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超外差式收音机实验

一、实验目的

(1)实验目的首先在于深入理解和掌握超外差式收音机的工作原理，包括本振电路、混频电路、中频放大电路、鉴频电路以及低频放大电路等关键组成部分的功能和相互关系。通过对实验设备的操作，使学生对超外差式收音机的实际应用有直观的认识。实验中涉及的主要技术参数如本振频率、中频带宽、灵敏度等，将对未来电子设备设计和性能优化提供实际经验。

(2)其次，实验旨在通过实际操作加深对无线电通信基础知识的理解。超外差式收音机是无线电通信领域的重要设备之一，通过实验，学生将能够理解调幅（AM）和调频（FM）信号的接收过程，学会使用频率计等测试仪器进行信号测量，从而验证实验理论，增强实际动手能力。实验中，通过对不同频率信号的接收与解析，学生能够对无线电波的特性有更深刻的理解，为后续更深入的无线电通信课程学习打下坚实基础。

(3)第三，实验还着重于培养学生的实验设计和数据分析能力。通过设计实验方案，学生需要综合考虑设备配置、实验参数和预期结果等因素，从而提高自己的科学思维和解决问题的能力。在实验过程中，通过对实际接收信号的频谱分析、信噪比测量等操作，学生能够掌握数据采集和分析的基本技能，这对于后续科研工作和工程实践中信息的处理与分析具有重要的现实意义。实验结果的准确性和可靠性对于验证理论模型、发现新的实验规律具有不可替代的作用。

二、实验原理

(1)超外差式收音机的基本原理是利用本振（LocalOscillator，LO）产生一个频率比接收信号高固定的中频（IntermediateFrequency，IF）的信号，通过混频（Mixing）将接收到的信号与本振信号相混合，产生一个包含所需信息的中频信号。这个中频信号经过中频放大、滤波、检波等处理，最终恢复出音频信号。本振频率的选择决定了中频信号的频率，而中频放大器的增益和选择性则对信号的传输质量有重要影响。

(2)在混频过程中，接收到的射频（RadioFrequency，RF）信号与本振信号进行非线性混合，产生差频和和频。差频信号就是中频信号，它包含原始射频信号的信息，但频率已经被转换到中频范围，便于后续的放大和处理。混频器通常采用二极管或者晶体管来实现，它们能够将两个不同频率的信号进行混合，而不改变信号的振幅。

(3)中频放大电路的作用是对混频后的中频信号进行放大，提高信号强度，同时滤除不需要的频率成分，保证信号质量。中频放大器通常采用双调谐电路或者多级放大电路来实现，以确保足够的增益和良好的选择性。在放大过程中，需要特别注意抑制本振信号的泄露，以避免干扰接收到的信号。经过中频放大后的信号，再通过鉴频器（Demodulator）将中频信号中的音频信息提取出来，最后由低频放大电路放大至合适的功率，驱动扬声器或耳机播放。

三、实验步骤

(1)实验开始前，首先需要检查超外差式收音机的各个组件是否完整，包括天线、本振电路、混频电路、中频放大电路、鉴频电路以及低频放大电路等。确保所有连接正确无误，然后开启收音机，调整频率至实验预设的接收频率。通过调节本振频率，使得本振信号与接收频率之间的差频信号处于中频放大器的带宽范围内。

(2)在本振频率确定后，对收音机进行初步的灵敏度测试。使用标准信号发生器发射一个频率为预设接收频率的信号，调节收音机的增益和滤波器，观察是否有信号被接收到。如果信号强度不足，可能需要调整中频放大器的增益或者更换灵敏度更高的天线。一旦接收到信号，开始调整混频器，使其能够将射频信号与本振信号正确混合，生成中频信号。

(3)在中频信号生成后，对中频放大电路进行调整，确保信号能够被充分放大，同时不会产生过多的噪声和干扰。接着，通过鉴频器将中频信号中的音频信息提取出来，并通过低频放大电路进行放大。在这个过程中，需要不断调整鉴频器的参数，以确保音频信号的失真最小。最后，使用耳机或者扬声器播放音频信号，观察声音的清晰度和音量，进一步调整电路参数，直到达到满意的接收效果。

四、实验结果与分析

(1)实验结果显示，通过调整本振频率和接收频率，成功接收到了预设的信号。在调整过程中，本振频率的微小变化导致中频信号的变化，进而影响了音频信号的输出。通过多次实验，我们观察到本振频率与接收频率的差值与中频放大器的输出信号强度之间存在明显的相关性。当差值接近中频放大器的最佳工作点时，音频信号的强度达到最大。

(2)在中频放大过程中，实验发现随着增益的增加，信号强度也随之增加，但同时也引入了更多的噪声。通过对中频放大电路的带宽进行调整，可以有效滤除不需要的频率成分，从而提高信号的质量。实验结果显示，最佳带宽设置能够使得音频信号中的干扰成分最小化，同时保持足够的信号强度。

(3)鉴频过程是实验中的关键步骤之一。通过调整鉴频器的参数，实验结果显示，当调谐到最佳频