漫话收音机灵敏度

changwanren

              漫话收音机灵敏度
      字帖字数较多，叙述的罗里罗嗦，没有耐心的读者请绕开，不知是否有坛友对此问题感兴趣。

       DYI收音机的朋友都特别关心灵敏度，所以，在论坛中遇到关于如何提高灵敏度和判断灵敏度的话题及方法的帖子，我都认真拜读，渴望从中得到收获，为了较深入的了解灵敏度，闲来无事时，阅读了一些资料，渴望从多方面领悟这个神秘的参数。
本人是一个纯业余爱好者，在理解相关知识时，难免会出现理解错误，所以，欢迎坛友发表自己的理解。
一、对灵敏度定义的理解：
     1、绝对灵敏度：也叫最大灵敏度，它不考虑噪声大小的如何，只按能接收到最弱信号的能力来衡量。
     2、相对灵敏度：也叫实际灵敏度，是指收音机的音频输出必须满足一定的信噪比（如20分贝、6分贝等），20分贝的信噪比为10：1条件下的灵敏度，听觉有较小的噪声。
     3、额定灵敏度：也叫标称灵敏度，是指该机在满足一定信噪比范围内的灵敏度标称值。
      有的资料对灵敏度是这样定义的：当输出标准功率（台式50毫瓦，便携10毫瓦，袖珍5毫瓦），信噪比达到一定要求的时候，输入端必须输入的最小信号的电压值，他叫什么灵敏度，是不是额定灵敏度？。
对于6管以上的收音机，功率输出50、10、5毫瓦，虽然过去的三极管放大倍数较低，但对于定义的输出功率（总增益）都不成问题，能够轻松做到，所以在考虑如何提高灵敏度时，我觉得无需考虑输出功率问题。
     最能反映收音机性能的是相对灵敏度，理论上噪声主要决定于最前面的三极管的噪声，但在实际制作中，其他引起的噪声，比最前级三极管引起的噪声还厉害。我DIY过仿春雷804，收台数量可以，但是即使接收本地强台，也能听到“沙沙”声（四个本地强台，信号强度足有10mV/m），说明他的相对灵敏度很低，但绝对灵敏度不低。而此“沙沙”声来源于音频低放的前级，手中的3AX31不知是老化的原因还是质量差的原因，换了多只，找到一个“沙沙”上最小的，还是很不理想。
     一部收音机在整个波段内灵敏度是不均匀的，即使同步跟踪统调的很理想，低端的灵敏度也要比高端的低一些。所以灵敏度通常以不劣于多少毫伏每米来表示。

圆成居士

这里是2个神机的灵敏度，显然3P5是6dB的，超动态宽频响是20dB时的灵敏度

changwanren

二、灵敏度的测量方法
      1、采用额定输出时最前级需输入讯号的强度来表示，如当额定输出（0.89V、8Ω）最前级输入的是10uV。这种表示不是最终灵敏度，因为在他的前面还有天线，天线的等效高度，输入调谐回路的Q值，匹配情况，同步跟踪和耦合比等因素对灵敏度还有很大的影响。
     2、去掉天线，通过“等效天线”在调谐输入回路的天线耦合处注入信号的大小来表示，当达到额定输出时，所需的讯号强度，用以uV为单位来表示，信号发生器与调谐回路耦合点的链接通过“仿真天线网络”，此网络见下图：
     此表示法也不是最终灵敏度，但与1的表示法相比更近了一步，将输入调谐回路包含进来，但他的最终灵敏度还受外接天线的有效高度影响。
     3、若收音机内置磁棒天线或框型天线，以磁场的能量接收，采用接收电场强度的大小来表示灵敏度，单位mV/m，此灵敏度为最终灵敏度（在不连接外接天线的条件下）。
     曾经认为1mV/m的灵敏度与100uV灵敏度相当，因为好多二级收音机在中波标有灵敏度1mV/m，在短波标有100uV。根据测量方法，短波的100uV的测量是不包含天线的，且与中波还是两个调谐回路，所以二者没有“相当”的数量关系。
    过去的收音机，厂家对性能的给出，是等级的标称值，并不是真实数据，如灵敏度<1mV/m，选择性>26分贝。有的厂家在括号内给出实则数据。
   未完待续

