实验20 超外差式收音机的安装与调试
一、实验目的
1．理解超外差式收音机的工作原理及主要调试原理。
2．学习和掌握超外差式收音机的安装技术和调试方法。
二、实验原理
图
从天线接收到的高频调幅信号输入到变频级，经过变频后从变频器输出一调幅中频
信号，送入中放级进行放大（中放一般有两级，是对固定中频频率进行放大的调谐放大器，所以它的放大倍数和选频特性都可以做得比较理想）；再把放大了的中频信号送入检波级检出音频信号；检波级输出的音频信号还需要经过低放级放大，然后去激励功率输出级输出足够的功率去推动喇叭发声。
一台超外差式收音机安装完毕以后，还需要进行仔细的调试。这主要包括直流工作点的调试、中频的调试和统调跟踪三部分。
1．直流工作点的调试
在晶体管收音机电路中，由于各级的功能不同，各级晶体管的直流工作点也就不同。变频级包括混频电路和振荡电路两部分。从混频的要求来考虑，晶体管应工作在非线性区，工作电流要小。但混频级还要求对中频信号有一定的放大作用，因而工作电流不能太小。所以，混频电路的工作电流一般取 0.3~0.5mA。对振荡电路而言，工作电流大一些可使振荡电压强一些，从而提高变频增益。但振荡电压太强了会使振荡波形失真，谐波成分增加，反而使变频增益下降，并使混频噪声大大增强，所以振荡电路的工作电流一般取 0.5~0.8mA。在一般的收音机实验电路中，振荡电路与混频电路合用一只晶体管，变频级的工作电流同时兼顾混频与振荡的要求，这一级的工作电流应取折中值，一般为 0.4~0.6mA。
中放电路一般有二级。第一级中放要起自动增益控制作用，工作点应选在非线性区，工作电流一般取 0.4~0.6mA。这样加入自动增益控制后不易失真，效果也明显。第二级中放要有足够的功率增益，工作电流应适当取大一点，一般取 0.6~0.8mA。
低放级的输入信号是从检波级送来的音频信号，幅度不大，所以该级的工作电流一般取 1.2~2.5mA。
功放级一般采用推挽电路，为了消除交越失真，提高效率，应使它工作在甲乙类，工作电流一般取 2~ 6 mA。
2. 中频的调整
收音机中频的调整是指调整收音机的中频放大电路中的中频变压器（简称“中周”），使各中频变压器组成的调谐放大器都谐振在规定的 465 kHz 的中频频率上。从而使收音机达到最高的灵敏度和最好的选择性。因此中频调的好不好，对收音机的影响是很大的。
新的中频变压器在出厂时都经过调整。但是，当这些中频变压器被安装在收音机上以后，还是需要重新调整的。这是由于它所并联的谐振电容的容量总存在误差，同时安装后存在布线电容。这些都会使新的中频变压器失谐。另外，一些使用已久的收音机，其中频变压器的磁芯也会老化，元件也有可能变质。这些也会使原来调整好的中频变压器失谐。所以，仔细调整中频变压器是装配新收音机和维修旧收音机时不可缺少的一步工作。
一般超外差式收音机使用的都是通用的调感式中频变压器。中频的调整主要是调节中频变压器的磁帽的相对位置，以改变中频变压器的电感量，从而使中频变压器组成的振荡回路谐振在 465kHz 上。
3．统调跟踪
收音机的统调跟踪主要是调整超外差式收音机的输入电路和振荡电路之间的配合关系，使收音机在整个波段内都能正常收听电台广播，同时使整机灵敏度及选择性都达到最好的程度。
统调跟踪主要包括两个方面的工作。一是校准频率刻度，二是调整补偿。下面以收音机的中波段为例，说明统调跟踪的原理。
(1) 校准频率刻度
收音机的中波段通常规定在 535kHz~1605kHz 的范围内。它是通过调节双连可变电容器，使电容器从最大容量变到最小容量来实现这种连续调谐的。校准频率刻度的目的，就是通过调整收音机的本机振荡的频率，使收音机在整个波段内收听电台时都能正常工作，而且收音机指针所指出的频率刻度与接收到的电台频率相对应。
一般地，我们把整个频率范围内 800kHz 以下称为低端，将 1200kHz 以上称为高端，而将 800~1200kHz 之间称为中间。正常的收音机，当双联电容器从最大容量旋到最小容量时，频率刻度指针恰好从 520kHz 移到 1605kHz 的位置，收音机也应该能接收到 535~1605kHz 范围内的电台信号。在这种情况下，我们称这台收音机的频率范围和频率刻度是准确的。但是，没有调整过的新装收音机或者已经调乱了的收音机，其频率范围和频率刻度往往是不准的，不是偏高就是偏低。例如，一个收音机所能接收到的信号频率不是从 535~1605kHz，而是从500~1500kHz，就称它的频率范围偏低。如果收音机所能接收到的信号频率是从 700kHz ~2.1MHz，就称它的频率范围偏高。如果接收到的信号从 535~1500kHz，就称它的高端频率范围不足。如果接收到的频率从 600~1605kHz，就称它的低端频率范围不足。对于这些收音机，必须校准频率刻度，才能达到应有的性能指标。
