调频立体声收音机的电路组成

7.2.1 调频立体声广播制式

立体声广播应在一个信道中传送两个或两个以上的声音信号。调频立体声广播是将左右声道的信号进行编码，再调制成调频波进行发射。

调频立体声广播根据对立体声的处理方法不同，分为和差制 （频率分割制）、时间分割制、方向信号制三种。现普遍采用的是和差制。

和差制是将左 （L）右 （R）声道信号进行编码，形成和信号M＝L＋R与差信号L－R，再对L－R进行调制 （该载波频率称为副载波频率为超音频信号），成为S信号——L－R的已调波。用频谱搬移的方法实现了频率分割。M与S信号混合后再调频于高频载波上发射出去，形成调频立体声广播。

和差制对和差信号进行频率分割时，根据副载波调制方式的不同又分为：导频制、极化调幅制、二次调频制。导频制是副载波对L－R信号进行平衡调幅，再对M、S混合信号进行调频发射，又称AM－FM制；极化调幅制是副载波对L－R信号进行普通调幅，再对M、S混合信号进行调频发射，也称AM－FM制；二次调频制是副载波对L－R信号调频，再对M、S混合信号进行调频发射，又称FM－FM双调频制。

我国采用导频制——AM－FM制。

7.2.2 AM－FM导频制立体声广播

在AM－FM制式中，导频制是将差信号L－R对副载波 （38kHz）进行平衡调幅，即S＝（L－R）双边带传输。因此，为了在接收端恢复副载波，以便从副信道信号中解调出差信号，就必须与立体声信号一起发送一个19kHz的导频信号，所以这种AM－FM制又称为导频制。

1.AM－FM导频制发射机与信号频谱

导频制立体声发射机的组成如图7－14所示。

左 （L）、右 （R）两路拾音器拾取的音频信号经过预加重网络 （为改善高频段信噪比而设，加重转折点的时间常数为50μs）后，送到矩阵电路。矩阵电路是一个由网络组成的加法器和减法器，在其输出端分别得到左、右两路的和信号 （L＋R）与差信号 （L－R）。

图7－14 导频制立体声发射机的组成

和信号就成为主信道信号 （频带20Hz～15kHz），直接输入加法器。差信号则送到平衡调幅器对38kHz的副载波进行平衡调幅，由平衡调制器输出的双边带调幅波作为副信道信号也送往加法器。为了能正确地解调出立体声信号，必须在接收机中产生一个与发射机严格同频、同相的38kHz副载波进行同步检波。因此，在发射机中还必须送出一个1／2副载波频率 （即19kHz）的导频信号，以供接收机恢复副载波使用。

此外，还有用来播送背景音乐或其他信号的辅助通信 （SCA）、它们对67kHz进行调频（频带59～75kHz）。故送到调频调制器的调制信号是由主信道信号、副信道信号、导频信号和辅助通信 （SCA）信号混合组成的立体声复合信号，将它们对主载波进行调频和倍频放大后成为88～108MHz范围内的超高频调频信号由天线发送出去。

FM立体声广播的最大频偏为±75kHz，调制度为100％，主、副信道信号各占80％（频偏60kHz），导频和辅助通信各占10％ （7.5kHz）。如果不播送辅助通信业务，主副信道信号各占90％，约67.5kHz频偏。

2.立体声复合信号的形成及其特性

立体声复合信号是由主、副信道信号合成的 （为简化波形，不考虑导频信号和辅助信道信号），产生这种复合信号，在广播系统中主要是依靠矩阵电路和抑制副载波的平衡调制器来完成的。为了在接收系统中用同步解调器将L、R信号分离出来，必须对立体声复合信号的形成及其特性有所了解。

设L、R为两个不同频率的正弦信号，如图7－15（a）、（b）所示。38kHz副载波信号波形如图7－15（g）所示。

送入矩阵电路产生和 （L＋R）、差 （L－R）信号如图7－15（c）、（d）所示。和信号直接送加法器，差信号进行平衡调幅产生S＝（L－R）AM信号，如图7－15（e）所示。经加法器相加后，复合调制信号波形如图7－15（f）所示。

