IT之家学院:灵魂画师图解收音机工作原理

2017-08-16 18:06IT之家 - 文轩

1888年,德国科学家赫兹发现了无线电波的存在。

1906年,史上首个无线电广播电台在美国诞生。

1923年,美国在上海开办中国首个广播电台,呼号“ECO”。

1926年,中国自办的广播电台——哈尔滨广播电台开始播音。

从《直播中国》,到《小喇叭》,从《央广新闻》,到《千里共良宵》,和电视一样,收音机同样陪伴了一代人的成长,今天的IT之家学院,我们就来聊聊收音机的工作原理。

收音机的作用是什么呢?接收来自广播电台的电波,并将其转化为人耳能够听到和辨识的声音。在说收音机是如何将无线电波转化为我们可听见、可辨识的声音之前,我们先来看看广播电台是如何将播音员的声音传送出去的。

若播音员在广播电台的播音间里直接说话,而这些声音不经过任何处理,那你的收音机肯定不会收到他的声音的。为什么呢?因为这些声音的“能量”太弱了,不等传到你的收音机里,它们就衰减没了。

要怎么样才能让声音传得远呢?我们要给它“加点儿劲儿”。

在广播电台中,有一种名叫振荡器的设备,它可以产生出比较“有能量”的电波,这种电波可以传播到更远,不过振荡器生成电波中包含的信息是无意义的。

要让广播电台发出既有能力远距离传播、又包含有意义的信息的电波,那么只需将来自麦克风的声音信息和来自振荡器的高频电波混合在一起,在这里,来自振荡器的高频电波就相当于运送货物的卡车,称之为“载波”,而要传输的声音,则相当于卡车上的货物,称之为“载体”,而要将“载波”和“载体”捏到一块儿,就需要调制器的协助了,所谓的调制器,就是一台可以将载波和载体“调制”在一起的设备。

好的,现在,来自播音间麦克风的声音和来自振荡器的高频信号经过调制器的调制叠在了一起,包含有用的声音信息的高频信息已经穿过大街小巷,来到了你的收音机面前。

此时,来自广播电台的电波还不能被人耳直接听到,要愉快地收听节目,我们的收音机还需把来自广播电台的高频信号转换为人耳可以听到的声音。

前面我们提到,要把声音信号运送到你的收音机,广播电台需要将其放在被称为“载波”的“卡车”上,而你的收音机要做的,就是将“卡车”上被称为“载体”的货物卸载下来,这些“货物”,就是我们在收音机里所听到的声音。

收音机里面有很多元器件,不过核心元件大概只有这几样:调谐器、解调器、放大器、扬声器。

调谐器是来自广播电台的信号在收音机内所经历的第一站,它的作用是告诉收音机,从哪辆卡车上卸载货物,是这辆车牌号是FM97.5的,还是那辆车牌号是FM98.6的。

当确定了哪车是正确的之后,这辆车上的货物就要被卸载下来了。负责卸载货物的元件名叫“解调器”,它的作用是将“载波”(来自振荡器的高频信号)和“载体“(来自播音间的声音)分离。

好的,经过解调器之后,我们要的货物已经被卸载下来了,不过这个时候你还不能直接听它,因为它的强度很弱,我们需要给它“加点儿劲儿”,这时,放大器就派上用场了,放大器的作用,是将从载波上卸载下来的载体放大,并送到扬声器。

好的,至此,我们就可以听到来自广播电台的声音了。撒个花~

不过,一般广播电台的信号塔离我们的收音机都比较遥远,就算电波被打了鸡血,等到达收音机时,也衰减得比较厉害了,如果这时直接进行解调,那恐怕效果不会很好,如果我们能给这些衰减了的信号再打一波鸡血就好了。

这个主意十分不错。我们可以在收音机内部来一个本机振荡器,在检波(解调)之前,先给刚刚收到的来自信号塔的高频信号加个buff,使其变成中频信号,然后,再对这些中频信号进行放大(负责做这个工作的同学叫做“中放”),送到解调器里进行解调(检波),真是美滋滋。

不过,广播电台的信号发射塔,功率有高有低,发射出来的信号强度,也是有强有弱,如果我们的收音机将来自不同发射台的信号一视同仁地放大,那来自功率较强的电台的声音就会震破你的耳膜,来自功率较弱的电台的声音就会小得像蚊子叫,为了平衡强台和弱台之间的差异,我们就需要一个叫做“AGC”的电路了。这个电路的全称为“Automatic Gain Control”,翻译成中文,意思是“自动增益控制”,它的作用是,当来自电台的信号很强时,它就把来自中放的电流调小,当来自电台的信号很弱时,它就把来自中放的电流调大。

 

好的,现在,来自电台的电波已经经过解调了,不过,解调后,我们得到的低频信号还是很微弱,可不能就这么直接送到扬声器里,于是,这里,我们需要再加一个放大器,将它放大一下(低放)。

从低放里出来的信号虽然已经比较强了,不过它的内阻很大,推不动扬声器,这时,我们可以通过功放将它的功率放大到可以推得动扬声器程度,这样,收音机前的你就可以美滋滋地听到来自广播电台的声音了。

随着科技的进步和时代的发展,我们迎来了数字时代,DSP收音机自此登上了历史舞台。

这种收音机采用了数字信号处理技术,直接以软件的方式来实现放大、解调、AGC等操作。和传统的收音机比,这种数字化的收音机的灵敏性和抗干扰性更好,能够实现的功能也更加高级。

再后来,随着互联网的发展,各式各样的网络收音机上架到应用商店,在网络收音机中,你不仅可以预约节目、回听节目、保存节目录音,甚至还可以在某个广播节目下的评论区当中与来自各地的网友互动和交流,此时,网络收音机已经不仅仅是一个收音机,而更像是一个社交平台了。

有些同学可能会问,我们有各种视频网站,有各种直播平台,有IT之家刷,有电视节目看,我们打发时间和获取资讯的渠道多到数不清,传统的广播电台为什么还不消亡呢?

小编也曾经有过这样的思考,不过再转念一想,如果没有了广播电台,开着出租车的的哥师傅们听什么……

好的,这次关于收音机基本工作原理就和大家讨论到这里,更多常识科普、实用教程,敬请关注IT之家学院。

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