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本帖最后由 直流电子管 于 2017-1-25 21:14 编辑
看了改磁棒的帖子，我就想的比较多于是乎准备出一贴跟大家聊聊如何提高调幅接收机灵敏度的事情。
有些同学把收音机的空心线圈改成了磁性天线，结论是灵敏度提高了，原先收不到的台现在收到了。可是细细翻书看看感觉并不科学，磁性天线等效高度不高呀，和考究的外接天线根本不能比较才对，怎么还能提高收音机的灵敏度呢？
由这个疑问开始，我想了很多现在就和大家聊聊这里边的杂七杂八。
首先是磁性天线灵敏度的事儿，我们知道，同样电感量的线圈Q值越高，那么等效谐振阻抗越高，同时电压增益就越大。嗯。。。没毛病。
对于中波的天线线圈来说，其损耗主要有分布电容损耗，介质损耗和电阻损耗。早期的空心式线圈，无论从以上哪个方面讲，其损耗都是比较大的，线圈长度长，彼此之间接触面积大，线圈桶好多是电木之类的，容易吸收潮气增大损耗。后期的可调磁芯线圈在大大缩小线圈体积的同时也提高了线圈本身的Q值，也就增加了天线回路的电压增益，相当于提高了灵敏度，对于磁性天线来说，其匝数少，线圈长度短且多采用多股线绕制，线圈骨架成品的大部分是尼龙骨架，损耗低，性能好，这一点上说磁性天线线圈和磁芯线圈外接天线差不多。
那么问题来了！为什么在Q值差不多的情况下等效高度低的磁性天线却要比等效高度高得多的外界天线确实要灵敏呢？这不是很矛盾？
要解答这个问题，还得从接收机本质来谈起，对于调幅接收机而言，其信息是加载在等幅载波上，等幅载波经过调制变成幅度变化的载波，这就意味着，无论如何，在检波级之前，电子管决不允许工作在饱和状态，但事实上，远地电台和近地电台的场强差距是很大的，这就要求，具有较高灵敏度的调幅接收机，其高频放大部分需要满足相当大的输入动态。并且保证在输出级，电子管不饱和，这就要求强信号的时候压缩动态，弱信号的时候放大动态，其整个高频-中频放大部分是可变放大系数的，这需要中放元件工作在一种介于线性和非凡线性之间的状态，线性状态满足信号不失真放大，非线性状态满足变放大系数的要求，且非线性是可控的，平缓的！
对于电子管调幅接收机来说，遥截止管有着比晶体管好得多的特性，加上电子管高输入输出特性阻抗的特点，直流6灯电子管接收机，不需要很复杂其灵敏度就能轻易超过6管晶体管接收机。当然，因为电子管末级一般处于单端放大状态，所以这里的电池式直流6灯机实际上比晶体管的多一级中放。
闲话不表，回到正题，再说为何磁棒灵敏度高的事儿，磁棒灵敏度高，其实是调幅接收机的有效灵敏度高，并非接收机电路的绝对灵敏度高，也就是说，对于直放式接收机，其高频放大级数越多，其电路放大倍数就越大，对于外差接收机，其高放或者中放级数越多，接收机电路放大倍数就越大，这是绝对灵敏度，就是说电路最高就能产生这样的放大倍数。不过，这是在电路最灵敏的时候产生的，实际上，由于高频，中频放大器对于动态的要求，都具备自动增益控制功能，实际的放大倍数是由电路和AGC电压共同决定的。
AGC电压，是检波以后的负压产生的，也就是说，只要有信号，哪怕是电子管本身的噪声，进入到检波级，只要有高频波就有AGC电压产生，哪怕这是等幅波，这一电压，是高频经过检波管整流和滤波电路产生的直流负压，因此，无论是等幅高频信号还是调幅高频信号都没有本质区别。
因为平时我们的天线，不具备方向选择性，且导体外接天线主要吸收电场成分而不是磁场成分，诸如开关电源，直流电机，晶体管自激振荡器等产生的富含谐波的干扰信号，往往都是不规则波形，这些波形在导体中激起电场比较容易，却不容易在空间激起强大的磁场，而且即便有这样的磁场，因为磁性天线本来的类似变压器的作用，这种不规则的谐波也不容易进入磁性天线，加上磁性天线本身的方向性，和其窄带接收特性，屏蔽了中波范围外大部分干扰，这就让进入到变频级的信号不是嘈杂一片，那么经过层层放大，其中放AGC电压不会升高，这样变频级和中频放大器的等效灵敏度就得到了提升，相当于收音机高频部分的电路被充分的利用起来了，因此在改装磁性天线以后，大家觉得收音机似乎灵敏了，实际上是提高了输入级的信噪比，因而提升了等效灵敏度。
