对DIY追求高灵敏度收音机的学习研究与认识

changwanren

                    对DIY追求高灵敏度收音机的学习研究与认识
    本人是一个纯业余爱好者，偏爱习作，对于理论知识一知半解，所以对于理性的认识会有很多不当之处，甚至是错误的。论坛中高手如云，此认识对高手来讲可能是小儿科的，又怕引来不休的争论，导致不高兴或扫兴。今天没忍住，发了出去，我想对初学者来说可能会得到一点启示。
1、灵敏度与抗干扰
在接收环境好的情况下，在天波很强的接收时间段，密密麻麻的电台电波，为DIY高灵敏的收音机提供了大显身手的条件，但是，高灵敏度收音机必须和高抗干扰能力配合，才会有接收电台密密麻麻的效果。因为除了接收选择某个电台之外，其他的电台也都是干扰信号。
   （1）临频和近频干扰
中频的幅频特性决定着抗临频和近频干扰的能力，一个收音机虽然单信号灵敏度很高，但由于中频幅频特性不好，与灵敏度不匹配，若有一个临频或近频的强电台或强干扰，会导致AGC启动，使实际接收此台的灵敏度下降，这可能够导致其两边的两三个相邻或近近的电台，无法正常收听，甚至收不到。
图1中绿色曲线是普通三只中周中放的幅频曲线，偏调±10KHz选择性约20分贝，粉色曲线是两组双中周加一只单中周的幅频曲线，偏调±10KHz选择性约40分贝，红色色曲线是一只LTM455H加中周的幅频曲线，偏调±7KHz选择性约50分贝。
从幅频图像中可得到的信息：若一个临频电台(在475KHz)信号强度10mV/m， 在465KHz产生的干扰，选择性20分贝的干扰信号为1mV/m，要想正常收听，有用信号必须大于1mV/m，选择性40分贝的产生干扰信号为0.1mV/m，要想正常收听，有用信号必须大于0.1mV/m，选择性50分贝的产生干扰信号为0.03mV/m，要想正常收听，有用信号必须大于0.03mV/m。（见图1）

     给电动车充电的利器对中波和短波1的干扰很大，有好多个干扰频点，强度足有几十mV/m，三只单中周的收音机，每个干扰频点有好长一段频率范围无法收到电台，都是“呜呜”声，采用自制的仿红灯745，选择性偏调±10KHz时40分贝，“呜呜”声的频段就小很多了。我的左右邻居和楼下就有4家给电动车充电，楼上的邻居将电源线拉到楼下，一楼的从窗户随时拉出。（见图2）
发一段中波接收干扰严重的视频：
https://v.youku.com/v_show/id_XNTg3NTQ5NDEwMA==.html