在超外差式收音机中，决定接收频率或决定频率刻度的是本机振荡频率与中频频率的差值，而不是输入回路的频率。当中频变压器调准也就是中频频率调准以后，校准收音机的频率刻度的任务实际上只需要通过调整本机振荡器的频率即可完成。具体是在振荡信号频率范围的低端进行调整。我们知道，在本机振荡电路里，改变振荡线圈的电感量即改变振荡线圈的磁芯，可以较为显著地改变低端的振荡频率。改变与振荡线圈并联的补偿电容ＣP（见图
(2) 调整补偿
本机振荡电路和中频变压器的频率调好后，就剩下对输入回路的调整了。实际上，本机振荡频率与中频频率就确定了输入回路应接收的外来信号频率。而此时的输入回路是否与此信号频率谐振，就决定了超外差式收音机的灵敏度和选择性。调整补偿就是调整输入回路，使它与振荡回路跟踪并正好在这一外来信号的频率上谐振，从而使收音机的整机灵敏度和选择性达到最佳状态。
调整补偿要进行所谓“三点统调”，即在输入调谐回路的低端
600kHz、中间
1000kHz和高端
1500kHz 处进行调整。调低端时，应调整输入回路线圈在磁棒上的位置。调高端时，应调整与输入回路线圈并联的微调电容Ｃ2（见图
振荡回路和输入回路调好后，使用时只要调节双连可变电容器，就可以使输入回路和振荡回路的频率同时发生连续的变化，从而使这两个回路的频率差值保持 465kHz，即所谓同步跟踪。但是，要使整个波段内每一点都达到同步是不易实现的。我们前面所进行的对刻度和调整补偿也都只是在特殊的频率点上进行的，所以严格的说，超外差式收音机的输入回路和振荡回路在整个波段内实际上只有三点是跟踪的。上述调试过程也称为“三点统调”。下面将进一步叙述三点统调的原理。
4．三点统调原理
超外差式收音机的主要特色之一是它有一个变频级。典型的变频电路如图
变频级有三个谐振回路。一个是Ｌ2、Ｃ
收音机工作在中波段时，输入信号频率范围为 535~1605kHz ，其频率覆盖系数为：
本振频率范围为（535 + 465）~（1605 + 465）kHz，即 1000~2070kHz，其频率覆盖系数为：
可见，在一个波段内，振荡回路与输入回路的频率覆盖系数不相等。因此，它们从最低频率变到最高频率时，所要求的可变电容变化量是不相等的，这就给收音机的统调造成了困难。解决这一困难的一般方法是采用等容双连电容器（有机薄膜介质密封双连电容的容量为
7 ~ 270pF，空气双连电容的容量为
12 ~ 366 pF），并在振荡回路中串联和并联半可变电容或称微调电容。
直线频率式双连电容的电容量Ｃ 与转角之间有如下关系（设动片旋进时θ=0）
其中 a，b 是与几何结构有关的常数。则输入回路和本振回路的频率与双连电容器的转角之间的关系可分别表示为
这种关系如图
图
ｆI
=465kHz。
为改善实际跟踪状况，在本振回路内附加了电容ＣP
和ＣD。并联在振荡回路中的电容ＣP叫补
偿电容，其电容量较小，与Ｃ1bmin相近。当振荡回路在最低频率时，电容Ｃ1b
值最大（全部旋进），此时ＣP
<<Ｃ1bmax，则ＣP
可忽略，所以ＣP
对振荡回路低频端没影响。但在高频端，ＣP
与Ｃlmin接近，所以影响较大，结果跟踪曲线下移，与理想跟踪曲线相交于ｆ3
。
串联在振荡回路的电容ＣD叫垫整电容，其容量与Ｃ1bmax相近。在高频端，ＣD
>>Ｃ1bmin，不起作用。但在低频端，ＣD
与Ｃ1bmax
相近，影响较大，结果使频率升高，使实际的跟踪曲线上翘，与理想曲线相交于ｆ1
。
可见，附加
ＣP
和 ＣD
后，CD
直线变成了
S 曲线，与理想跟踪曲线
EF 相交于三点，因此称为三点统调，其它频率虽不完全跟踪，但也有很大改善。
在中波段，与三个统调点对应的频率通常为
600kHz、1000kHz
和
1500kHz。
三、实验内容与步
骤
1．安装
（1）按照实验室所提供的实验电路图，检查实验室所提供元件的种类、型号和数量是否正确。
（2）检查元件的好坏
①. 检查电阻器