quexing

谢谢前辈的资料，。

quexing

我小时候，由于对无线电的迷入程度很深，所以在晚上，早上，中波可以接收到外省的电台的时候对比过，同等条件下，能接收到最远的电台为参考，我就是这样对比灵敏度。
改革开放后，有了收录机，迷恋就在FM了，因为当时广东省就是一个FM电台，所以对比谁能够收到HK的FM。

changwanren

三、        灵敏度的相关计算
     1、从收音机的自身参数计算灵敏度
     根据计算公式，影响所能达到的最高灵敏度的因素我们能够改变的有：1、Δf整机通频带，接收场强跟整机通频带的开平方成反比，所以整机通频带越窄，接收场强越小，灵敏度越高。2、F第一级三极管噪声系数，接收场强跟第一级三极管的噪声系数的开平方整反比，噪声系数越小，灵敏度越高。3、heff天线等效效高度，接收场强跟天线高度成正比，天线等效高度越高，接收场强越小，灵敏度越高。4、QL天线有载Q值，场强跟调谐回路的有载Q值的开平方成正比，有载Q值越高，接收灵敏度越高。5、跟调谐回路电感的开平方成反比，电感越小，灵敏度越高。

      1、关于整机通频带Δf
整机通频带并不是指幅频幅度下降0.7时的“通频带”，我的理解是在很宽的频域范围内的积分和。我们把通带的峰值设为1，在保证接收信号的通带，如中波最宽通带最好9KHz，窄到4KHz也能听清语音，带外的幅值希望越小越好，但带外幅值永远也做不到0。适当降低信号内带宽，可以使带外的幅值变得更小，但是以牺牲音质为代价。见下图。


   
       对于LC谐振选频电路，要想带外的幅值做小，采取的措施有：1、尽量的提高有载Q值，2、尽量的提高三极管反馈给谐振回路的输入阻抗，3尽量的增大谐振回路的电容C和减小电感L。
       作为LC滤波的第一级，天线调谐选频回路，调谐电容的规格有120p，270p，365p，当三者有载Q值相同时，采用365P的双联带外衰减的幅值要比前两者好。同一个调谐电容，短波的带外衰减的幅值要比中波好。双联电容小于会导致磁棒线圈电感增大，使灵敏度降低，但匝数增多，时天线有效高度增大，使灵敏度升高，两者那个变化大呢？
     2、关于噪声F
      理论上整机噪声主要来源于第一级三极管的噪声，而在实际设计制作中，往往来源于其它渠道的噪声远大于第一级三极管的噪声，也导致灵敏度做不高，追求高灵敏度难做的不是增益，而是克服其它渠道引来的噪声。
     a、无台时的沙沙声
      （1）来自低放前置三极管的噪声，此噪声的特点是断开音量电位器，沙沙声依然存在。老收音机的3AX31等锗管，时间久远老化。
  此噪声容易解决，换上低噪声的三极管立马解决。
     （2）来自高中放的沙沙声，噪声特点，音量电位器调大，噪声增大，移动磁棒线圈，使其偏离同步跟踪，噪声减小或消失。这些噪声不一定来源于外部环境干扰，也有可能来源于收音机自身。
       自身的中放或低放存在自激，但没有达到啸叫的程度，通过某些渠道进入最前级，引发的噪声，很难发现和排除。若手中有高灵敏度的收音机，可以收到一个弱台，然后靠近自制的收音机，若噪声变大，说明自制的收音机有噪声辐射。其实自身的噪声辐射是不可避免的，他会被自身的天线吸收，但会尽力的减小。收音机的中低放产生的辐射噪声既然难以避免，我们可以从外部想办法，如把中低频屏蔽，让自身的天线远离中低放，但天线谐振回路远离中低放后，与混频电路的引线会过长，我采用了天线谐振回路连同高放电路同时远离中低放，通过屏蔽线与混频电路连接，收到好的效果，如我制作的点点统调二次变频收音机，接收灵敏度，在我制作的收音机中，没有一款操过他的，保守估计灵敏度优于0.1mV/m是没问题的。

