第1章組合音響系統1.1組合音響系統基礎知識1.2組合音響系統相關知識

1.3組合音響系統拓展知識

組合音響系統的使用與維護組合音響系統是集調諧器、錄音座、CD唱機、卡拉OK機、功率放大器和立體聲音箱等為一體的一種高級音頻設備，屬家庭娛樂型的消費電子類設備。

1.1.1組合音響系統的分類

一般家用組合音響可分為普及型和中高檔型兩大類。普及型組合音響一般應用在聽音室較小的場所，通常由AM/FM立體聲調諧器、錄音座、CD唱機、功率放大器和立體聲音箱等組成，一般采用一體式結構；中高檔組合音響通常使用在聽音場所寬敞的場合，由數字調諧器、錄音座、CD唱機、功率放大器、圖示均衡器、卡拉OK機和立體聲音箱等組成，一般采用分體式結構。1.1組合音響系統基礎知識在上述組合音響分類中，CD唱機是組合音響的核心。隨著數字視聽技術的發展，目前的家用組合音響設備中，也有以MD機、VCD機、DVD機等為核心構成的組合音響系統。1.1.2組合音響系統的組成

本節以高保真音響系統為例介紹組合音響系統的組成。高保真的概念具體見1.3.4節。

1．高保真音響系統的組成

高保真音響系統的組成包括高保真音源、音頻處理電路和揚聲器系統三部分，結構如圖1-1所示。

圖1-1高保真音響系統由圖1-1可見，通過不同的高保真音源提供各種不同的節目信號，經音頻放大器進行加工處理并進行放大后，取得足夠的功率去推動揚聲器工作，播放出與原聲源相同的聲音。

2．高保真音響系統各部分的作用

1)高保真音源

高保真音源的作用是為高保真音響系統提供各種節目源，其中包括來自調諧器、錄音座、電唱機、CD/MD/VCD/DVD機、傳聲器等的信號。

(1)調諧器。調諧器是一臺不包括功率放大器和揚聲器的收音機，其作用是接收中、短波的調幅廣播和超短波的調頻廣播，并還原成音頻信號。調諧器有模擬調諧器和數字調諧器兩種形式，在高檔音響系統中一般都采用數字調諧器，通過調頻接收，可以提供高保真的音頻信號。

(2)錄音座。錄音座是一臺不帶功率放大器和揚聲器的錄音機，其作用是以磁帶為媒介記錄和重放音頻信號，通過使用高性能磁頭、磁帶，配合杜比降噪、微處理器等控制系統，可以提供高保真的音頻信號。

(3)電唱機。電唱機是音響設備中較早期使用的一種拾音設備。拾音器可將唱片中記錄的聲音信息變換成相對應的音頻信號，它具有頻率特性好、信噪比高、抖晃率小、分離度高等特點。

(4)CD/MD/VCD/DVD機。CD/MD/VCD/DVD機是一類利用激光，采取非接觸方式拾取激光唱片上音(視)頻信息的音(視)頻設備。CD光盤上記錄的是未經壓縮的PCM數字編碼信號，是各種高保真音源中最理想的音源；MD光盤是一種微型光盤，記錄的是經ATRAC壓縮編碼后的數字音頻信號；VCD光盤上除記錄有數字音頻信息外，還記錄有數字視頻信號，其聲音接近于CD機的質量；DVD光盤記錄密度較VCD光盤高，圖像清晰度是VCD的2倍，聲音采用杜比5.1聲道系統，可達到更加逼真的3D環繞立體聲效果。

(5)傳聲器。傳聲器又稱麥克風，作用是將語音信號轉換成電信號，是一種聲電轉換設備。

各種優質音響載體都是取得高保真音響效果的源泉。

2)音頻處理電路

音頻處理電路的作用是對音源送來的音頻信號進行放大和處理，獲得足夠的功率以推動揚聲器正常工作。音頻處理電路主要包括前置放大器、功率放大器、圖示均衡器等電路。

(1)前置放大器。前置放大器的作用是對不同的音源進行選擇、電壓放大，并進行音量、音調、平衡、響度、噪聲抑制等多種控制，是音響系統的音質控制中心。

(2)功率放大器。功率放大器的作用是對前置放大器送來的音頻信號進行功率放大，產生足夠的不失真功率以推動揚聲器正常工作。

(3)圖示均衡器。圖示均衡器是一種音色處理電路，其作用是通過將音頻的全頻帶信號劃分為若干(最多31個)頻段，并分別對不同頻段信號進行提升或衰減，以減少噪聲干擾，改善音色效果。

3)揚聲器系統

揚聲器系統是重放聲音信號的終端設備，包括揚聲器、分頻器、箱體等，其作用是對功率放大器送來的音頻信號分頻段不失真地還原為聲波信號。

(1)揚聲器。揚聲器是音箱的主要組成單元，是一種電聲轉換部件，其性能優劣直接影響重放聲音的質量。揚聲器的主要性能指標包括功率、頻率響應、指向性、標稱阻抗、失真等。

揚聲器種類較多，按照放音頻率范圍可分為低音揚聲器、中音揚聲器、高音揚聲器以及全頻帶揚聲器；按照電聲換能方式可分為電動式揚聲器、電容式揚聲器、壓電陶瓷揚聲器等。目前，在家用音響設備和專業音響設備中，主要應用的是電動式揚聲器。

(2)分頻器。分頻器的作用是根據揚聲器的不同特性，將全頻帶聲頻信號分為不同的頻段，使不同特性揚聲器都能得到合適頻帶的激勵信號。分頻器分為電子分頻器和無源分頻器兩大類。

電子分頻器是有源分頻，通常位于前置放大器與功率放大器之間。電子分頻器將信號分為多個頻段，然后送到對應頻段的功率放大器進行功率放大后，再推動相應的揚聲器工作。電子分頻器具有瞬態特性好、無調制失真、調整靈活等一系列優點，但由于其電路較復雜，產品成本較高，因此一般應用在專業音響設備中。

無源分頻器通常由繞成空芯的電感線圈和無極性電容組成，一般位于功率放大器后，安裝在音箱內部。無源分頻器具有結構簡單、成本低、適應性強等特點，但由于自身結構特點，容易產生分頻點的漂移現象。

(3)箱體。箱體的主要作用是降低揚聲器的聲短路效應，通常由高密度板或硬木制作，并在其內部填充吸音材料。

箱體按照結構形式的不同可分為開敞式、封閉式、倒相式、迷宮式、號筒式等多種類型；按照用途與性能不同又可分為家用型、高保真、監聽等類型。

1.2.1組合音響系統的電聲性能指標

按照國際電工委員會規定的高保真音響設備和系統特性的最低電氣性能要求(IEC-581標準)，我國制定了相應的國家標準，規定了音頻組合設備通用技術條件，提出了各種音響設備的最低電聲性能要求和試驗方法。下面就其主要的性能指標進行簡單介紹。1.2組合音響系統相關知識

1．頻率范圍

頻率范圍又稱頻率響應或頻率特性，它是指各種放音設備能夠重放聲音信號的頻率范圍以及在此頻率范圍內允許的振幅偏差程度(容差)。頻率范圍越寬，振幅偏差越小，頻率特性就越好。我國標準規定的頻率范圍是40Hz~12.5kHz，振幅偏差應小于5dB。

2．諧波失真

諧波失真是指在音響設備的各種放大器中，由于放大器的非線性而導致信號產生的高次諧波成分。諧波失真越小，聲音越逼真，保真度越好。通常，調諧器的諧波失真要小于0.2%，CD機的諧波失真小于0.01%。

3．信噪比

信噪比是指有用信號與噪聲大小之比，用S/N表示。信噪比大小通常用分貝值來表示，分貝數越大，信噪比越高，重放出的聲音音質越好。

4．輸出功率

輸出功率是指組合音響功率放大器的輸出功率，輸出功率有最大輸出功率、不失真輸出功率、額定輸出功率三種。最大輸出功率是指不考慮失真時，功率放大器能輸出的最大功率；不失真輸出功率是指在非線性失真不大于10%的情況下，功率放大器實際能夠輸出的功率；額定輸出功率又稱標稱功率，是指功率放大器應該達到的最低限度的不失真輸出功率。

