实验：19种检波二极管对调谐回路有载Q值影响程度的测试

一、 问题的提出

   众所周知矿石机调谐回路的有载Q值对于灵敏度和选择性至关重要，矿机调谐回路的有载Q值主要取决于线圈的Q值、可变电容的Q值，以及检波电路对调谐回路的影响，近几年来坛内许多矿友也在研究如何提高调谐回路的有载Q值方面取得了许多好经验，梁兄曾经制作出Q值大于1000的线圈，YJ9386 和tnlby 矿友以及梁兄 改造的特高阻高灵敏度耳机的阻抗已经达到了数百千欧，使用这样的耳机将会使检波电路对调谐回路的影响大为减轻，使有载Q值有可能较大幅度的提高，从而提高了矿机的灵敏度和选择性，远在美国的麦老师把75号电路、高RD二极管等能够有效提高有载Q值的国外的许多先进经验和元件介绍给了国内的网友，推进了网友对提高调谐回路有载Q值的研究进程。
   但是在我们以往的试验中并没有一个直接测量调谐回路有载Q值的好办法，我们往往只是从矿机最终的接收效果上去感觉去体会有载Q值变化的情况，真正去测量有载Q值是比较麻烦的。本人曾经在测量75号电路时借助Q表测量调谐回路的有载Q值（参见链接：http://www.crystalradio.cn/bbs/viewthread.php?tid=64086&highlight=%2Blq19512003）。
  
   使用Q表测量有载Q值的方法恐怕是最简单的办法了，但是这一方法有他的局限性，测量的结果与真实的结果有一定的差距，原因有以下几点：

1. 测量时的调谐回路可以使用矿机调谐回路的电感和可变电容，但是谐振回路的形式却是  串有Q表信号引入电阻的串联谐振电路的，这与矿机实际的调谐回路差别很大。

2. 使用Q表测量有载Q值只能使用Q表内部的等幅振荡信号源，信号输出幅度较大，与矿机实际的工作状态，尤其是与矿机接收弱信号时的工作状态相差很远，且无法测量调幅信号的情况。
因此使用Q表测量调谐回路的有载Q值方法不是适合各种情况的好方法。

二、测试的方法

   其实除了使用Q表外，调谐回路的有载Q值还是可以想其他办法测量的，从谐振回路的基本知识我们知道，调谐回路的Q值与通频带有fw=f0/Q 的关系，其中fw是调谐回路的通频带，f0是谐振回路的谐振频率，Q便是调谐回路的有载Q值了。
见下图：

如果我们将信号发生器的高频信号加到矿机的调谐回了两端，用高频毫伏表先测出调谐回路谐振时回路两端的高频电压u0再，向下调偏信号频率使回路两端的高频电压降到u1（u1=0.707u0），记录此时的频率为fd，则通频带=2X（f0-fd）。
   上述方法这是基于谐振曲线对称于谐振频率的理想情况下的测量方法，在实际的测量中可以发现由于种种情况的影响，谐振曲线往往不是很对称，这就需要测量完向下调偏信号频率回路两端的高频电压再向上偏信号频率使回路两端的高频电压降到u1（u1=0.707u0），记录此时的频率为fg，则通频带fw=fg-fd。回路的有载Q值=f0/fw。
   上述的测量方法在实际使用时会遇到仪表的困难，测量调谐回路两端高频电压的高频毫伏表需要具有很高的输入阻抗，否则高频毫伏表的输入阻抗会在测量时严重降低调谐回路的有载Q值，这就会使得测出的有载Q值严重偏低。现有的一般的高频毫伏表是不具备如此高的输入阻抗的，解决的方法之一是给高频毫伏表加一级场效应管的前端高输入阻抗的放大器，经校准后使用，由于只是在固定的频点上使用，因此对这个高阻抗的前级频带宽度要求不高，实现起来并不困难。
   再有一个办法可以更方便的解决仪表的困难，这就是放弃使用高频毫伏表直接测量调谐回路两端的测量方法。改用音频毫伏表测量音频负载上的音频电压，能够这样做的原因是在测量过程中我们并不关心u0的值是多少，我们只关心u1=0.707u0，我们知道二极管在小信号下检波时是平方率检波，检波电流与载频电压有近似平方比的关系，如果是线性负载则检波输出的电压与载频电压也有近似平方比的关系，检波负载上的电压是脉动的直流电压，其中的交流成分就是推动耳机发声的音频电压，这种平方关系可以肯定同时存在于检波后的直流成分和音频信号中，因此只测量检波后的音频电压值就可以按平方率的关系反映出谐振回路两端的高频电压情况。因为u1=0.707u0，所以u1所对应的音频电压=0.707X0.707Xu0对应的音频电压，也就是说u1对应的音频电压=0.5Xu0对应的音频电压。

