課題一  輸入調(diào)諧回路

任務(wù)引入

作為天線，它能將空中許許多多的無線電載波信號(hào)都能接收下來，但對(duì)于一個(gè)接收機(jī)的某個(gè)時(shí)間或某個(gè)時(shí)間段而言，只需某一個(gè)無線電載波信號(hào)。這時(shí)，就需要一個(gè)電路能從千百個(gè)信號(hào)中選擇出所需要的信號(hào)，它就是輸入調(diào)諧電路。

任務(wù)分析

輸入調(diào)諧電路也叫輸入選擇回路，簡(jiǎn)稱輸入回路，它是信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)的第一道“大門”。輸入回路的結(jié)構(gòu)形式和性能對(duì)接收機(jī)的性能有重要影響。天線是空中無線電信號(hào)與輸入回路之間的傳輸介質(zhì)，本任務(wù)將結(jié)合天線一起學(xué)習(xí)輸入；此外，因輸入調(diào)諧回路中的調(diào)諧電容與變頻電路中的調(diào)諧電容是同軸相聯(lián)的，因而有關(guān)輸入調(diào)諧的實(shí)訓(xùn)將結(jié)合變頻電路實(shí)施。

相關(guān)知識(shí)

一、輸入調(diào)諧回路與調(diào)諧原理

1．輸入調(diào)諧回路

輸入調(diào)諧回路實(shí)際上就是一個(gè)并聯(lián)諧振回路，由個(gè)電感線圈和一個(gè)可變電容組成。如圖3-1-1所示。

圖3-1-1  輸入調(diào)諧回路

2．調(diào)諧原理

當(dāng)并聯(lián)諧振回路諧振時(shí)，呈現(xiàn)的阻抗最大，且為純電阻。輸入調(diào)諧回路就是利用此特性，當(dāng)電路諧振時(shí)獲得的無線電波信號(hào)最大；失諧時(shí)，呈現(xiàn)的阻抗很小，獲得的信號(hào)就很小。通過改變電容的容量就可改變輸入回路的諧振頻率，也就是改變所選信號(hào)的頻率，達(dá)到選頻的目的。有關(guān)輸入調(diào)諧回路的選頻特性參見高頻諧振電路。電容的容量調(diào)節(jié)有傳統(tǒng)的機(jī)械調(diào)節(jié)電容器和電控調(diào)節(jié)的變?nèi)荻O管。如圖3-1-2所示為空氣介質(zhì)單聯(lián)電容器和薄膜介質(zhì)可變的雙聯(lián)電容器。

a)                                  b)

圖3-1-2  可變電容器

a)   空氣介質(zhì)單聯(lián)電容器  b) 薄膜介質(zhì)可變的雙聯(lián)電容器

二、內(nèi)置天線與外接天線

1．內(nèi)置天線

內(nèi)置天線一般有磁性天線和印制電路型天線，但機(jī)內(nèi)天線的接收能力有限，只適合于中波段或近距離無線傳輸。如圖3-1-1所示，上部箭頭所指為扁平磁棒構(gòu)成的磁性天線 。

圖3-1-3 磁性內(nèi)置天線

2.外接天線

為了提高接收機(jī)接收微弱信號(hào)的能力，常常裝設(shè)外接天線，尤其在短波波段和超高頻波段，大都采用拉桿天線或拋物面天線。如圖3-1-3所示為拉桿天線。

圖3-1-3 拉桿天線

三、輸入調(diào)諧回路與外接天線的耦合方式

一般說來，外接天線不能直接接在輸人調(diào)諧回路上，如圖3-1-1所示。這是由于外接天線與地之間會(huì)構(gòu)成一個(gè)較大的天線電容C_A，它將使輸入回路的損耗增加，且阻抗不匹配，調(diào)諧回路的選擇性變差，回路失諧。

在實(shí)際接收機(jī)中，外接天線與輸人調(diào)諧回路間常用的耦合方式有電容耦合、電感耦合和電感—電容耦合等。

1．電容耦合方式

電容耦合是將外接天線經(jīng)過電容器C_C接到調(diào)諧回路上，如圖3-1-4a）所示。加上C_C后，相當(dāng)于在天線電容C_A上串聯(lián)一個(gè)小電容，如圖3-1-4b）所示。由于C_C的容量很小，一般只有10～30pF，所以使C_C與C_A串聯(lián)后的總電容減小，因而減小了C_A對(duì)C的影響。這種耦合電路，由于C_C的容量很小，對(duì)高頻信號(hào)有一定的容抗，而且它的容抗隨頻率的升高而減小，隨頻率的降低而增加，所以在高頻端傳輸系數(shù)較大，在低頻端傳輸系數(shù)較小，如圖3-1-4c）所示。

a)                             b)                                   c)