音響設備除上述最基本的性能指標外，還有一些如增益、瞬態特性、動態特性、計權以及分離度等性能指標。1.2.2組合音響系統的連接

由于組合音響的結構復雜，接線的種類、數量較多，因此在進行各種設備的組合連接前應認真閱讀說明書和接線圖。組合音響系統的連接主要有以下幾個方面的內容。

1．天線連接

組合音響調諧器的接收天線有兩種類型，一是AM接收天線，二是FM接收天線。對于一體式結構的組合音響，其AM調諧器接收天線一般為一根1~2m長的拖線，只需將其接在AM接收天線(AMANT)的插口上即可；FM接收天線通常采用單鞭拉桿式天線，不需再進行連接。

對于分體式組合音響，其調諧器的天線有兩組，均設有插口并配備帶有插頭的接線，將其分別接在“AMANT”與“FMANT”位置上即可。

2．節目源與功率放大器連接

由于組合音響的節目源較多，因此節目源與功率放大器之間的接線也較為復雜，尤其是核心節目源(如CD機、DVD機)與功率放大器之間的接線。雖然節目源與功率放大器之間接線較復雜，但一般都可以根據各種設備所提供的插頭、接口英文標記進行連接，例如LINEAUX(線路)、LINEINPUT(線路輸入)、PHONE(耳機)、MIC(傳聲器)、CDOUTJACKS(CD唱機輸出插座)等。

對于帶有杜比數碼(DolbyDigital)、DTS或MPEG解碼器輸出的DVD機與已內裝有杜比數碼、DTS或MPEG解碼器的AV放大器之間的數字信號連接，可使用對應設備上的COAXIAL(同軸)、OPTICAL(光纖)端子進行連接。

3．音箱連接

普及型組合音響一般只有左(L)、右(R)兩只音箱，連接時只需將功率放大器的左(L)、右(R)輸出端子分別與左(L)、右(R)音箱連接即可；對于中高檔組合音響，其音箱的輸入端一般采用“卡夾式”插口。為避免接錯，連接線和插頭均采用不同顏色予以區別，接線時導線的端頭不要剝出過多，當引線采用多股芯線時，應將多股芯線絞緊后再插入“卡夾式”插口內，以防短路。同時，在接線時要注意音箱的極性應與功率放大器輸出端的極性一致，并且兩只音箱的擺放位置不要顛倒。

采用以DVD機為核心構成的家庭影院系統中，一般都配置有5.1聲道音響系統，DVD機與功率放大器的輸出端子較多，除要注意音箱的擺放位置正確外，還要注意將中置音箱接到功放“CENTEROUT”端子，將左、右主音箱分別接到功放的“MAINOUT”對應的L、R位置，將環繞聲音箱接到功放的“SURROUNDOUT”對應的L、R位置，將超重低音音箱接到功放的“SUBWOOFEROUT”端子上。

4．供電電壓選擇

國產組合音響一般都采用220V交流供電，但有些進口組合音響采用的是交流110V供電。對于采用交流110V供電的組合音響，在使用前須將“交流電源轉換開關”撥到“交流220V”位置上。1.2.3組合音響系統的使用與維護

1．組合音響系統的使用

組合音響系統的使用原則有兩點，一是電源選擇正確，二是節目源選擇正確。

1)調諧器

對于模擬調諧器，其結構和使用方法與普通收錄機的調諧器完全相同。對于數字式調諧器，在按下波段選擇開關后通過調諧按鈕的“＋”、“－”進行自動搜索電臺，當穩定搜到一個電臺后即停止搜索。如果需要搜索其他電臺，重復上述操作即可。在數字調諧器中，通常都可以預置一定數量的電臺并進行存儲，以便在下次使用時只要按一下相應的頻道開關，便可立即收到被記憶的電臺。

2)錄音座

單卡錄音座的結構和使用方法與普通收錄機的錄、放功能相同，具有雙卡錄音座的組合音響一般都具有杜比降噪、連續放音、快速錄音等功能。如果要使用杜比降噪功能，注意在使用杜比原聲磁帶放音時，一定要打開降噪開關，當使用不具有杜比降噪的磁帶時，應將杜比降噪開關置于關閉位置。

3)CD唱機

當使用CD唱機時，應將組合音響的節目源選擇開關選到CD機狀態，拿取CD盤片時應持唱片的邊緣，通過進/出倉鍵放入和取出CD盤片。

4)功率放大器

對功率放大器的使用，應首先通過手動或遙控操作選擇輸入的節目源(TUNER、TAPE、CD、DVD等)，然后再分別對音量大小、音調、平衡等進行調節，直到滿意為止。

2．組合音響的維護

做好組合音響的維護是保持組合音響設備長期工作狀態良好的前提，對組合音響的日常維護應注意以下幾個方面的內容：

(1)保持良好的使用環境，盡可能放置在干燥、通風、遠離熱源的地方，以免設備受潮、受熱，元器件老化變質等。

(2)注意防震防塵，定期進行清潔除塵。

(3)定期通電除潮，尤其是在梅雨季節，避免元器件損壞。

(4)組合音響不用時，應將各功能鍵處于復位狀態。磁帶不用后應從卡座中取出，CD盤片不用后也要將其從托盤中取出，以防變形而影響使用。

1.3.1聲學特性

1．聲波的傳播特性

聲波能在氣體、液體及固體等彈性媒質中傳播，但不能在真空中傳播。傳播聲波的空間稱為聲場，聲場可分為自由聲場、擴散聲場和半自由聲場。聲波在聲場中傳播時會產生反射、折射、繞射和干涉等現象，并具有一定的傳播規律。1.3組合音響系統拓展知識

自由聲場是指在各方向上沒有反射的一種理想聲場，在任何一點上的聲音只有直達聲。消聲室就是人為模擬的自由聲場。

擴散聲場是指在各方向上接近全反射的一種理想聲場，在任何一點上的聲音既有直達聲也有反射聲。混響室就是人為模擬的擴散聲場。

半自由聲場是實際上存在的，它介于自由聲場和擴散聲場之間，取決于聽音環境的吸聲能力。

1)反射與折射

聲波從一種媒質進入另一種媒質的分界面時，會產生反射和折射現象。

聲波在空氣中傳播時，若遇到平面的障礙物，一部分聲波將被反射，反射角等于入射角。反射聲波好像是從障礙物后的另一聲源發射出來一樣，稱為聲像。聲像與聲源到障礙物的距離相等。

聲波在空氣中傳播時，若遇到凹面的障礙物，其反射特性具有聚焦反射現象，稱為聲波的聚焦。若遇到凸面的障礙物，其反射特性具有擴散反射現象。

當聲波遇到障礙物時，除了產生反射現象外，還有一部分聲波將進入障礙物，稱為折射。障礙物吸收聲波的能力與其特性有關。

聲波的反射與折射現象是聽音環境設計中需要考慮的問題。在演播室、聽音室、歌劇場和電影院的四周總是建造成凹凸不平的墻面，就是為了使聲波產生雜亂反射以形成均勻聲場，并讓墻壁吸收一部分能量，使這些空間具有適當的混響時間。2)繞射

當聲波遇到障礙物時，會有一部分聲波繞過障礙物而繼續向前傳播，這種現象稱為繞射，又稱衍射。繞射的程度取決于聲波的波長與障礙物大小之間的關系，若聲波波長遠大于障礙物尺寸，則繞射現象非常顯著；若聲波波長遠小于障礙物尺寸，則繞射現象較弱，甚至不發生繞射。因此，對于同一個障礙物，頻率較低的聲波較易繞射，而頻率較高的聲波不易繞射，所以聲波的傳播具有較強的方向性，人們利用繞射現象可以對聲波進行有效的控制。

當聲波通過障礙物的洞孔時，也會發生繞射現象。當聲波波長遠大于洞孔尺寸時，洞孔好像一個新的點聲源，聲波從洞孔向各個方向傳播；當聲波波長小于洞孔尺寸時，只能從洞孔向前方傳播。

3)干涉

當兩個頻率相同、振動方向相同且步調一致的聲源發出的聲波相互疊加時就會出現干涉現象。如果它們的相位相同，則兩聲波疊加后其聲壓加強；反之，如果它們的相位相反，則兩聲波疊加后便會相互減弱，甚至完全抵消。由于聲波的干涉作用，常使空間的聲場出現固定的分布，形成波腹和波節，即出現通常所說的駐波。

經常可以遇到造成聲波干涉的條件，例如：當兩只等距分布的揚聲器在同相位狀態下振動發聲時，聲波到達兩揚聲器之間中軸線上的各點時總是處在同相位狀態，于是來自兩只揚聲器的聲波在該處相互加強。當兩只揚聲器在反相位狀態下振動發聲時，情況正好相反，來自兩只揚聲器的聲波在該處相互抵消，導致兩只揚聲器還不如一只揚聲器響的“奇怪”現象。