（2）中频干扰
   现在的劣质开关电源，对中频产生的干扰是很严重的，对于中频干扰，中频电路无能为力，只能靠输入调谐回路滤除，调谐回路有载Q值越高，滤除中频干扰效果越好，在中波接收最低端530KHz处，若Q值为150，对于中频干扰抑制约为25分贝，若Q值为70，对于中频干扰抑制小于20分贝，若中频遇到强干扰，会使频率低端很大一段频率范围无法收到弱电台信号。加高放电路，并且加高放调谐是提高中频干扰的很有效的办法，但是此办法电路较复杂、调试难度大等缺点。
   （3）来自本机的辐射干扰
本机电路板的杂散辐射，通过磁棒天线接收，会产生一定的干扰，这种干扰对灵敏度不是太高的收音机来讲，并不显著，用不着引起高度重视。但对于高灵敏度的收音机，必须引起重视。磁棒天线最好远离电路板，检波二极管靠近天线，只是二倍中频和三倍中频的两个频点产生啸叫。若是一条通过电流较大的导线靠近磁棒，会是整个中波波段产生较大的沙沙声，将弱信号全部淹没，小袖珍机由于收听时输出音频功率一般都小于100mW，工作时总电流一般小于50毫安，所以，这种干扰不显著。音频放大电路若功率很大，工作电流较大，就不可忽视，不要以为他没有辐射干扰，最好要远离磁棒。
多波段收音机，尤其是旋转式的波段开关，引线较长，本机干扰可以由波段开关引线进入，克服这种干扰较难，只能尽力的缩短引线，使干扰尽量的小。
（4）像频干扰
     像频干扰对于中波来讲，干扰很小，没必要高度重视，对于短波，不带高放调谐的电路，抗像频干扰就很难做高了，好在短波的像频干扰大多来自电台信号，因短波电台不十分密集，所以接收信号和像频干扰信号和在一起的概率不高，接收到像频信号，还显得接收电台多了。
短波的跟踪统调，要想调好，相比之下，比中波难。调短波容易使在低端接收频率调到低于本振频率一个中频，而在高端可能使接收频率高出本振频率一个中频，破坏了整体跟踪的良好性。
2、灵敏度与增益
    关于灵敏度的规定：当收音机输出标准功率（台式50毫瓦、便携10毫瓦、袖珍5毫瓦），信噪比达到一定要求，输入端最小电压信号值。
    要想获得高灵敏度，收音机要有足够的增益。
    过去的三管机、四管机，由于过去的三极管放大倍数不高，特征频率又较低，由于放大级数少，所以整机增益影响灵敏度是主要因素，所以，每一级的增益都的尽力的挖出最大潜力。
   对于二级中放的收音机，基本都是六管机或七管机，增益不是主要问题，无论是中放还是低放，都有足够的增益，用不着相互弥补，但要求合理的增益分配。如何降低电路的内部噪声是主要问题。就现在的三极管质量，做高增益很容易，但噪声也会随之增大，相对灵敏度是有信噪比要求的，所以，并不是增益越高，灵敏度就越高。
    噪声的大小，第一级三极管的噪声影响较大，但对中波来说，噪声的主要来源并不一定是第一级三极管的噪声，一是来源于混频，二是来源于前后通路相互交联，即使没有产生自激，也可能产生噪声。
混频噪声主要来源于本振，本振是正反馈，他会把自身的噪声放大，并调制在本振交变信号上，混频增益在本振电压小于100毫伏时，随本振电压的提高，增益明显的跟随本振电压提高，本振电压大于100毫伏，混频增益随本振电压的调高不明显了，过大的本振电压，会使噪声增大。所以本振给混频的电压在100-200毫伏之间，混频噪声最小。
      一只三极管即担任混频又担任本振会相互牵连，制约着混频的增益和信噪比，所以，将本振和混频分开，会得到更好的混频效果。
级别较低的收音机，往往音频的第一级放大之前采用共同的滤波电容，此电容也是提供交流通路的电容，此电容接地点若在PCB板中处理不好，会使低放的交流通路，流经混频或中放的接地点，会在混频或中放的输入回路中产生一定的电压降，此电压会对中频产生调制，此电压包含检波后的“沙沙”噪声，电压虽然很小，但中频输入信号是微伏级的，照样不可忽视。（见图3）