由图7－15（f）可以看出，S与M信号相加的立体声复合信号波形的特点是：38kHz副载波被平衡调幅时，每一个周期上下两峰分别被2L和2R信号所调幅，并且在两个调制信号包络线的相交处倒相180°。即L和R信号以时间分割的形式出现在副载波信号的正负峰顶。L出现在38kHz信号的正峰上；R出现在38kHz信号的负峰上。而包络里面波形的频率正是平衡调制器中所抑制掉的38kHz副载波。

图7－15 立体声复合信号的形成

（a）、（b）正弦信号；（c）、（d）和差信号；（e）和信号直接送加法器，差信号进行平衡调幅产生的信号；（f）复合调制信号；（g）38kHz副载波信号波形

通过以上分析不难看出，如果把图7－15（f）看作主信号M＝（L＋R）和经移频处理的副信号S＝（L－R）AM的合成。在接收机中只要用调幅波复原电路和检波器取出L－R信号，便可将和 （L＋R）、差 （L－R）信号重新送入矩阵电路，最后解调出L、R信号来；也可以把复合信号看成是L、R信号用38kHz开关信号进行时间分割得到的波形，于是只要在接收机中，恢复出与发射机中同步的再生副载波开关信号，便能用开关式解码电路分离出L、R信号来。

7.2.3 AM－FM导频制立体声接收机

1.AM－FM导频制立体声接收机的组成

AM－FM调频立体声接收机方框图如图7－16所示。

图7－16 调频立体声接收机方框图

AM－FM调频立体声接收机由接收天线、调频头、中放、限幅器、鉴频器及自动频率微调电路 （AFC）、解码电路及其附属的立体声指示和自动切换电路、双声道低放部分和两组扬声器组成。双声道调频立体声接收机，鉴频器输出的立体声复合信号要先送入解码器，分离出左右声道信号，然后各自经去加重电路，将发射端预先加重 （提升）的高频信号进行等量的衰减处理，再经双声道低频放大电路放大后，推动左、右声道扬声器放音。

2.各功能电路的作用

1）调频高频头 （调频头）

调频高频头包括输入电路、高频放大器、混频器和本机振荡器等电路。它的作用是将天线接收到的调频广播信号加以选频、放大，再变换成一个10.7MHz的调频中频信号输出。为了获得良好的整机性能，要求它不但有较高的增益和选择性，还要有很好的信噪比，一般采用整体独立金属盒屏蔽结构。

图7－17为分立元件调频高频头电路原理图。

图7－17 分立元件调频高频头电路原理图

图7－18为集成电路调频高频头电路图。

图7－18 集成电路调频高频头电路图

2）中频放大器

中频放大电路的作用是将调频高频头输出的10.7MHz调频中频信号进行选频放大，然后送到鉴频器进行解调。中频放大电路是调频接收机十分重要的组成部分，它不仅决定了整机的邻近频道选择性，而且承担了整机的大部分增益。在调频高频头中，由于工作频率很高，且工作频率随着接收电台的不同而不同，因而不容易得到高而稳定的增益和良好的邻近频道选择性。但在中频放大器中，工作频率相对较低且固定，容易得到高而稳定的增益和良好的邻近频道选择性。

常用单调谐中频放大器、双调谐中频放大器、陶瓷滤波器中频放大器。

图7－19为单调谐中频放大器。

图7－20为双调谐中频放大器。

图7－19 单调谐中频放大器

图7－20 双调谐中频放大器

图7－21为陶瓷滤波器中频放大器。

3）限幅器

在调频系统中，由于各种原因会使调频信号产生幅度的变化。如，机内噪声和内部干扰的影响，会使信号幅度发生变化；在发射机调频装置中，振荡幅度会随频率的变化，使调频的同时伴随着幅度调制，即产生寄生调幅；在接收机中，由于调频高频头及中放电路幅频曲线的非矩形特性，使不同频率的信号得到不同程度的放大，调频信号也产生幅度变化；还有传输过程中的各种外来干扰信号。为了抑制调频信号的寄生调幅，通常采用限幅器将调频信号限幅后再送入解调器解调。限幅器的限幅作用如图7－22所示。