因此，連接音箱和功放時一定要保持它們正負極性的一致，否則就會出現聲波相互抵消的情況。而且，對于立體聲系統而言，這樣的結果往往還會導致聲像定位不準，即聲源“飄忽”的感覺。

2．聲音的基本要素

聲音在物理上可以用聲壓的幅度、頻率和相位三個客觀參量來描述，而在聽覺上則常用響度、音調和音色三個主觀參量來描述，俗稱聲音三要素。

1)響度

響度俗稱音量，是指人耳對聲音強弱的主觀感受。響度不僅正比于聲音強度的對數值，而且與聲音的頻率有關，對于聲強相同的聲音，人耳會感覺1000~4000Hz的聲音最響，隨頻率的降低或上升，其響度的感覺會減小。

響度特性可以用等響曲線來表示。圖1-2所示是國際標準化組織推薦的等響曲線，它反映了人類對響度感覺的基本規律。

圖1-2等響曲線由等響曲線可以看出，人耳對3000～4000Hz頻率范圍內的聲音響度感覺最靈敏。另外，聲壓級越高，等響曲線越趨平坦；聲壓級不同，等響曲線有較大差異，特別是在低頻。這樣，若以低于或高于原始聲音的聲壓級重放聲源，則會改變原始聲音各頻率成分的相對響度關系，產生音色失真。所以，在放音時，特別是小音量放音時，為了不改變原始音色，應借助等響曲線所揭示的聽覺特性自動將高音和低音適當提升，以補償人耳在不同音量情況下對聲音感受的差異，使得不論音量大小，人耳的聽覺感受只是響度發生變化，而音色不變，這就是響度控制電路的作用。

2)音調

音調又稱音高，是指人耳對聲音音調高低的主觀感受。音調主要取決于聲音的基波頻率，基頻越高，音調越高。音調同時還與聲音的強度有關，人耳對音調的辨別能力不同，一般中頻段最靈敏，高、低頻段較差。

音調大體上與頻率的對數值成正比，這一關系在音樂中獲得應用。目前世界上通用的十二平分律等程音階就是按照基波頻率的對數值取等分而確定的。聲音基頻每增加一個倍頻程，音樂上稱為提高一個“八度音”。

3)音色

音色是指人耳對聲音特色的主觀感受。音色由聲音的基波和諧波組成，主要取決于聲音的頻譜結構，還與聲音的響度、音調、持續時間、建立過程及衰變過程等因素有關。基波是聲音的音高，諧波是聲音的泛聲(基波頻率的整數倍)，因而音色比響度、音調更復雜。

聲音的頻譜結構用基頻、諧頻數目、幅度大小及相位關系來描述。不同的頻譜結構，就有不同的音色。即使基頻相同，音調相同，但若諧頻結構不同，則音色也不同。例如鋼琴和黑管演奏同一音符時，其音色是不同的，因為它們的諧頻結構不同。

正因為人耳具有區分音色的能力，才能辨別不同的樂器，辨別不同人的聲音，辨別音響重放系統是否存在失真。因此，要求高保真音頻放大器和音箱應具有足夠的有效頻率范圍和平均的頻率特性，以保持音頻信號的頻譜結構不變。1.3.2人耳的聽覺特性

1.聽覺靈敏度

聽覺的基本特性決定著人們對聲音的主觀感受，可聞聲、聽閾和痛域決定了人耳的聽覺范圍。

1)可聞聲

可聞聲是指正常人可以聽到的聲音，其頻率范圍為20Hz～20kHz，稱為音頻。20Hz以下稱為次聲，20kHz以上稱為超聲。在音頻范圍內，人耳對中頻段1～4kHz的聲音較為靈敏，對低頻和高頻段的聲音則比較遲鈍。對于次聲和超聲，即使強度再大，人耳也聽不到。

2)聽閾和痛域

可聞聲必須達到一定的強度才能被聽到，正常人能聽到的強度范圍為0～140dB。使聲音聽得見的最低聲壓級稱為聽閾，它和聲音的頻率有關。在良好的聽音環境中，聽力正常的青年人在800～5000Hz頻率范圍內的聽閾接近于0dB。當左右兩耳聽閾有差異時，雙耳聽閾主要取決于靈敏度較好的那只耳朵。當兩耳靈敏度完全相同時，雙耳聽閾比單耳聽閾低3dB左右。

使耳朵感到疼痛的聲壓級稱為痛域，它與聲音的頻率關系不大。通常聲壓級達到120dB時，

人耳感到不舒適；聲壓級大于140dB時，人耳感到疼痛；聲壓級超過150dB時，人耳會發生急性損傷。

3)聽覺靈敏度

人耳正常的聽覺范圍較大，語言和音樂只占整個聽覺范圍的很小一部分。聽覺靈敏度是指人耳對聲壓、頻率及方位的微小變化的判斷能力。

當聲壓發生變化時，人們聽到的響度會有變化。例如聲壓級在50dB以上時，人耳能分辨出的最小聲壓級差約為1dB；而聲壓級小于40dB時，要變化1～3dB才能覺察出來。

當頻率發生變化時，人們聽到的音調會有變化。例如頻率為1000Hz、聲壓級為40dB的聲音，變化3Hz就能覺察出來；當頻率超過1000Hz、聲壓超過40dB時，人耳能覺察到的相對頻率變化范圍約為0.003(Δf/f

)。

研究結果表明：對于純音，人耳能分辨出280個聲壓層次和1400個頻率層次。對于復雜音，人耳只能分辨7種不同的響度層次和7種不同的音調，共49種響度和音調的組合。這個數字頗為接近人們在語言中可覺察到的音素數。在高保真音響系統中，如果能將聲音的畸變控制在人耳無法覺察的范圍內，便可以獲得高保真的主觀聽覺效果。

2．掩蔽效應

掩蔽效應是指同一環境中的其他聲音使聆聽者降低對某一聲音的聽力，即一個較強的聲音往往會掩蓋住一個較弱的聲音。掩蔽效應是一個復雜的生理心理現象，它與兩個聲音的聲壓級、頻譜、方向、持續時間等因素有關。主要表現在當兩個聲音的頻率越接近，掩蔽效應越大；掩蔽聲的聲壓級越高，掩蔽效應越大且掩蔽的頻率范圍越寬；低頻聲容易掩蔽高頻聲，而高頻聲較難掩蔽低頻聲。

掩蔽效應在音響技術中得到了廣泛的應用。例如一些降噪系統就是利用掩蔽效應的原理設計的，信噪比的概念及其指標要求也是根據掩蔽效應提出來的。在數字音源中，可利用掩蔽效應進行壓縮編碼。

3.哈斯效應(回聲感覺)

如果兩個不同的聲源發出同樣的聲音，在同一時間以同樣的強度到達聽眾時，則主觀感覺聲音是來自兩個聲源之間；如果其中一個略有延時(5～35ms)，聽起來兩個聲音都來自先到達的聲源，延時聲源的存在對定向方位沒有影響，只是增加了響度；如果延時在35～50ms之

間，則延時聲源的存在可以被識別出來，但其方向仍在未延時的聲源方向；只有延時超過50ms時，第二個聲源才像一個清晰的回聲一樣被聽到。由此可見，如果在50ms以內出現兩個相同的聲音，一般不能區分出來，僅能覺察到音色和響度的變化；如果讓第二個聲音延遲50ms以后再出現，而且有足夠的響度，人耳就可以把它們區分出來。這種效應應用于室內擴音系統，可以在分布式揚聲器系統的聲場中保證聽眾視覺和聽覺的一致性。

4.多普勒效應

當聲源與聽者彼此相對運動時，會感到某一頻率確定的聲音的音調發生變化。例如火車開過來時聽到的汽笛聲是頻率稍高的音調，火車離開時就聽到頻率稍低的音調。這種現象稱之為多普勒效應。

當聲源以一定的速度運動而聽者靜止時，聲強(聲壓)也有類似的變化，移近的聲源在同樣距離上要比它不移動時產生的強度大，移開的聲源產生的強度要小些。

5．雙耳定位特性

1)方向感

聽音時，人們能夠用耳朵判斷出聲音方向，確定聲源所在的位置。來自同一聲源的聲音到達兩耳時，在時間、強度和相位等方面都存在著差異，正是根據這種差異可以實現對“聲像”的定位。