信噪比就是信号和杂音的比例，例如同频广播的两个电台，A,B两台均为MW1008千赫，A台位于临近县城，B台却在300公里以外的另一个省，假如我们要收听A台，那么B台广播就是杂音，因为A台距离较近，因此产生足够的AGC电压，例如-2.5V，此时接收机各级高频放大器中频放大器灵敏度较低，因而遥远的B台信号因得不到充分的放大甚至都不足以推动电压放大管，那么B台自然被抑制，A台清晰可闻，或者仅仅在A台放音间隙，安静的背景中隐约听到B台的播音，但A台一有声音，B台那微弱的声音便迅速被压下去了。
但是如果我们想要听得是B台的播音，这样A就成了杂音，但是A的距离优势导致A的场强远远高于B，此时就比较纠结了。若AB不在同一个方位，例如AB之间的夹角15°＜夹角AB＜165°此时我们可以通过架设定向天线解决这个问题，磁性天线就是一种，配合得当的屏蔽措施，把A台信号拒之门外，让接收机全力放大B台信号，那么，我们把杂音挡在了门外，接收机全力放大信号，此时B台便可以清楚听到，而且没有A台的干扰，假如，A台在北边，B台在南边，他们处于同一直线，这样也能解决，只需这样一间大窗子朝南开的，周围没有什么阻挡的屏蔽效果良好的钢筋混凝土建筑，相当于在大铁盒子就开了一个南边的口，这样，A台信号被完全反射或吸收，B台被接收后全力放大，一样可以可靠收听，我单位上的宿舍就是这样一个类似的结构，接收效果也很神奇。
如果A、B两台位于同一直线同一方向，这个恐怕就很难解决了，对于天波，或者中波高端这种夜间借助天波传输的信号来说，利用某些角度还有可能，但是纯地波传输恐怕收听B台就不太可能了。
理解这一原理以后对我们设计高灵敏接收机就有所启发了，主要是要做到三点：1、要有选择性好信噪比高的天线，显然最简单的制作考究的磁性天线就是最好的选择，不但能让接收机更加灵敏，而且能缩小体积便于移动。2、线路的绝对灵敏度要高，也就是放大系数高，具体的就是多设计高放和中放，但是放大级数也不能过多，除了接近极限灵敏度后，电路比较容易自激，一个主要原因是电路本身的噪声足以产生相当的AGC电压，即便没有信号输入的时候，那些微弱的杂波被放大出来就产生了足够的AGC电压，降低了电路的效率。3、设计一个合理的阶梯式AGC系统。
对于第三点这里要细说一下，阶梯式AGC系统，虽然制作上要增加一些元件，但是对于充分挖掘电路效率是极有帮助的，三级中放采用了这种电路，可以和四级中放相比，且信噪比比四级中放能有较大提高，因为前级管的灵敏度越高，后级管的噪声就越是能被抑制，如果能逐级开启AGC电压，或者AGC电压逐级分布，那么前级管将工作在最为灵敏的状态，而整个放大器的动态则是优先压缩后级。
实现这种电路功能，最简单的就是利用一种有导通电压的器件，例如硅二极管，但是AGC线路里，中周下端有交流成分，这就需要在中周下端连接AGC控制线路的环节上都加上退耦滤波节，就是串联一个电阻，电阻上端用一个电容接地，交流信号直接通过电容倒地而不会经过电阻，这在二级以上中放电路中是必须的，否则信号会通过AGC线路产生反馈引起自激，这样，AGC主干线路里没有交流成分，通过串联上两个到三个半导体二极管，例如硅管的导通电压约为0.7V，在这以下，硅管不导通，这样对于三级中放调幅接收机来说，只有AGC信号达到-1.4V以上时，负压才会加到第一中放和变频管上，且0.7V的压降决定了，前级总是比后级放大系数高，这样后级噪声被抑制，总噪声降低，灵敏度上升，同时电路效率也最大化的体现。
调幅接收机因为信噪比难以做到很高的原因不及调频接收机，但是由于调幅波的传输特性，其传输距离远比调频机高得多，因此远距离接收仍然是条幅机的天下，希望以上论述能对想制作高灵敏调幅接收机的同学有所启发，大家有什么高见欢迎回帖讨论！ |
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发表于 2017-1-25 21:04:59
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发表于 2017-1-26 22:42:54