     b、有弱台时的噪声
     无台时，背景非常安静，但收到弱台时，沙沙声很大，这种噪声可能来环境干扰，也可能来源于自身的调制噪声。
产生的原因：PCB地线电路设计问题，后级的直流通路或交流通路流经了高放或中放的接地线，这种“沙沙声”在没有电台（即没有中频信号），沙沙声的音频频率，会被中周滤除掉，但有中频信号时，这种沙沙声的音频信号会调制在中频信号上，其实中频调制噪声，注意电流走向设计和加大中放滤波，还是好处理的。
    难处理的是本振的调制噪声，本振是很强的正反馈电路，他把自身的噪声和电源加给他的噪声进行放大，然后调制在自身的振荡频率上，当本振频率与信号频率混频，产生中频，本振的调制噪声，也调制在中频上，这是很难避免的，虽然本振输出电压在100-200mV之间，混频噪声最小，对于接收灵敏度只要小于1mV/m的收音机，噪声可以忽略，但对灵敏度要求更高的收音机，混频噪声就不能忽略了，所以要加高放电路。
   未完待续

老李飞刀

好贴好贴，赶紧收藏

changwanren

    3、天线高度heff
     关于使用磁棒天线的天线高度，自制提升的空间不大，根据公式：

      为了提高天线有效高度，我们能做到的1、磁棒线圈采用分段绕法，增加线圈匝数N，2、增加线圈直径，3、将线圈尽量的靠近磁棒中心，增加有效磁导率，但会导致Q值降低，所以二者要兼顾。4、增加磁棒的直径，可以采用两条磁棒并用。
   下图是采用10×200中波磁棒所能达到的天线有效高度

    经计算，采用10×200中波磁棒天线，当整机通频带5KHz，三极管噪声系数6分贝，接收信号信噪比20分贝时，在同步跟踪统调点上的灵敏度，天线跟三极管匹配到位，灵敏度可以达到：

短波灵敏度可以达到：

未完待续  

海洋DZ

楼主对于收音机的灵敏度的研究，无论从理论还是实践，造诣颇深了！

360905364

很好的经验，楼主继续开讲吧，好想深入学习学习

mo505459

      理论结合实际的普及知识好文章，学到了东西，谢谢楼主。
      赞成”但对灵敏度要求更高的收音机，混频噪声就不能忽略了，所以要加高放电路。”这句话，但高放用三连电容不易找到，有些收音机使用两个晶体管分别振荡与混频，也有点效果。

changwanren

      4、天线回路有载Q值
     中波采用28股沙包线绕制，短波采用镀银线圈，线径尽量的粗一些。为了使线圈的空载Q值高一些，线圈离磁棒中心位置不能太近，靠近磁棒中心位置，天线高度增加，但Q值会减小，所以，线圈在磁棒上有一个最佳位置。磁棒远离扬声器，电路板等金属物体。
    5、增益与灵敏度
     关于从磁棒天线所能达到的最高灵敏度的计算公式来讨论，我们DIY能提高的空间不大，我们所要提高的是DIY的高中放电路的增益满足磁棒天线所提供的最高灵敏度的要求。
     我们要制作的电路首先要保证对接收极限灵敏度的足够增益，就当前的三极管质量，做高增益并不难。难的是如何做到最前级三极管的噪声系数之外的本机噪声的产生，且小于三极管最前级的噪声，这要比提高增益难得多。
    从灵敏度的计算公式可以看出，收音机所能达到的最大灵敏度没涉及到高中放增益的参数，所以不要认为只有增益越大灵敏度就越高，增益够高时，降低自身噪声，排除轻微自激才是提高灵敏度的关键，有些轻微自激并不产生啸叫，所以很难发现，但会使本机噪声大大的增加。
      最前级的匹配和精准的同步跟踪统调，对所能达到的最大灵敏度是很重要的，有坛友说只要收音机灵敏度高，同步跟踪精不精准影响不大，不知道坛友们都是如何认识的。一个综合指标很高的收音机，每个环节都不能差，这个环节差通过另一个环节来弥补的收音机，也会得到很好的性能，但一定和每个环节都做得很好的收音机有差距。
未完待续

求知无足

changwanren 发表于 2024-1-10 13:41
4、天线回路有载Q值
     中波采用28股沙包线绕制，短波采用镀银线圈，线径尽量的粗一些。为了使线 ...