人耳對于左右水平方向的方位分辨能力要比上下豎直方向的分辨能力強得多，通常可以分辨出水平方向5°～15°的變動；但在豎直方向，有時要大于60°才能分辨出來。

聽覺上具有方向感這一特性，使人們在一片嘈雜的環境下有可能“全神貫注”地聽出來自某一個方向的一個比較特殊的聲音，如果把一耳塞住，用單耳收聽，上述方向感就會消失，這時聽音受環境干擾嚴重，聲音含混不清。利用聽覺的方向感這一特性，要求廳堂內布置揚聲器時，要盡可能地保證“視”、“聽”的方向一致，就是說要讓耳朵聽到的聲源和眼睛看到的聲源來自同一個方向。這就要求盡量采用“集中式”擴聲系統，即將音箱集中在舞臺兩側，并使音箱在水平方向盡量靠近聲源；至于它在垂直方向位置的高低，往往影響較小。

2)雙耳效應

人耳具有“聲像”定位功能，是由于人耳有雙耳效應和耳殼效應。雙耳效應主要取決于聲音到達雙耳的時間差、相位差、響度差和音色差，在室內還包括直達聲和混響聲的能量比。另外，人耳的耳殼能將聲音形成延時量很短的重復聲，幫助人們更準確地完成聲像定位。

1.3.3立體聲與立體聲系統

1.立體聲

自然界中所發出的聲音，都存在于人類生活的立體空間中。它們的方位和傳播的特性都具有立體性質，所以，當直接聽到這些聲音時，除了能感受到聲音的強度、音調和音色以外，還能感受到這些聲音的方位和層次。這種具有方位層次等空間分布特性的聲音稱為立體聲，例如在自然環境或音樂廳中聽到的音樂聲屬于自然立體聲。立體聲的感覺包括了聲音的展開感、縱深感、方向感、聲包圍感、聲像的定位感、聲像的移動感和臨場感等，由于其具有三維空間的立體感覺而得名，音響技術中稱其為原發聲。在音樂廳內，聆聽者聽到的立體聲由直達聲、早期反射聲和混響聲三部分聲音構成。直達聲能夠幫助人們確定聲源的方位；早期反射聲給人空間感，可以感覺到音樂廳的空間大小；混響聲給人包圍感，可以感受到聲音在三維空間環繞。早期反射聲和混響聲共同作用，綜合形成現場環境的音響氣氛，即產生所謂臨場感。

2.立體聲技術

立體聲技術是指如何將立體聲處理為立體聲信號并通過傳播而重現立體聲。用立體聲技術來傳播和再現聲音，不僅能反映出聲音的空間分布感，而且能夠提高聲音的層次感、清晰度和透明度，明顯地改善聲音再現的質量，極大地增強臨場效果。音響技術中的立體聲是指利用錄音、傳輸和重放系統還原的聲音，它應該具有原發聲的特點。立體聲音響技術是一種按照原發聲特點進行音頻信號處理的技術。在這個處理過程中，需要研究各類不同原發聲的物理特性和人耳的主觀感受特性，并且根據具體情況進行設計、安裝、調試和使用。

現代立體聲技術充分利用人耳的聽覺效應來使得聽音者聽到立體聲效果。立體聲技術中包括雙聲道、多聲道、模擬立體聲以及環繞立體聲等音頻信號處理方式。多聲道與單聲道重放聲相比，具有清晰度高、方位感和分布感明顯、背景噪聲小、空間和臨場感強等一系列優點。

由此可見，立體聲技術就是在聲—電—聲的處理過程中，原汁原味地產生、傳播、重放和聆聽原發聲的技術，缺一不可。

3．立體聲系統

立體聲系統是由不同數目的聲源、聲音傳輸通道及揚聲器(音箱)所組成的聲音再現系統。電聲音響系統可按表1-1表述分類。

表1-1電聲音響系統分類

盡管現在電聲音響系統的種類很多，但它們都可以用圖1-3的結構表示。圖1-3(a)中的N1表示拾音時的聲道數目，通過混合網絡(變換網絡)形成N2路信號傳輸出去，然后在放音端再經分配網絡(變換網絡)的轉換，以N3路進行重放。通常，N1≥N2，N3≥N2。

圖1-3立體聲系統框圖當N2＝N3＝1時，即為單聲道系統；當N2＝N3＝2時，即為雙聲道立體聲系統；當N2>2，N3>2時，為多聲道系統。如果N2＝1，N3>1，則稱為贗立體聲，又稱模擬立體聲或偽立體聲。顯然贗立體聲不是立體聲，而是借助某種技術手段(如頻率分割或延時的方法)，將它模擬成立體聲。

通常用N1N2N3三個數字來表述各種立體聲系統。例如，雙聲道立體聲系統為222系統，四聲道立體聲系統為444系統，六聲道立體聲系統為666系統。在立體聲廣播和立體聲唱片中，常用調制技術將兩種不同信號以不同方式放置在同一條傳輸通路內，表面上減少了傳輸通路數，但實質上仍為222系統。另外，在立體聲電影和唱片中，還有將四路(或六路)立體聲信號混合變換為兩路信號進行記錄或傳輸，放音時再利用解碼網絡變換成四聲道(或六聲道)信號，這種系統稱為424(或626)系統，它能與雙聲道立體聲兼容。而由單聲道模擬雙聲道或由雙聲道模擬四聲道的系統，分別稱為112或224贗立體聲系統。

現代的立體聲錄音一般都采用調音臺進行多聲道錄音，如圖1-3(b)所示。此時往往使用傳聲器數目M很多的輸入通路，通過調音臺形成N1路信號(通常M>>N1)，然后如圖1-3(a)所示變換成N2路信號傳輸出去，因此用三個數字表示時仍以N1N2N3表述系統，而不能用M來代表N1。圖1-3中的轉換網絡1、2可以是輸入不加變換地直接輸出，也可以是經過邏輯電路和矩陣電路對輸入信號進行組合和變換，即所謂編碼后輸出，然后在重放時經過相應的解碼器(即變換網絡2)還原。前者稱為分離式系統，后者稱為編碼式系統或矩陣式系統。1.3.4高保真

1．高保真基本概念

高保真度的英語原詞是HighFidelity，簡稱HiFi，它是指電聲系統如實反映聲音原來面貌的能力，但也包括對聲音信號進行必要加工的能力。高保真與立體聲是兩個不同的技術概念，概括地說，高保真主要對音質而言，立體聲則是對聲場而言。高保真度包含了立體聲這個技術范疇在內，它也是立體聲系統得以充分發揮其優越性的前提。牽不只是立體聲系統才有高保真度的要求，單聲道系統也有這個要求。

要使重放的聲音逼真，除在頻率特性、諧波失真、信號噪聲比、互調失真和相位失真等方面提出較高的要求外，還必須能夠對音頻信號進行補償修飾處理。這樣的修飾處理可以進一步提高聲音的空間感、寬度感、展開感等。

2.高保真系統

要使音響系統具有高保真效果，必須滿足如下幾個方面的條件：

(1)放音系統能夠重現原始聲音效果。人耳聽覺中的三要素是音量、音調和音色。高保真的基本屬性是使人耳聽到的重放聲音音質(音量、音調、音色)對于原始聲音沒有任何畸變。

(2)放音系統能夠重現原始聲場。原始聲場反映的是一種立體聲效果，如果通過放音系統能夠如實地重現原始聲場，就可以重現聲源的方位和空間感、臨場感，使人有身臨其境的感覺。

(3)能夠對音頻信號進行加工修飾處理。由于聲音在錄制、傳輸和重現過程中，不可避免地會產生各種失真，因此，高保真音響系統應能夠采取一定措施對音頻信號進行適當的均衡補償和其他修飾，以恢復聲音原有的音質。