图7－21 陶瓷滤波器中频放大器

常用限幅器有三极管限幅电路、恒流源差分对限幅器。

三极管限幅电路是利用三极管的饱和、截止特性来实现双向限幅功能，图7－23为三极管限幅电路。

图7－22 限幅器的限幅作用

（a）低频调制信号；（b）调频波；（c）干扰信号；（d）被干扰的调频波；（e）限幅后的调频波；（f）解调后的低频信号

图7－23 三极管限幅电路

恒流源差分对限幅器如图7－24所示。VT3、VT4组成镜像恒流源，Usr变化，VT1、VT2的集电极电流最大时只能是一个为零，另一个为恒流源的电流，限制输出Usc的幅度。

4）鉴频器

鉴频器的作用是将包含在调频波中的调制信号恢复出来。鉴频的过程是频率调制的逆过程，因此我们把这种频率解调器称为鉴频器。

鉴频器的特性曲线如图7－25所示。

若鉴频器输入端是一载频为fc，最大频偏为Δfm单音频调制信号的调频波，则经鉴频后便可将调制信号恢复出来。为了使信号不失真，要求在调频波最大频偏范围内，电压、频率特性的线性关系要好。为了使在同样频偏的情况下鉴频器能有较大的输出电压，要求鉴频器的电压、频率特性曲线 （鉴频特性）的斜率要陡 （即鉴频跨导要大）。

常用比例鉴频器、移相型鉴频器。

图7－24 恒流源差分对限幅器

图7－25 鉴频特性曲线

5）解码电路

鉴频器输出的是复合立体声信号，它包括主信号M，副信道信号S和导频信号。立体声解码电路的任务是解调出左、右声道信号L和R。解调电路的种类很多，按解调方式主要有频分式和时分式两大类。频分式通常称为矩阵式，时分式又分为开关式和包络检波式两种，开关式是目前广泛采用的方法。

（1）矩阵式解码器。矩阵式解码器的框图如图7－26所示。

图7－26 矩阵式解码器

它主要由复合信号放大器、0～15kHz低通滤波器，23～53kHz带通滤波器、19kHz导频信号选频网络、副载波发生器、调幅波复原电路、调幅波检波器、矩阵电路及去加重电路等组成。工作原理如下：

从鉴频器输出的复合立体声信号，经复合信号放大器放大后，分三路加到三个不同形式的滤波器。第一路送入0～15kHz低通滤波器，将主信号M分离出来，再经分离度调节器RP适当衰减后，加至矩阵电路。第二路送入23～53kHz带通滤波器，将副信道S信号分离出来，然后加至调幅波复原电路。第三路送入19kHz选频网络，选出导频信号，然后去控制副载波发生器，产生两倍频的38kHz副载波，副信道信号S是抑制了副载波的平衡调幅波，在调幅波复原电路中混入副载波，就恢复了S信号的正常调幅波，再用两个特性相反的调幅检波器分别对上，下包络检波，得到L－R和－（L－R）两个相位相反的音频信号。在矩阵电路中，将它们分别与主信号M（即L＋R）线性相加，就得到了L信号和R信号。

（2）开关式解码器。开关式解码器和矩阵式解码器不同，它不是将主信号M和副信号S从复合信号中分离出来，而是直接用开关脉冲对复合信号进行切换，解调出L、R信号。如前所述，如果我们把图7－15所示的复合信号波形看作将L和R信号用38kHz的开关信号进行时间分割得到的波形，因L、R信号分别出现在开关信号的正负峰顶，只要在接收机中恢复与发射机同步、同频、同相的再生副载波开关信号，便能将L、R信号分离出来。

图7－27 开关式解码器方框图

开关式解码器的组成如图7－27所示。

它主要由复合信号放大器、副载波发生器、开关电路、去加重电路、立体声自动切换及立体声指示灯电路等组成。

常用集成开关式解码电路LA3361，其原理框图如图7－28所示。其典型应用电路如图7－29所示。

图7－28 LA3361集成解码器原理方框图

图7－29 LA3361典型应用电路