首先根据被测电阻值选择万用表合适的量程进行测试。若用万用表测出的电阻值接近标称值，就可认为电阻器的质量是好的；若测得的电阻值与标称值相差很大，说明电阻变值；如果把选择开关拨到 R×10k 档，指针仍不动，说明电阻阻值极大或内部可能断路；如果测电阻时轻轻摇动引线，万用表指针摇晃不稳定，说明电阻引线接触不良。
②. 检查电位器
一般不带开关的电位器有三个焊线端，设这三端依次为 1、2、3 端。用万用表测量 1、3 端的电阻，测得的电阻值应与这个电位器所标阻值基本相符。如果表针不动，说明电位器有断路。
再测 1、2 端的电阻。将电位器逆时针方向旋转到底，这时电阻值应接近于零。然后顺时针慢慢旋动电位器，电阻值应逐渐增大。轴柄旋到底时，阻值应接近电位器的标称值。
在慢慢旋动的过程中，电表指针应平稳移动，如有跌落、跳动现象，说明滑动触点接触不良。使用这种电位器的收音机会出现杂音，特别在调节音量时更为显著，在受震动时收音机也会出现“喀、喀”的杂音。
带开关的电位器还有两个焊线端，这两端之间为电源开关。检查开关的好坏时，可将红黑表笔接触这两端，然后来回旋转开关，表针相应指示通、断。
③. 检查电容器
用万用表电阻档可大致鉴别 5000pF 以上电容器的好坏。检查时选电阻档最高量程，两表笔分别碰电容器两端，这时指针极快地摆动一下，然后复原。再把两表笔对调接此电容两端，表针又极快摆动一下，摆动的幅度比第一次大，然后又复原，这样的电容是好的。
指针摆动愈厉害，指针复原的时间愈长，其电容量愈大。
用万用表的电阻档可以检查可变电容器的好坏，主要是检查其动片和定片是否有短路。方法是：用万用表的表笔分别接可变电容器的定片和动片，同时旋动可变电容的转柄，若表针不动，说明动、定片无短路。
④. 检查变压器
分别检查初、次级直流电阻。若测出电阻值为无穷大，说明断路。若测出的阻值为 0 ，说明线圈短路。
⑤. 检查喇叭
万用表拨在 R×1 档，用两表笔碰触喇叭线圈两端，喇叭若发出“喀喀”声，说明此喇叭基本上是好的。
⑥. 检查二极管和三极管
用万用表测二极管和三极管的方法请参考实验 1.2。
(3). 焊接
焊接方法请参考附录五。
2. 调试
(1) 调整各级直流工作电流
在集电极和直流电源之间串联进毫伏表，选择相应量程，调节偏置电阻Ｒb ，(一般用一个固定电阻再串上一个电位器 ) ，使毫伏表指示的数值达到规定的工作电流，然后拆下这个固定的电阻和电位器量出总电阻。再换上对应阻值的固定电阻。这一级就算调节好了。注意：
A：调整直流工作点时，应保持收音机无信号输入。为此把双联电容器全部旋入或全部旋出。
B：换上固定阻值的电阻后还应再测一下工作电流。最后还要注意将印刷电路中的两个测试点接通。
(2) 调整中频频率（调中周）
调整中频频率的方法有仪器调试法和听音法等多种。
仪器调试法——按图
塑料螺丝刀旋动中频变压器的磁帽，使示波器或毫伏表获得最大输出。上述过程应反复调整几次。如果出现自激，要重新调整中和电容及中周变压器。中和电容的值一般为 2 pF
左右。
听音法——在收音机能收听到电台广播的情况下，选一个电台信号，再根据上面所述的调试方法，一边听声音的大小，一边调中周，从后往前，一级一级，反复调几次，直到声音最响为止。用这种方法可以将中周基本调准。
（3）调整频率范围（对刻度）
调整频率范围的调试电路如图
调整时，首先把刻度盘指针对准，当双连全部旋进和全部旋出时，指针分别指在刻度盘的 525kHz 和 1605kHz 附近的底线上。然后将高频信号发生器的频率调到 525kHz，将双连电容器全部旋入，用无感螺丝刀旋动振荡线圈的磁芯，使毫伏表的指示值达到最大。若收音机的本振频率低于 525+465kHz，要提高ｆL，就要减小电感量，振荡线圈的磁芯应向外旋。反之，若频率高于 525+465kHz，则振荡线圈的磁芯应向里旋。
然后将高频信号发生器的频率调到 1605kHz，把双连全部旋出，用无感螺丝刀旋动补偿电容 ＣP，使毫伏表的指示值达到最大。
（4）调补偿
电路如图
四、实验仪器与设备
万用表 1块
示波器 1台
高频信号发生器 1台
晶体管毫伏表 1只
收音机套件 1套
电烙铁 1把
直流稳压电源 1台
五、实验报告要求
1．讨论在实验中所遇到的现象。
2．讨论为什么统调 600kHz 时，要调输入线圈在磁棒上的位置？为什么统调 1500kHz 时，要调输入回路微调电容Ｃ2 ？