第2章調諧器2.1AM調諧器基礎知識

2.2AM調諧器相關知識

2.3AM調諧器拓展知識

2.4FM調諧器基礎知識

2.5FM調諧器相關知識

2.6FM調諧器拓展知識

2.7數字調諧器基礎知識

2.8數字調諧器相關知識

2.9數字調諧器拓展知識

調諧器是音響設備中的主要信號源，其任務是接收無線電廣播電臺發射的無線電廣播信號，并進行解調處理，將得到的音頻信號送到后級的功率放大器。

調諧器包括調幅(AM)和調頻(FM)兩大類。調幅包括接收中波和短波廣播信號，調頻則是接收超短波廣播信號。

調幅是指利用音頻調制信號去控制高頻載波的幅度變化，在接收機中需使用檢波電路將原調制信號從中頻調幅波中解調下來。2.1AM調諧器基礎知識2.1.1AM調諧器的組成

AM調諧器采用超外差接收方式，其電路主要由輸入調諧回路、變頻器、中頻放大器、檢波器和自動增益控制電路等組成，如圖2-1所示。

圖2-1AM調諧器電路組成框圖2.1.2AM調諧器的工作原理

1．輸入調諧回路

1)輸入調諧回路的作用與要求

輸入調諧回路位于接收天線與變頻器之間，其作用是從天線上接收下來的各種不同頻率的無線電信號中選出所需要接收頻率的電臺信號，并同時抑制掉其他無用信號及各種噪聲信號。

對輸入調諧回路的性能主要有三個方面的要求，其一是選擇性好，即要求選擇有用信號，抑制干擾信號的能力要強；其二是頻率覆蓋要正確，即要求通過輸入調諧回路選擇出的信號頻率可覆蓋波段內所有電臺的信號；其三是電壓傳輸系數要大，即要求該電路輸出電壓與輸入電壓的比值要高

2)輸入調諧回路的結構與工作原理

AM調諧器常用的輸入調諧回路主要有圖2-2所示三種結構，其中的圖2-2(a)為磁性天線輸入調諧回路，圖2-2(b)、(c)為外接天線輸入調諧回路。

圖2-2輸入調諧回路的電路結構在圖2-2(a)中，由磁棒上的初級調諧線圈L1與雙聯(或四聯)電容的其中一聯C1a構成串聯諧振電路，C2為補償電容。當空間各個不同頻率的廣播電臺信號的電磁波穿過磁棒時，會在調諧線圈中產生出不同頻率的感應電動勢，并形成感應電流。通過調節電容C1a，使回路諧振頻率等于某一電臺信號的頻率時，回路對該信號呈現的阻抗最小，該頻率信號在回路中的電流達到最大值，于是在調諧線圈兩端出現對應于該頻率的最大信號電壓。此電壓通過次級耦合線圈L2送到后級的變頻電路。

在接收短波(包括調頻波)廣播時，為提高接收機的靈敏度，常使用外接天線輸入方式，即外接拉桿天線通過耦合電容或電感接入到輸入調諧回路中，如圖2-2(b)、(c)所示。

2．變頻器

1)變頻器的作用與要求

變頻器是超外差接收機的關鍵組成部分，其主要作用是將輸入調諧回路送來的高頻調幅信號變換成為固定的中頻調幅信號，變換后僅改變了載波的頻率，而載波的調制特性并沒有發生變化。

對變頻器的性能要求主要是選擇性好、失真小、穩定性高，并要求有良好的頻率跟蹤特性。

2)變頻器的組成與工作原理

變頻器一般由混頻器、本機振蕩器和中頻選頻回路組成，其電路結構如圖2-3所示。

圖2-3變頻器電路的組成混頻器是變頻器的核心，它通常由非線性元件——晶體三極管構成，利用晶體三極管的非線性將輸入的高頻信號與本機振蕩器產生的信號進行混合，產生中頻信號。本機振蕩器一般采用變壓器反饋式LC振蕩回路，用于產生等幅高頻信號f2，其信號頻率總比輸入回路選取的高頻信號f1高一個固定的中頻頻率fi＝465kHz(稱為中頻頻率)。中頻選頻回路的作用是從混頻器輸出的不同頻率的信號中選出中頻信號，同時濾除其他干擾信號。

3．中頻放大器

1)中頻放大器的作用與要求

中頻放大器位于變頻器與檢波器之間，其作用是對變頻器送來的中頻信號進行放大、選頻，以達到正常檢波所需要的信號電平。由于中頻放大器性能的優劣對整機的靈敏度、選擇性和整機頻率特性等具有決定性的影響，因此，對中頻放大器的性能提出如下要求：

(1)增益要高。中頻放大器的增益越高，整機的靈敏度就越高，一般要求中放級具有60~70dB的增益。這樣，中頻級一般由3~4級放大器組成，現代的調諧器由集成電路完成。

圖2-4中頻放大器的諧振曲線

(2)選擇性要好。選擇性是指從變頻器輸出的信號中選出有用信號(中頻信號)及抑制干擾信號的能力。選擇性的好壞主要取決于中放級的負載(LC諧振回路)，LC諧振回路的諧振曲線越接近于理想選頻特性，中頻放大電路的選擇性越好，濾除干擾信號的能力越強。中頻放大器的諧振曲線如圖2-4所示。

(3)通頻帶寬度合適。頻帶寬度的定義為電壓放大倍數下降到諧振時的0.707倍時所對應的頻率范圍，用B0.707或2Δf0.707表示。

中頻放大器應有合適的頻帶寬度，否則會造成頻率失真或串入干擾信號，使接收機音質變壞。一般AM調諧器中頻放大器的頻帶寬度要求達到9kHz左右。

2)中頻放大器的組成與工作原理

中頻放大器通常由放大和選頻兩部分組成。根據這兩部分電路組合方式的不同，中頻放大器可分為分散選頻和集中選頻兩類。圖2-5是它們的電路組成框圖。

圖2-5中頻放大電路的組成分散選頻的中頻放大器由放大電路和諧振回路相互交替形成，一般在早期的分立元件多級調諧放大器接收機中使用。集中選頻的中頻放大器由集中濾波器、集成多級寬帶放大和諧振回路組成，其選擇性和通頻帶由集中濾波器保證，而增益由集成寬帶放大器提供，多用在集成電路接收機中。

3)陶瓷濾波器在中頻放大器中的應用

陶瓷濾波器由壓電陶瓷材料構成，可制作成兩端或三端濾波器件，具有體積小、重量輕、可靠性高、不需要調整等優點，目前已廣泛應用在調諧器的中頻放大器中。

圖2-6是兩端陶瓷濾波器及其等效電路。兩端陶瓷濾波器相當于一個串聯諧振回路，諧振頻率為465kHz，可用在三極管發射極電阻上用來減少中頻信號的負反饋，提高中頻信號電壓增益。圖2-7為三端陶瓷濾波器及其等效電路。

圖2-6兩端陶瓷濾波器及其等效電路

圖2-7三端陶瓷濾波器及其等效電路對1、3端輸入的信號，當信號頻率等于陶瓷濾波器的串聯諧振頻率時，陶瓷片則會產生頻率與諧振頻率相等的機械振動。由于壓電效應，2、3端將產生頻率與諧振頻率相等的輸出電壓。這樣，三端陶瓷濾波器就可以代替中頻放大器中的中頻變壓器。

圖2-8為兩端陶瓷濾波器和三端陶瓷濾波器在中頻放大器中的應用。其中，兩端陶瓷濾波器LT1取代原來的發射極旁路電容，使放大器對465kHz的中頻信號放大量達到最大值；三端陶瓷濾波器LT2在兩級放大器之間取代原來的耦合電容(或中頻變壓器)，對465kHz的中頻信號具有最小的阻抗。

圖2-8陶瓷濾波器在中頻放大電路中的應用

4)集成電路中頻放大器

隨著集成電路技術的發展，集成電路中頻放大器在調諧器中獲得了廣泛的應用，其中最為常用的TA7640AP、μPC1018C等均為AM/FM集成電路中頻放大器。圖2-9為TA7640AP(國產型號為D7640AP)集成電路中頻放大器的內部框圖及外圍應用電路，表2-1為TA7640AP的引腳功能。

圖2-9TA7640AP集成電路中頻放大器內部框圖及外圍應用電路表2-1TA7640AP引腳功能

TA7640AP的主要特點：工作電源電壓范圍寬(3~8V)；功率損耗小(在FM時工作電流為10mA，在AM時為7mA)；含有FM/AM自動轉換開關，AM/FM采用同一輸出端，具有調諧指示發光二極管的直接驅動能力；對強信號輸入動態范圍大，不易自激等。

在圖2-9中，應用TA7640AP組成的調幅通道包括AM本振、AM混頻、AM中放和檢波。其工作過程如下：

來自天線的高頻信號，經輸入調諧回路選出有用信號后，由1、2腳送入TA7640AP內部的AM混頻電路，在內部采用雙差分乘法器來實現混頻。本機振蕩器由3腳外接的LC元件和集成電路內部的電路組成，它產生的本機振蕩信號從3腳輸入。

設本振信號為u1，高頻信號為u2，即

(2-1)

