工作于调幅与调频方式的静态电流分别为3毫安和5毫安。

超外差原理如图1。本地振荡器产生频率为f1的等幅正弦信号，输入信号是一中心频率为fc的已调制频带有限信号，通常f1>fc。这两个信号在混频器中变频,输出为差频分量，称为中频信号,fi=f1-fc为中频频率。图2表示输入为调幅信号的频谱和波形图。输出的中频信号除中心频率由-fc变换到fi外，其频谱结构与输入信号相同。因此，中频信号保留了输入信号的全部有用信息。 超外差原理的典型应用是超外差接收机(图3)。从天线接收的信号经高频放大器放大，与本地振荡器产生的信号一起加入混频器变频，得到中频信号，再经中频放大、检波和低频放大，然后送给用户。接收机的工作频率范围往往很宽，在接收不同频率的输入信号时，可以用改变本地振荡频率f1的方法使混频后的中频fi保持为固定的数值。

超外差接收机主要由下列几个部分组成

前置放大器的作用是放大调变的频率信号，过滤其他频率的信号。通常由一个可变电容和固定电感组成的滤波电路和一个电晶体放大线路组成。收音机的前置放大器的调幅波段通常是540 千赫兹(KHz) 至 1600 千赫兹(KHz)。

可变振荡器由一个固定电感和可变电容加电晶体组成的一个可变频率的振荡器。可变振荡器的可变电容和前置放大器的可变电容，必须同步地变化。同步功能是依靠双联可变电容器形成的。当收音机的前置放大器的波段通常是540 千赫兹(KHz) 至 1600 千赫兹(KHz)时，内部振荡器的频率范围是995千赫兹(KHz) 到2075 千赫兹(KHz)。可变电容有机械式可变电容，压电式可变电容等。

中频放大器的作用是将前置放大器和可变振荡器混合后产生的其他频率的信号过滤，仅将以中频=455千赫兹(KHz)为中心的频带放大。中频放大器的主要元件是两个455千赫兹(KHz)的中频带通滤波器。中频带通滤波器(有时也叫中频变压器)对于以455千赫兹为中心的频带以外的信号有不错的滤波。一般中频放大器的放大倍率为30-60分贝(dB)，如不采取适当的屏蔽，过高的放大倍率可能会引起正回授振荡。

较高阶的接收机的有时利用到二级的中频放大器以加强放大倍率和选择性，第一级中频放大器将信号变为较高的中频，然后经过第二级中频放大器(带有另一个振荡器)变为低的中频。这种架构的中频放大器具有很高的放大倍率。

经过中频放大器过滤和放大的信号，由检波二极体检波后(实际上就是把信号进行半波整流)剩下音频的信号，再经功率放大器放大送入扬声器发出声音。