当最大增益受到噪声限制，在增大无意义时，要想继续提高灵敏度，就得在天线上想办法。
3、灵敏度与通频带
      放大电路所能接收的最高灵敏度若用场强E表示，E正比于整机通频带的开平方，通频带越宽，E值越大，说明灵敏度越低。
       缩小通频带是提高灵敏度一项措施，缩小通频带会对音质产生影响，从实际收听感觉来看，频响100-4000已经很不错了，由于调幅广播是双边带，其实只有一个上边带或下边带通过就可以，所以中频通频带不必非得±4KHz，故8KHz，假如中频通频带±2.5KHz，故5KHz，足以能够使100-4000Hz的其中一个边带通过，不过采用指针的机械调谐，能够把接收的电台调准就十分困难。
      整机的总频带不是指下降3分贝的通频带，他既包含带内有包含带外，理想的通频带是带内100%通过，带外通过0%，实际是做不到的。五只中周的收音机带外衰减能够做到大于40分贝，做到50分贝很难，但是采用五脚陶瓷滤波器很容易做到。我觉得灵敏度要做到特级机的指标，通频带的带外衰减需足够大，只从提高增益，根本无法实现，特级收音机的选择性要求要大于46分贝。
4、灵敏度与天线
     对使用磁棒天线或短拉线天线，灵敏度是与调谐回路的有载Q值开平方成正比的，所以，提高调谐回路有载Q值，是提高灵敏度一项措施，但是外差收音机，提高Q值后，对同步跟踪统调的精度要求高了，甚至统调时要掰花片实现更好的同步跟踪。
调谐回路与高放管最佳匹配理论上是负载电阻等于信号源内阻，或有载Q值等于1/2空载Q值为最佳匹配。但在实际调试中，调整高放管的静态电流，使输出信号最强时匹配最佳。
      在Q值不发生变化的条件下，最佳匹配是负载电阻等于信号源内阻，但有载Q值，要随负载电阻变化，所以最佳匹配还要兼顾Q值。
要想DIY一台达到特级收音机指标，将本机的干扰降到最小，屏蔽措施还是要采取的。
5、灵敏度与检波输入电压、AGC时间常数
       为了提高灵敏度，通常给检波二极管加上适当的正偏，在接收弱信号时实现均方小信号检波，我觉得不如将检波的输入电压提高，中周TTF-2-9初次级匝数比是48/25，中周TTF-2-3初次级匝数比是46/13，显然TTF-2-9要比TTF-2-3的检波电压高很多，提高检波输入电压，更有利于提高检波效率，有利于提高灵敏度，但是，若检波负载电阻不变，提高电压会使末级中周Q值下降，也可能破坏了阻抗匹配，现在的三极管非常便宜，在低放前加一级射随输出，将音量电位器改成50K欧姆，问题就解决了。
AGC时间常数的RC，通常R选取3-10KΩ，电容选取10-30uF，暂且不知时间常数多少最佳，但时间常数长了，强台过后，调台速度快于AGC返回速度，就把弱台漏掉了。
     图1中的红色幅频曲线，是按我DIY的二次变频点点统调收音机的幅频曲线描绘的，其选择性达到了特级收音机的标准，他的灵敏度随不能测量，但我觉得也能够达到特级收音机标准，接收电台密密麻麻，强信号的临频电台基本不干扰弱太，底噪很低。在最佳信号时间段收听，几乎每个步进都有电台，在接近中午时间段，在停电的条件下，接收内蒙古相距300公里的675KHz功率3KW的小功率弱电台，信噪比足以达到20分贝。对于大功率的省级电台，山东的594，918，1314，北京的720，吉林的738能够正常收听，所以可以收听相距500公里的大功率电台。黑龙江的873，693，河北的783，中午时段也能收到信号，但可听度较差。
发两段此机视频：
早上7-8点接收
https://v.youku.com/v_show/id_XNDU3NTUxNjAwMA==.html
午后1点多在小区停电条件下接收
https://v.youku.com/v_show/id_XN ... o_XNDYyOTIxOTQwOA==

girlexplorer

非常好的分析、经验和尝试。

hhk

技术贴，赞赞

ks45678

学习了，谢谢

qzlbwang

常老师说得很好！赞！赞！赞！
有一点似乎要与常老师探讨：
俺认为输入调谐回路（包括高放集电极的调谐回路，若是谐振高放的话）的带载Q值不能过高，因为接收信号通道的大门，门的大小需要保证通行者能顺利通过，即便是理想的同步跟踪的情况下，也要略大于调幅信号的带宽（总的选择曲线是各个选择曲线叠加，也就是总的选择曲线的带宽一般是会比单个曲线略窄的）。再加上很难做到完美跟踪。假定我们期望天线谐振回路的带宽达到10kHz+的话，那么对应于中波的低端，其谐振回路的Q值就不宜高于50几，而对应于中波的频率高端则Q不宜超过160。也就是所随着接收频率的降低其允许的最高Q值是逐渐降低的。

fjlxc

学习了~~赞一个！！有一个问题不解！关于减少本机干扰问题，中波本振如果是10X10的线圈，有自带外壳屏避防止干扰，那短波本振如果选用内磁式线圈，是否需要外加一层屏避外壳？

qianying818

中频干扰和镜像干扰我这边经常遇到。晚上本地的1557khz干扰台一开，在627khz也能听到声音，630khz经济之声也被很强的啸叫干扰。中频干扰的现象是一旦465khz附近被杂波干扰，整个波段所有电台两边都有啸叫，频率低端更明显(收音机是正常的，电路没有自激，只有465中频被杂波干扰时电台两边才出现啸叫)，可以用一台长波收音机看看465khz干扰杂波的强度。手边超外差小机基本无能为力，牡丹941就完全不会受这两种干扰影响。

sgeli_sh

非常好的经验、分析，很有启发。

changwanren

qzlbwang 发表于 2022-5-31 20:04
常老师说得很好！赞！赞！赞！
有一点似乎要与常老师探讨：
俺认为输入调谐回路（包括高放集电极的调谐回 ...