(2-2)

則經雙差分乘法器混頻后，輸出的信號u為(設傳輸系數為

K)

(2-3)

由式(2-3)可見，混頻后的信號包含有兩種頻率成分，即本振與高頻信號的差頻(ω1－ω2)與和頻(ω1＋ω2)。經16腳外接的并聯諧振回路將差頻(ω1－ω2)分量選出來，即可得到465kHz的中頻信號。

由于采用乘法器進行混頻，因此，即使本振電壓很小也只會影響中頻信號的幅度，而不會產生非線性失真。AM中放通常由一級雙調諧和一級單調諧回路組成，諧振頻率均為465kHz。雙調諧回路可提高中頻放大器頻響曲線的矩形系數，對提高通頻帶和增益有利。AM檢波采用二極管峰值檢波器，檢出的音頻信號經內部的FM/AM自動開關從9腳輸出。由于二極管檢波器檢出的是調幅信號下側包絡線，因此，天線輸入信號越強，9腳檢波輸出直流電平越低，而6腳取出的AGC電壓越高。

4．檢波器

1)檢波器的作用、類型與要求

在AM調諧器中，從中頻放大器送來的是465kHz調幅中頻信號，檢波器的作用是從中頻調幅信號中檢出原音頻調制信號，送到后級的音頻放大電路，并濾除465kHz的中頻載波信號。

檢波器有多種類型，按照使用器件可分為二極管檢波和三極管檢波；按照輸入信號幅度的大小可分為小信號檢波和大信號檢波；按照非線性器件的連接方式又可分為串聯式檢波和并聯式檢波等。

檢波器的性能好壞在一定程度上會影響調諧器的接收靈敏度，因此對檢波器的性能要求主要是檢波效率高、檢波失真小、工作穩定性好等。

2)檢波器的組成與工作原理

檢波器一般由非線性器件和低通濾波器組成，如圖2-10所示。檢波器件一般是鍺材料的二極管或三極管。

圖2-10檢波器的電路組成二極管檢波是利用二極管的單向導電性實現檢波功能的，只有輸入信號的幅度大于二極管的正向導通電壓才能正常進行檢波，因此它屬于大信號檢波。

當中頻放大器輸出的中頻調幅信號經中頻變壓器進一步選頻后，信號經檢波二極管后得到半周的中頻調幅信號(信號極性取決于二極管的連接方向)，其中包括直流分量、音頻分量和殘余的中頻分量。低通濾波器的作用是濾除中頻載波，最后再依靠交流耦合電容的隔直作用取出音頻信號送后級的功放電路。

5．自動增益控制電路(AGC電路)

由于電臺發射功率、廣播頻率以及接收距離的不同，天線收到的廣播信號強度一般在幾微伏至幾百微伏之間。如不采取措施，在弱信號時檢波器輸出幅度會過小，且失真較大；在強信號時末級中放會進入飽和、截止區域，使已調信號包絡嚴重失真，從而引起檢波輸出信號嚴重失真。因此，在調諧器中一般都設置有自動增益控制電路，簡稱AGC電路。

1)AGC電路的作用、分類與要求

AGC電路的作用是在輸入信號電壓發生較大變化時自動調節中頻放大器的增益，使調諧器輸出信號大小保持基本不變。

AGC電路的種類很多，按照工作方式可分為正向AGC(利用增加正向偏置電壓來減少增益的方式)和反向AGC(利用減少正向偏置電壓來減少增益的方式)；按照控制方式可分為基極電流控制型、阻尼二極管(變阻二極管)型和延遲型等幾種；按照電壓的取得方式可分為平均值式、峰值式和脈沖鍵控式等幾種。

對AGC電路的要求，當輸入信號較小時，AGC電路不起作用；只有當輸入信號增大到一定程度后，AGC電路才起控制作用，使中放級的增益隨輸入信號的增大而減少。

2)AGC電路的組成與工作原理

為實現上述要求，必須有一個能隨外來信號強弱而變化的控制電壓或電流信號，利用這個信號對放大器的增益自動進行控制。由前述可知，調幅中頻信號經幅度檢波后，在它的輸出中除音頻信號外，還含有直流分量。直流分量大小與中頻載波的振幅成正比，也即與外來高頻信號成正比。因此，可將檢波器輸出的直流分量作為AGC控制信號。圖2-11為AM調諧器中AGC電路的組成框圖。

注意，AGC電路的控制對象是中頻放大器的前級或高頻放大器，而不是中頻放大器的后級，因為中放的后級信號過大，很難實現控制。

圖2-11AGC電路的組成框圖2.1.3實用AM調諧器電路分析

AM調諧器有分立元件電路和集成電路兩種類型，較早期AM調諧器多由分立元件電路組成，在組合音響中使用的一般都是集成電路調諧器。常用的單片AM調諧器有TA7641BP、ULN2204、CXA1033P等，這里以單片TA7641BP構成的中波AM調諧器為例介紹其電路組成及工作原理。

圖2-12為TA7641AP的內部電路結構及引腳功能，圖2-13為單片TA7641BP構成的AM調諧器電路。

圖2-12TA7641AP內部電路結構及引腳功能

圖2-13單片TA7641AP構成的AM調諧器電路該電路工作原理與控制過程如下：

T1是磁性天線輸入調諧回路，用以選出調幅電臺信號。T2是本機振蕩回路。高頻信號由16腳輸入，經變頻后從1腳輸出。中頻變壓器T3和C14組成中頻諧振回路，它的作用是從1腳輸出的信號中選出465kHz的中頻信號，并送至3腳進行中頻放大。2腳外接電容C15為中頻旁路電容。中頻變壓器T4為第二級中放的選頻負載。電位器RP是檢波級的外接負載兼整機音量控制器，檢波后的信號由7腳輸出，經R2、RP、C9耦合到13腳進行低頻功率放大，放大后的信號由第10腳輸出。電容C13是外接自舉電容，用以擴大輸出動態范圍。另外，揚聲器不是直接接于IC輸出端，而是接于電源Vcc和自舉端子8腳之間，兼作自舉電路的隔離元件，同時也省掉了大容量的輸出電容。R5、R4組成IC內低頻功率放大器負反饋網絡，決定低頻功率放大器的電壓閉環增益(近似等于1＋R5/R4)。AGC電壓經R1送至6腳，C17為AGC電路濾波電容。C5、C8為高頻旁路電容，C7、C12為電源退耦電容，C11為消振電容，R3、C6為電源濾波網絡。

2.2.1AM調諧器的主要性能指標

性能指標是衡量調諧器性能好壞的基本依據，了解這些性能指標，對生產、調試和技術維護都很重要。我國按性能指標將調諧器分為A類、B類和C類三個等級。A類屬于高檔機，B類次之，C類為普及型機。2.2AM調諧器相關知識

調諧器的主要性能指標有頻率范圍、中頻頻率、靈敏度、選擇性、整機頻率響應特性、整機諧波失真、假象抑制和中頻抑制、調幅抑制等。下面介紹幾項調諧器的主要性能指標。

1．頻率范圍與中頻頻率

頻率范圍是指調諧器所能接收到的電臺廣播信號的頻率范圍。我國調幅廣播的頻率范圍規定為：中波526.5~1606.5kHz；短波2.3~26.1MHz，并可在此范圍內分成若干個波段，如短波Ⅰ、短波Ⅱ等。

中頻頻率是超外差式調諧器的一項特有指標。我國規定調幅機中頻頻率為465kHz，并允許最大有±5kHz的偏差；調頻機中頻頻率為10.7MHz，并允許最大有±0.3MHz的偏差。這種偏差應越小越好，因偏差太大容易引起靈敏度下降、選擇性變差和自激等故障現象。

2．靈敏度

靈敏度是指調諧器接收微弱電臺信號的能力。靈敏度越高，表示接收微弱信號的能力越強，收到的電臺數也越多。在一定的信噪比下，當調諧器輸出端輸出為標準功率(臺式機50mW，便攜式機10mW，袖珍機5mW)時，輸入端必須輸入的最小信號電壓值，稱為調諧器的靈敏度。

要提高靈敏度，就必須有足夠大的增益。然而，在輸出功率一定時，增益愈大，機器內部的噪聲也被放大愈多。若外來信號較弱時，信號可能被噪聲所掩沒。因此，無限制地提高增益并不能無限制地提高調諧器的靈敏度，也就是說，靈敏度的極限受到內部噪聲的限制。

