收音机的仿真设计

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4 AM超外差收音机

超外差式收音机是指输入信号和本机振荡信号产生一个固定中频信号的过程。如果把收音机收到的广播电台的高频信号，都变换为一个固定的中频载波频率（仅是载波频率发生改变，而其信号包络仍然和原高频信号包络一样），然后再对此固定的中频进行放大，检波，再加上低放级，就成了超外差式收音机。

4.1 超外差式收音机的性能特点

1、由于固定中频频率比较低，所以中频放大器的增益高、工作稳定，因此收音机的灵敏度可以做到很高。

2、各个波段外来的高频信号都是变成固定中频之后再放大的，中频放大的增益不随外来信号的频率变休而变化，各个波段的信号都能够得到均匀的放大，这对多波段收音机特别有利。

3、由于工作频率固定，各中频放大的调谐回路，可按需要专门设计、调整，从而获得理想的矩形谐振曲线，这不但可以提高邻近波道的选择性，也可以使上下边频信号获得同样的放大，降低了频率失真。所以超外差式收音机不仅选择性很好，而且失真也小。

但是，超外差电路的最大缺点就是会遇到很多的干扰。比如：由于差频关系而产生的外差机特有“像频干扰”，等等^[8]。

4.2 超外差接收机的工作原理

超外差收音机的原理是天线收到电磁波信号，经过调谐器选频后，选出要接收的电台信号。同时，在收音机中，有一个本地振荡器，产生一个跟接收频率差不多的本振信号，它跟接收信号混频，产生差频，这个差频就是中频信号。中频信号再经过中频选频放大，然后再检波，就得到了原来的音频信号。音频信号通过功率放大之后，就可送至扬声器发声了。

通常的AM中波收音机覆盖的频率范围为540~1700KHZ，中频（IF）频率f_1f为455KHZ，商业广播发射采用常规调幅，调制度接近1，且发射功率很大，因此收音机为节省成本，一般解调器采用最简单的二极管包络检波。

本地振荡器的典型设置都高于所希望解调的RF信号。输入滤波器用于抑制所不希望的信号和噪声，更重要的是去除与期望频率和解调中频频率f_1f有关的镜像频率2f_1f信号，固定的中频滤波器用于提高收音机的接受和收选择性。通过设计陡峭的滤波器边沿，能使进入解调器的相邻信道的能量最小，实际的收音机电路使用陶瓷滤波器能得到很好的性能，由此产生的增益衰减可增加一级增益后在检波^[10]。

4.3 超外差收音机的Systemview仿真

按该原理图可以设计一个基本的的AM超外差收音机电路图，其中滤波部分可以由3阶切比雪夫滤波器来实现。而解调器在实际的AM超外差收音机中为了节省成本一般用包络检波。这样就建立其中一个AM超外差收音机的Systemview模型。