調頻收音機工作原理、電路圖及天線接法

調頻FM收音機進一步改善了我們交流的方式。根據霍華德·阿姆斯特朗的對手戴維·薩爾諾夫的說法，調頻廣播是“一場革命”。今天就來了解下調頻收音機工作原理、電路圖及天線接法。


調頻收音機工作原理

FM收音機的工作原理是基于調頻（Frequency Modulation）技術。調頻是一種通過改變載波頻率來傳輸信號的方法。與調幅（AM）技術相比，調頻技術具有更好的抗干擾能力。這是因為在調頻過程中，載波的幅度保持不變，因此對于幅度噪聲具有很好的抑制作用。此外，調頻技術還可以提供更寬的頻帶，從而實現更好的音質。

FM收音機（Frequency Modulation Radio）是一種利用頻率調制技術進行無線電廣播的收音機。與AM（Amplitude Modulation，振幅調制）收音機相比，FM收音機具有更好的音質和抗干擾能力。下面，我們將詳細介紹FM收音機的工作原理。

1.調制過程：在發射端，音頻信號通過麥克風等設備轉換為電信號。然后，這個電信號被用來調制一個載波信號的頻率。當音頻信號的幅度發生變化時，載波信號的頻率也會相應地發生變化。這個過程被稱為頻率調制。經過調制的信號被發送到天線，然后通過無線電波傳播到接收端。

2.接收過程：在接收端，FM收音機的天線接收到發射端發出的無線電波。接收到的信號首先經過一個射頻放大器（RF Amplifier），對信號進行放大。然后，信號進入一個頻率變換器（Frequency Converter），將信號轉換為一個中間頻率（Intermediate Frequency，IF）信號。這個過程有助于提高收音機的選擇性，使其能夠更好地接收特定頻率的信號。

3.解調過程：中間頻率信號經過一個帶通濾波器（Bandpass Filter），去除了不需要的頻率成分。接下來，信號進入一個解調器（Demodulator），將頻率調制的信號還原為原始的音頻信號。這個過程被稱為解調。

4.放大和輸出：解調后的音頻信號經過一個音頻放大器（Audio Amplifier），對信號進行放大。最后，信號通過揚聲器將電信號轉換為聲音，供人們收聽。


調頻收音機電路圖

元器件清單：

1）C1為可選（1-22pF）電容，也可不用，因為VC1APad具有0-20pF電容；

2）C2為15pF、5%或10%陶瓷或銀云母電容；

3）C3、C4、C6、C7為0.001μF、5%或10%陶瓷或薄膜電容；

4）C5、C9為1μF、5%-20%薄膜或陶瓷電容；

5）C8為0.047μF、5%薄膜電容；

6）CR1為1N4002或任何1N4000系列整流器；

7）L1、L2為0.1μH、5%或10%固定或可變電感；

8）除非另有說明，所有電阻均為1/4W，5%；

9）R1為100Ω；

10）R2為1kΩ；

11）VC1A、VC1B為0-20pF雙聯可變電容和兩個0-20pF焊盤電容；

12）Y1為10.7MHz陶瓷諧振器鑒頻器(Murata Part Number CDALF10M7GA048-B0或Murata Part Number CDALF10M7GA040-B0)；

13）Mouser器件號分別為81-CDALF10M7GA048-B0和81-CDALF10M7GA040-B0(www.mouser.com)；www.digikey.com的替代型號為CDALF10M7GA096-B0；

14）F1為10.7MHz陶瓷濾波器，-3.3dB頻率為150-280kHz，阻抗為330Ω(www.digikey.com或www.mouser.com)，供應商Murata或Toko；

15）典型器件編號為SFELF10M7LFTA-B0(280kHz)和SFELF10M7JAA0-B0(150kHz)；

（注意：陶瓷濾波器上的標記可能有所不同，應該讀取數據表以辨別引腳標識）

16）U1為TA2003 IC（東芝或UTC）；

17）BT1為3V電源或兩節1.5V電池。

上圖所示為更容易構建的FM收音機，該收音機使用許多可調節器件，如IF變壓器和雙鐵氧體磁心比率檢測變壓器。只有雙模20pF調諧電容及其微調電容（焊盤電容）需要調整，其他電路均不需調整。IF濾波器為陶瓷濾波器，可以通過使用150kHz帶寬濾波器以使得選擇更加清晰，但是調諧可能太過鋒利。通常，使用230kHz或280kHz濾波器，如果兩個或更多個串聯連接可以提供更好的交替通道選擇性，則推薦使用多個280kHz濾波器，如下圖所示。

調頻收音機天線接法

在20世紀50年代，FM仍然專門用于家庭內的質量接收。根據當地的情況，定向屋頂天線要求或推薦用于質量接收。對于高質量的立體聲接收，甚至更為必要。

對于在家的FM接收，八木Uda天線（大多稱為八木天線）是非常合適的。這樣的天線由半波偶極子和平行于其的幾個寄生散熱器組成。這些寄生散熱器只是金屬棒，與天線的其余部分隔絕。它們的長度只是稍大于或小于波長的一半。這些寄生輻射器形成天線的方向圖。在這種情況下，水平極化的天線效果最佳。這就是偶極子和所有的寄生散熱器都是水平布置的。因此，荷蘭的FM發射機使用水平極化的發射天線。

對于接收本地電臺而言，二或三元素天線通常是足夠的，但是對于接收外地電臺而言，需要更多元素的八木天線。這樣的天線需要旋轉，所以它可以指向所需的（外部的）發射器。

20世紀70年代末有線電視引入時，大多數家庭不再有電視機的室外接收天線。至少在荷蘭，有線電視也有國內和國外的廣播電臺，所以FM天線已經不再需要了。顯然，來自電纜供應商的FM信號的質量低于通過良好的室外天線可以實現的質量，但是比沒有室外天線可以拾取的更好。這些天FM廣播信號主要由便攜式和車載收音機接收，兩者都使用垂直天線。因此，這些天，FM發射機發射垂直極化信號。

與所有VHF頻率一樣，傳播主要受視線限制。把你的天線放在一個高大的桅桿上延伸你的視線。偶發性E傳播相當頻繁，但并不像50Mhz那樣頻繁。零星E從1500到2000公里的距離輸入信號。這通常意味著荷蘭的西班牙電臺。

調頻收音天線的接法：在FM紅端子上接一根1米長度的拖線即可，拖線的一端扒掉一段絕緣皮大約1厘米長度，把露出的銅絲接著紅端子接線柱上面，另外一端線隨意拖著。調幅收音天線接法：在AM紅端子上面接一根3米（至少3米，多了不限）導線舉高到室外建筑物上面的一個絕緣子上即可。