我是提倡精准统调的人。我经常看到一些认为统调只有在整机增益不够才重要，增益足够时不重要的观点，我不认同这个观点，但我很尊重其观点，这应该是那些坛友实践的结果，也不无道理吧。

轻骑漫步者

求知无足 发表于 2024-1-10 15:37
我是提倡精准统调的人。我经常看到一些认为统调只有在整机增益不够才重要，增益足够时不重要的观点，我不 ...

技术帖，好帖，顶你！

搞收音机的，哪个不关心灵敏度？

低噪声。

changwanren

     四、干扰与灵敏度
      在有干扰的情况下，灵敏度会降低。有关材料中提到双信号灵敏度，即在有临频干扰时的灵敏度。提高抗干扰能力，是通过提高选择性来实现，所以提高双信号灵敏度，要通过提双信号高选择性来实现。
     在电台稀少且干扰很小的环境中，灵敏度指标高于选择性指标的收音机具有很好的接收效果，八十年代的有些收音机的灵敏度指标已经达到特级收音机的指标，但选择性是二级收音机以下的指标，所以使用这样的收音机的接收效果不次于高级收音机，在电台密集干扰很强的接收环境中，高灵敏度且选择性较差的收音机，会导致接收效果乱成一锅粥，除了能收听几个强台，其他电台都淹没在干扰中。
    1、临频干扰：
     临频干扰较强可以是AGC启动，导致中放增益下降，使接收灵敏度下降，收音机给出的选择性指标是单信号指标，是指中频幅频偏调±10KHz时的幅值与峰值之比。如比值20倍，即选择性26分贝。但在实际接收中，此选择性对临频的衰减不一定是26分贝，因为广播信号是一个通带，26分贝是指偏调±10KHz的点频选择性。真实反映对临频的衰减能力要看双信号选择性，上世纪七八十年代的收音机对双信号选择性的的指标见下图：一级收音机的双信号选择性指标才大于26分贝，在现在的电磁干扰环境中，这个指标就太低了。应该在提一个档次，做到36分贝。

    中频的通频带做宽，对提高音质有力，但双信号选择性就会变差，在强干扰的环境中，就别想得到很高的双信号灵敏度。
要想提高双信号选择性，在保证通频带的前提下，需要尽力的提高中频幅频曲线的矩形系数。

   2、像频干扰：
      中频465KHz，他的像频频率与接收频率相差930KHz，如接收频率是530KHz，本振频率530+465=995，像频频率530+930=1460，本振频率减去接收频率，产生中频465KHz，即995-530=465KHz，像频频率减去本振频率，也产生中频465KHz，即1460-995=465KHz，接收频率产生的中频和像频频率产生的中频，中放电路是无法区分的，都让其顺利通过。
      八九十年代的像频烦扰主要来源于广播电台，对于中波来讲，只有接收530—670KHz的很小的频域内受到1460—1600KHz的广播电台的像频干扰，所以像频干扰问题并不严重，现在的劣质电动车充电器使用时，对周围30米之内的小于10MHz的电台，干扰的简直无法正常收听，有些家用电器的干扰频率随不连续，但在中波频段之外（1600KHz之外）干扰频点很多，所以现在中波的由环境产生像频干扰是充满整个中波波段的。
      采用带调谐高放的三联高放调谐，把提高像频干扰上升一个台阶，能够把中波的像频干扰做到大于50分贝。
      提高中频频率是提高像频干扰的更有效的办法，但相对于采用带调谐高放的三联调谐比，电路更复杂，同步跟踪调试难度大，本振若采用LC震荡，频票控制难度大等问题。
未完待续