调频原理:串联谐振、并联谐振在收音机中的应用

如下图a所示为收音机天线的输入回路,L1是天线线圈,LC是一串联谐振电路。L1将天线接收到的各种不同频率的电磁波信号,经电磁感应作用,在L中感应出各种不同频率的信号电压,如图b所示等效电路中的e1、e2、e3等。

收音机天线输入调频电路原理

由于L1数值很小,不影响LC串联电路中的电感。当转动调谐旋钮时,电容C的数值发生改变,从而使电路的固有频率$f_{0}$。改变。当$f_{0}$等于某一信号频率时(如$f_{0}=f_{1}$),电路就出现对该频率($f_{0}$)的电信号产生串联谐振,呈现最小阻抗,此时电路中频率为$f_{1}$的电流最大,这样在电容两端将出现频率为$f_{1}$的最大输出电压。因为电路对其他频率不产生谐振,对它们呈现的阻抗较大,电流很小,所以非谐振信号受到了抑制。电路的品质因数越高,这种抑制作用就越明显,收音机的选择性就越好。

在图a所示电路中,线圈电感L=0.3mH,R=10Ω,将电容调至C=300pF,若信号电压U=1mV时,电路的固有频率$f_{0}=531×10^{3}kHz$,此时谐振电流$I_{0}$=0.1mA,谐振电压,即电容两端输出电压$U_{C}=100mV$。当信号电压U保持不变,但频率变化为$f_{0}(1+10\%)=(1+10\%)×531×10^{3}=584.1×10^{3}kHz$时,则电容两端输$U_{C}=4.7mV$。由此可见,当信号电压频率偏离谐振频+10%时,输出电压减小近25倍,所以利用LC串联谐振电路改变电容C的数值就可起到选频的作用。

并联谐振调频电路右图所示是并联谐振的调频电路。超外差收音机的中频(465 kHz)放大器就是利用这种电路达到选频目的。图中V为三极管,可以将V近似看成恒流源,它的输出电流恒定不变,且与外电路的阻抗无关,所以阻抗越大,阻抗两端的电压就越高。

如果晶体管输出电流中包含有多种不同的频率,而LC并联谐振电路只对固有频率$f_{0}$呈现高阻抗,该频率的信号电流就会在a、b端出现很高的电压。对于其他不适中频的信号电流,电路则呈现底阻抗,所以输出电压很小,二收到抑制。这样,通过并联振电路就达到了选频的目的。

近期热评