通常，將靈敏度分為最大靈敏度和噪限靈敏度兩種。

最大靈敏度也稱絕對靈敏度，它是指不考慮輸出信噪比如何，在標準輸出功率下所需要的最小輸入信號電平。顯然，它只反映調諧器接收微弱信號的最大能力。

噪限靈敏度即有限噪聲靈敏度，它是指輸出信噪比為26dB(A計數)時，在標準輸出功率下所需要的最小輸入信號電平。它反映了調諧器在正常收聽條件下接收微弱信號的能力，通常所說的靈敏度，實際上是指噪限靈敏度。

靈敏度表示方法有兩種：對使用磁性天線的調諧器，用輸入的電場強度表示，單位是mV/m(毫伏/米)；對使用拉桿天線的調諧器，用天線端需要輸入的高頻信號電壓值表示，單位是μV(微伏)。

3．選擇性

選擇性是衡量調諧器選臺能力的一項指標，它反映了調諧器從眾多不同頻率的電臺信號中選出所要收聽信號的能力。選擇性好的調諧器，能從兩個頻率十分接近的電臺中，選出其中一個，抑制另一個。若能同時聽到這兩個電臺的信號，則為夾音，又稱串音，表明其選擇性較差。

在超外差調幅調諧器中，選擇性除與輸入調諧回路有關外，基本上取決于中頻放大級的頻率特性。在調頻調諧器中，由于高頻回路的通頻帶較寬，對整機選擇性影響不大，故其選擇性主要取決于中頻諧振回路的特性。

選擇性的好壞，常用分貝數的大小來表示。它是調諧器在調諧頻率上的靈敏度與失諧頻率(±9kHz)上的靈敏度之比，再取對數后得到。如調諧器在某一信號頻率上的靈敏度為100μV，而對偏離這一信號±9kHz的信號，靈敏度為10000μV，則這臺調諧器的選擇性為

分貝數越大，表明選擇性越好。我國標準規定：A類機應不小于30dB，B類機不小于16dB，C類機要在10dB以上。

4．整機頻率響應特性

整機頻率響應特性簡稱頻響，它是指調諧器對整個音頻范圍內的各種不同音頻頻率的增益特性。通常，把整個調諧器對各個音頻調制頻率所表現的增益關系，稱為整機電壓頻率特性，若再包括揚聲器，而測量輸出的聲壓，則稱為整機聲壓頻率特性。

由于調諧器對不同音頻頻率的增益不同而造成的頻率特性的不均勻性，稱為頻率失真。一般地，在500~2000Hz的中音頻段，增益較高，特性較平坦，在低音頻段和高音頻段增益明顯下降，特性向下彎曲，這就是頻率失真。頻率失真常用不均勻度來表示。在規定的頻率范圍內，整機電壓頻率特性曲線上電壓增益的最高點和最低點的比值，稱為不均勻度。

頻響好的調諧器，不論在高音調還是低音調，都能較好地重現原來的發音強度。如果高音調增益正常，而低音調增益不足，則為低頻響應不好，聲音聽起來單調刺耳。反之，若高音調增益低，而低音調增益正常，則為高頻響應不好，聲音聽起來很沉悶。由于人的聽覺本身對高音頻和低音頻都有衰減作用，因此在中高檔機中都設有高低音控制電路，以補償整機頻響特性和人耳聽覺上的不足。

5．假像抑制和中頻抑制

假像抑制又稱為鏡像抑制，它是指調諧器抑制假像干擾的能力。對于超外差式調諧器，在正常接收情況下，本機振蕩頻率總比要接收的電臺信號頻率高出一個中頻頻率(調幅465kHz，調頻10.7MHz)，這樣經差頻就能得到一個465kHz(或調頻10.7MHz)的中頻信號。但當外來信號頻率比本機振蕩頻率高出一個中頻頻率時，經差頻同樣能得到一個465kHz(或調頻10.7MHz)的中頻信號。當這兩個中頻同時出現時，就會互相干擾，引起嘯叫或發生混臺現象。通常把比本振頻率低一個中頻的頻率稱為真像頻率，而把比本振頻率高一個中頻的頻率稱為假像或鏡像頻率。由假像頻率引起的干擾稱為假像干擾。

假像抑制常用假像頻率信號的接收靈敏度S2與真像頻率信號的接收靈敏度S1的比值來表示，單位為分貝，即

分貝數愈大，表明假像抑制能力愈強。一般地，假像抑制能力中波段要比短波段好，在一個波段內低端要比高端好。所以衡量這一指標的好壞，常在每一個波段的高端進行測量。中頻抑制是指超外差式調諧器對直接混進變頻級、中放級的中頻干擾信號的抑制能力。中頻抑制通常是以直接接收外來中頻信號時的失諧靈敏度S'2與正常外差接收時的調諧靈敏度S'1之比的分貝數來表示，即

此分貝數愈大，抑制中頻干擾的能力就愈強。變頻級對中頻干擾抑制能力在中波低頻端最差，所以衡量這一指標的好壞，通常是將調諧器調諧在中波低頻端(535kHz)進行測量。

假像抑制和中頻抑制能力的提高主要是通過提高輸入回路的選擇性來實現。2.2.2調制與解調

利用天線可以將無線電波輻射出去，但對于要傳送的音頻信號，由于其頻率在20Hz~20kHz，波長范圍在15×103~15×106m，為了得到有效的電磁輻射，天線尺寸必須做得很大(和波長相比，一般為1/10)，這在實際中是不可能的。即使音頻信號能夠輻射出去，由于各電臺發出的都是音頻信號，彼此互相干擾，聽者仍無法從中選擇所要接收的信號。解決這一問題的方法是將要傳送的帶有信息的音頻信號加到無線電波上去，再通過天線輻射出去。

1．調制

將帶有信息的音頻信號加到無線電波上的過程，稱為無線電波的調制。帶有信息的音頻信號稱為調制信號；載運信息的無線電波稱為載波。經調制后的無線電波，其振幅、頻率(或相位)將隨著調制信號的變化而變化，稱這種電波為已調波。

無線電波的調制方式有調幅和調頻兩種。載波的振幅隨著音頻信號電壓變化而改變的調制方式稱為調幅，經調幅后的已調信號(已調波)稱為調幅波。載波的頻率、相位隨著音頻信號電壓變化而改變的調制方式分別稱為調頻和調相，相應的已調信號稱為調頻波和調相波。

載波、調制信號、調幅波、調頻波和調頻波瞬時角頻率的波形如圖2-14所示。

圖2-14載波、調制信號、調幅波、調頻波和調頻波瞬時角頻率的波形對于調幅波，設載波為一恒定頻率的等幅高頻正弦電壓，即

(2-4)

式中，uo為載波瞬時值；Uo為載波振幅；ωo為載波角頻率。設調制信號為單一頻率的余弦電壓，即

(2-5)

式中，uΩ為調制信號瞬時值；UΩ為調制信號振幅；Ω為調制信號角頻率。

經過調制后的調幅波可表達為

(2-6)

式中，ma稱為調幅波的調幅度或調幅指數，其值為

Uo(1＋macosΩt)為調幅波的振幅。振幅的最大值Umax和最小值Umin分別為

(2-7)

(2-8)

將式(2-7)和式(2-8)聯立求解，可得調幅度為

(2-9)

調幅度ma反映了調制信號對載波振幅的調制程度。ma越大，載波振幅變化越大，解調后輸出的信號也就越大。因此，發射端在調幅過程中總是設法增大ma。ma的取值通常在0~1的范圍內。如果ma>1，載波振幅就會在某些時間段內為零，使已調波的包絡線和調制信號不成線性關系，出現嚴重失真。

2．解調

解調是調制的逆過程，其作用是從已調波中將原調制信號(音頻信號)檢取出來。由圖2-14所示波形可以看出，調幅波的包絡形狀和調制信號完全一樣。因此，在接收機中只要把調幅波的包絡形狀取出來，就能如實地恢復原音頻信號，具體實現的方法是采用檢波器。而對于調頻波，由于調制信號對其頻率的控制主要反映在頻偏上，因此，接收機需要一個頻率檢波器(鑒頻器)，才能把原音頻信號解調出來。