圖3-1-4 電容耦合方式

a)  電容耦合電路        b) 等效電路    c)   天線傳輸系數(shù)K與頻率f的關(guān)系曲線

2．電感耦合方式

電感耦合是利用繞在磁棒上的一個(gè)線圈L_C將接收信號(hào)傳輸給調(diào)諧回路，如圖3-1-5a）所示。線圈L_C叫天線線圈。電感耦合與電容耦合相反，信號(hào)頻率越高，L_C的感抗越大，電壓傳輸系數(shù)越小，如圖3-1-5b）所示。它的電壓傳輸系數(shù)隨頻率的變化不像電容耦合那樣顯著，當(dāng)波段范圍較小時(shí)，變化比較均勻，再加上它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所以用得較多。

a)                                      b)

圖3-1-5   電感耦合方式

a) 電感耦合電路             b)  天線傳輸系數(shù)K與頻率f的關(guān)系曲線

3．電感一電容耦合方式                    

  這種耦合方式如圖3-1-6 a）所示。由圖可見，天線與調(diào)諧回路既有電感耦合又有電容耦合，因而，它的優(yōu)點(diǎn)是在整個(gè)接收頻率范圍內(nèi)其電壓傳輸系數(shù)較均勻，如圖3-1-6b）所示。但這種耦合方式調(diào)試較復(fù)雜，一般在性能高的接收機(jī)中采用。

               a)                            b)

圖3-1-6  電感一電容耦合方式

a) 電感一電容耦合電路             b) 天線傳輸系數(shù)K與頻率f的關(guān)系曲線

 四、輸入回路的主要參數(shù)

     1．電壓傳輸系數(shù)

     電壓傳輸系數(shù)如圖3-1-7所示，＝/。

    電壓傳輸系數(shù)要盡可能大，以提高收音機(jī)的靈敏度，而且要在所接收波段內(nèi)變化小，即要求在所接收波段內(nèi)平穩(wěn)度要好，以便使收音機(jī)的靈敏度均勻。

                     圖3-1-7 輸入回路的電壓傳輸

天線的耦合方式不同，電壓傳輸系數(shù)有較大的區(qū)別，其相應(yīng)的電壓傳輸特性曲線如圖3-1-6b)所示。

2．選擇性

選擇性是指從天線接收到很多復(fù)雜信號(hào)中分出有用信號(hào)的能力。選擇性好，在超外差式收音機(jī)中對(duì)抑制相頻干擾、中頻干擾及其他干擾和提高信噪比是有利的。

根據(jù)諧振回路的特點(diǎn)可知，Q值越高，選擇性越好。但是電臺(tái)發(fā)射的調(diào)幅波信號(hào)占有一定的頻帶寬度。Q值越高，諧振曲線越尖銳，回路中的電流強(qiáng)度隨信號(hào)的頻率變化越劇烈，頻率失真越嚴(yán)重。為了不產(chǎn)生顯著的頻率失真，要求諧振回路的通頻帶有足夠的寬度。

從選擇性方面考慮，要求回路的Q值高一些，諧振曲線尖銳些；而從通頻帶考慮，希望Q值適當(dāng)?shù)鸵恍?，諧振曲線不要太尖銳。對(duì)于這一點(diǎn)在超外差式收音機(jī)輸人回路中必須兩者兼顧。一般情況Q＝50～80左右即可。

3．波段覆蓋

波段覆蓋即收音機(jī)在某一波段內(nèi)所能調(diào)諧到的頻率范圍，并要求所調(diào)諧到的每一頻率都能達(dá)到傳輸系數(shù)和選擇性等主要指標(biāo)要求。波段覆蓋常以覆蓋系數(shù)表示。其定義為波段中最高頻率與最低頻率之比，即

例如，中波段的最高頻率為1605kHz，最低頻率為535kHz，其波段覆蓋系數(shù)為

因此收音機(jī)的波段覆蓋系數(shù)＝3，才能將高頻端與低頻端的電臺(tái)包括在調(diào)諧范圍之內(nèi)。收音機(jī)的每個(gè)波段的覆蓋系數(shù)，一般也不大于3。值太大，設(shè)計(jì)、制造都有困難，使用也不方便。

思考與實(shí)踐

觀察身邊的收音機(jī)、手機(jī)與無線遙控接收機(jī)等無線接收裝置，試判斷其天線的結(jié)構(gòu)是怎樣的，其調(diào)諧又是如何實(shí)現(xiàn)的？接收機(jī)的各波段的接收頻率范圍是多少？其波段覆蓋系數(shù)又是多少？