    欢迎q大关注此贴！
     我是这样认为的:频响是整机的参数，就拿一级收音机来说，要求频响100-4000Hz，高中频的的频响不足，可以采用音频提升来补救。例如高放调谐回路在530KHz处有载Q值是100，下降3分贝通频带是5.3KHz，下降6分贝为9KHz，将音频由1000Hz到4000Hz提升3分贝就不救回来了。
    过去的收音机资料中都给出磁棒线圈在795KHz处的Q值，大多都大于200，他的有载Q值应该大于100。
    调谐回路的矩形系数是9.95，3分贝频响不足，可以取之6分贝衰减甚至10衰减，其实收音机的各项指标都兼顾的很理想很难做，要想最求更高的灵敏度，可以通过牺牲频响来换取，要是听语音对频响的通带要求还是很窄的。个人追求不同啊，有人追求宽频响，有人追求高灵敏度。
   记得那款收音机的远近程开关是通过在磁棒天线的次级连接一只电阻来控制，强信号时通过降低调谐回路Q值来降低灵敏度，也带来了拓宽频响。

ssffzz1

qzlbwang 发表于 2022-5-31 20:04
常老师说得很好！赞！赞！赞！
有一点似乎要与常老师探讨：
俺认为输入调谐回路（包括高放集电极的调谐回 ...

向老师傅汇报下我弄的磁棒天线.

我用0.04*60的丝包线绕的10*200的磁棒,我把空载Q弄到接近300了.装到机器上以后明显的感觉就是调台的时候那个钮拧的大了一个台就跳过去了.就是那个位置特别的窄.

也就是是这个天线的通频带太窄了不行,调台困难. 如果对于只有一个波段的收音机来说,通过拨动电容的花片还能做到精细的统调还好说,对于多个波段的更不好弄.

再就是如果调谐的减速机构精良,再带有微调的话到时可以弄的高点,但不宜太高.

不过这个Q弄高点,就是灵敏度有明显的提高 (这个我对比过的),收台的时候的噪声感觉也小了(这个我没去测量,就是感觉)

changwanren

ssffzz1 发表于 2022-6-1 09:11
向老师傅汇报下我弄的磁棒天线.

我用0.04*60的丝包线绕的10*200的磁棒,我把空载Q弄到接近300了.装到 ...

     我觉得调台准确定位困难，主要是由中频通频带窄造成的，若中频通带够宽，即使天线回路的空载Q做到300，有载Q约为150，20分贝（10倍）的通带在530KHz处约36KHz，对于接收强台来说，定位应该不会困难。你的中频幅频特性如何？
     掰可变电容花片统调跟踪是对中波，对短波掰与不掰花片影响不大，也可以说影响轻微，如在短波10MHz处天线有载Q=150，下降3分贝的通带为67KHz，即使统调同步跟踪偏调30KHz，对灵敏度的降低也影响很小，同步跟踪偏调会使接收通带变宽而不是变窄。

ssffzz1

changwanren 发表于 2022-6-1 09:40
调台准确定位困难，主要是由中频通频带窄造成的，若中频通带够宽，即使天线回路的空载Q做到300， ...

谢常老师.

我详细说下,那个我是咋弄的那个磁棒.
我那个把磁棒重绕了一个,空载Q是300多点(320左右),有载的话我次级接了个4k左右的电阻,还有200多点(在Q表上的值).

10*200磁棒,初级分4段,次级7圈.磁棒用的是网上买的,说是高Q.对比原机磁棒,这个磁棒的Q是高,低频高频段还很均匀,Q相差不大.

我和原机磁棒(紫色细线那个)对比了下,在都调整准确的情况下.原机磁棒,调台旋钮在左右旋转稍微大一些的角度,还是能收到这个台的,声音失真不明显.高Q磁棒,旋钮左右稍微动,就明显听到声音变调了,动的再多,台就没了.就是那个旋钮可左右动的范围比原机的明显小.

后来我也考虑过中频的问题,我把中频的通频带从原来的6k多,弄到了10k左右.有区别的是声音感觉好了些(变暖的感觉),但那个旋钮的手感没有太多变化.

所有我觉着这个地方的问题应该还是和调谐部分有关的.



另外那个短波拨动花片的问题,我自己没实操过,我想说的是波段多了,可能掰花片不是好方法.在这里受教了.

changwanren

ssffzz1 发表于 2022-6-1 09:56
谢常老师.

我详细说下,那个我是咋弄的那个磁棒.

200多的有载Q值，在频率600-700KHz处接收，若能把接收电台调准的话，能感觉出中音明显不足吗？音质变化明显吗？