2.3.1無線電波的發送與接收

1．無線電波

能夠向周圍空間傳播一定距離的交替變化的電場和磁場，稱為電磁波，在無線電技術中，需要傳播的是無線電波，它屬于電磁波范疇，簡稱電波。電波在空間傳播速度很快，約等于光速，即波速c≈3×108m/s(米/秒)。2.3AM調諧器拓展知識無線電波除用傳播速度(即波速)表示外，還可用波長和頻率來表示。波長是指無線電波在傳播過程中，每變化一個周期所傳播的距離；頻率是指在1秒鐘內，無線電波變化的次數。顯然，波速、波長、頻率三者之者的關系可用下式表示：

(2-10)

式中，c為波速，單位是m／s(米／秒)；λ為波長，單位是m(米)；f為頻率，單位是Hz(赫茲)。

2．無線電波的傳播方式

根據無線電波的傳播特性，可將無線電波分為地波、天波和空間波三種。地波是沿地面傳播的無線電波；天波是依靠天空中電離層的反射和折射作用而傳播的無線電波；空間波是從發射點直接傳播到接收點的無線電波。由于大地和天空對無線電波的影響，決定了不同波段的無線電波的傳播方式和傳播特性。

1)地波傳播

長波和中波主要是沿著地球表面進行傳播，屬于地波傳播方式。圖2-17(a)為這種傳播方式的示意圖。地波傳播的特點如下：

(1)不受晝夜和天氣變化的影響，傳播性能比較穩定。

(2)遇到地面障礙物時，能夠以繞射的方式進行傳播。其繞射能力主要取決于電波頻率、傳播距離和電波發射功率。頻率越低、距離越近、功率越大，繞射能力就越強。

(3)由于地球表面對地波有吸收作用，故地波在沿地面傳播時總是越傳越弱。地面對地波影響的程度，視地面情況而定。一般對于潮濕的地面和海面，由于其導電性能好，電波在傳播過程中損耗小，衰減慢，因而傳播距離遠，而對于干燥的地面和森林傳播距離較近。

圖2-17無線電波的傳播

2)天波傳播

短波主要靠電離層和地面間的來回反射將電波傳向遠方，屬于天波傳播方式。圖2-17(b)是這種傳播方式的示意圖。

在離地面約50~400km的高空，稀薄的大氣層由于受太陽紫外線的輻射和宇宙射線的影響，會發生電離現象而產生大量的自由電子和正離子，這種被電離的大氣層稱為電離層。電離層的特性常用單位空間內所含自由電子和正離子的多少，即電離密度來描述。在一般情況下，夏季電離層的電離密度比冬季大，白天電離層的電離密度比夜間大。電離層對電波有折射、反射和吸收的作用，尤其對于長波和中波吸收作用較強，特別是在白天，由于電離層的電離密度大，故吸收作用更強。所以，在白天基本不能靠電離層的反射來傳播長波和中波。對于短波，地面吸收作用強，而電離層吸收作用小，反射和折射多，因此短波主要靠電離層的反射和折射進行傳播。電波被反射的程度，除主要取決于電波的頻率外，還與電離層的密度和電波對電離層的入射角有關。通常，電離密度越大，入射角越大，電波越容易被反射。對頻率高于30MHz的超短波和微波，它能夠穿透電離層傳向宇宙太空，因此，天波傳播適用于短波波段。天波傳播的主要缺點是反射回地面的電波不夠穩定，可靠性比較差。這主要是由于受氣候、白晝等諸多因素的影響，使電離層的高度、厚度和電離密度等參數每時每刻都在發生變化。另外，天波傳播還存在著干擾較大，部分地段傳播不到的現象。

3)空間波傳播

對于超短波和微波，由于其頻率高、波長短，發射出去后被電離層反射回來的很少，沿地面繞射時損耗也很大，因此該波段的電波主要依靠直線傳播，屬于空間波傳播方式。圖2-17(c)是這種傳播方式的示意圖。

由于地球表面呈球形，因此空間波傳播距離不遠，大致在視距(50~60km)范圍之內，故又稱為視距傳播。

空間波傳播的距離除與頻率有關外，還與電臺的發射功率和發射天線的高度有關。功率大，天線高，傳的就遠；反之，傳的就近。

3．無線電波的發送

無線電波發射機的組成如圖2-18所示，它主要由音頻、高頻和發射天線三大部分組成。

圖2-18無線電波發射機的組成其工作過程如下：

話筒將語音轉變為電信號(即音頻信號)，經音頻放大器放大后送給調制器，高頻振蕩器產生的等幅高頻振蕩信號(即載波)，也同時送給調制器。在調制器中，等幅高頻振蕩信號經音頻信號進行幅度或頻率調制后，形成調幅波或調頻波，再送給高頻功率放大器。經功率放大后的高頻電流在流過發射天線和地構成的回路時，就以高頻電磁波的形式由發射天線向外輻射出去，從而完成發射任務。

4．無線電波的接收

最基本的無線電波接收機組成原理如圖2-19所示，它主要由接收天線、輸入電路、高頻放大器、解調器和低頻放大器等幾部分組成。

圖2-19無線電波接收機的組成接收天線用來感應由發射端傳送來的高頻電磁波；輸入電路從天線接收的各種不同頻率、不同強度的廣播信號以及各種干擾信號中選擇出所要接收的信號，送給高頻放大器進行放大；解調器的作用是從高頻已調波中解調出音頻信號；音頻信號再經低頻放大器放大后，由揚聲器還原成聲音信號。

可見，接收機在完成對信號的接收過程中，其主要作用是選擇信號、解調信號和放大信號。因此，一臺最基本的接收機至少應由三個環節組成，即輸入電路、解調器和放大器。實際上，性能優良的接收機在電路構成上除了這三個基本環節外，還有很多輔助電路。2.3.2AM立體聲廣播技術

對于AM廣播，除常用的中波、短波廣播外，還有一種調幅立體聲廣播。調幅立體聲廣播的原理與調頻立體聲廣播相似，也是一種兼容制廣播，根據對立體聲信號中左、右聲道信號處理的方式不同，調幅立體聲廣播也有多種制式，其中使用較多的是摩托羅拉制。

1．摩托羅拉制調幅立體聲廣播信號的形成

摩托羅拉制，又稱兼容正交調幅制(簡稱C-QUAM)，它是一種把和、差兩路音頻信號調制在同頻而相位差為90°的同一載波上的傳輸方法。

摩托羅拉制立體聲調制信號形成框圖如圖2-20所示。

圖2-20摩托羅拉制立體聲調制信號形成框圖由左聲道信號(L)與右聲道信號(R)經過矩陣電路獲得和信號(L＋R)及差信號(L－R)，和信號又稱為主信號。將和信號一路直接加到發射機的幅度調制器上，另一路則利用載波Fc(t)對(L＋R)進行平衡調制，與此同時把差信號與25Hz導頻信號加在一起(以符號∑表示)，通過另一平衡調制器調制在相移90°的載波F'c(t)上，實現正交調制。再將兩個正交平衡調制波與載波Fc(t)輸入相加器∑，變成一個調幅調相的合成波。該合成波通過限幅器，消除調幅成分后輸出一個調相波。將該調相波作為載波輸入發射機的射頻輸入端，再對主信號進行幅度調制，形成正交兼容的調幅立體聲調制波通過天線發射出去。

2．摩托羅拉制AM立體聲接收機原理

摩托羅拉制AM立體聲接收機電路組成與普通單聲道調幅接收機基本相同，不同之處是調幅解調器部分。摩托羅拉制AM立體聲接收機原理圖如圖2-21所示。

圖2-21摩托羅拉制AM立體聲接收機原理圖由天線接收到的中波調幅立體聲信號，經混頻變換為中頻信號。中頻信號經放大后進入立體聲解碼器，分為兩路：一路經包絡檢波器檢出主信號M＝L＋R，另一路進入可變增益放大器。可變增益放大器與相位檢波器、晶體壓控振蕩器(VCO)、移相分頻器等共同構成鎖相環路，確保由移相分頻器輸出的兩個相互正交的中頻載波與進入可變增益放大器的中頻載波嚴格同步。摩托羅拉制采用正交調制方式，即主信號M傳送方式與傳統的調幅波信號一樣，而副信號S＝L－R則調制在經相移90°的載波上，然后通過平衡調幅波將載波抑制掉。由于合成信號存在誤差，所得到的信號振幅不能和單聲道包絡檢波接收機很好地兼容，因此在發送端把正交調制信號通過硬限幅削掉振幅變化的部分作為載波，再被M信號調幅。接收機解碼器中的可變增益放大器用來恢復被發送端限幅器削掉的這個振幅變化部分，它受控于誤差放大器，因為誤差放大器送出的信號與發送端去掉的誤