于是我们就有了实际的测量方法：

1. 首先调整高频信号发生器产生测试频率f0的调幅高频信号。

2. 调整矿机的可变电容找到谐振点，使接在检波负载两端的音频毫伏表读数最大。

3. 调整高频信号发生器的输出电压，使音频毫伏表的指示为某一整数值并记录此值为A。

4. 将高频信号发生器的频率向下调，使得音频电压表的读数降为0.5A，记录此时高频信号发生器的频率为fd。

5. 将高频信号发生器的频率向上调，使得音频电压表的读数降为0.5A，记录此时高频信号发生器的频率为fg。

6. 计算调谐回路的有载Q值=f0 / (fg-fd）。

测试电路见下图：

测试环境如下：

   测量时应注意保证信号足够小，使检波二极管始终处于平方率检波的状态，否则，音频端与高频端的平方率的关系被破坏测量误差就大了。
这种方法因为是在小信号下测量的，更接近矿机实际使用时的情况，因此测量的结果可能会更真实一些。

三、十九种检波二极管对调谐回路有载Q值影响的测试

   有了有载Q值的测量方法就可以研究检波级对有载Q值的影响了，而检波级的影响又分为二极管的影响，音频负载的影响、滤波电容的影响、不同形式检波电路的影响，上述测量有载Q值的方法并不能适合上述的所有测量，上述有些测量更适合使用Q表，但是上述方法很适合测量二极管对有载Q值的影响。
   按上述方法测试了19种二极管在半波检波时对调谐回路有载Q值的影响，具体情况如下：
为了测量有载Q值的同时能够观察二极管检波灵敏度的情况，同时也为了更方便的找到谐振点（谐振时高频毫伏表的读数最低），在高频信号发生器的输出端接入了高频毫伏表，以指示高频信号的输出值。

使用仪表：

   高频信号发生器：目黑MSG2560B   串号849007。
   超高频毫伏表：  HFJ-8  串号  169
   音频毫伏表：    LEADER  LMV-189AR  串号 9080128

测量参数标定：

高频信号  f0=700KHz，调幅度 30%，在测试中始终保持对应f0频点的音频电压恒定为3mV，所对应的高频电压越低检波灵敏度就越高。

16种二极管的测量数据如下：

型号             高频电压（mV）   fd（KHz）   fg（KHz）      有载Q值

HP5082-2835           4           692.5       707           49

HSMS2820             4.1          694.5       707           56

RB441               4.3          691.3       710.9         35.7

2AP1                9.1          673.5       723           14

2AP9                5.3          683         724.6         16.8

2AP15                6           679         721          16.7

2AP17               5.6          684         723           18

2AP30               6.2          679.7       722.5         16.4

2AK14               5.5          681.4       718.5         18.9

1N60                4.1          689.5       708.7         36.4

1N34A               4.1          688.7        709          34.8

1SS86               6.6          679         733           13

1SS99               7.2          678         730           13.5

BAT43               4.1          692.5       708.6          43.5

BAT46               4.2          688.8       710.2          32

BAT85               4.2          690.3       708.6         38

3AG1E be结           5.8          690         715.4         27.6

3AG1E bc结           8.2          688.5       728           17.7

3AG28 be结           5.6          692         720           25

下图为被测试的HP5082-2835

下图：测试频率 700KHz，调幅度 30%，音频输出电压标定到3mV，此时高频输入电压为 4mV

下图：频率下调到692.5KHz时音频电压下降了50%，音频电压是1.5mV，因此fd=692.5KHz

下图：频率上调到707KHz时音频电压下降了50%，音频电压是1.5mV，因此fg=707KHz

四、测后的思考

  从本次测量的这19种管子的数据看，大致可以总结如下：

1. HP5082-2835和HSMS2820对调谐回路有载Q值影响最小且检波灵敏度最高。

2. 几只2AP的管子和1SS类的管子对有载Q值影响较大且检波灵敏度较低。

3. 1N60 、1N34A和RB441与BAT类的性能差不多，效果不错。

4. 锗高频管的be结检波效果比bc结好很多，而且要好于本次测量的2AP管子。

以上4条总结仅对这19只管子有效。

   因为本次测试的19种管子每种只测了一只，故测试的结果没有代表性。
从测试的结果看不同二极管性能的差异还是很大的，这从一个角度反映了选择合适的二极管对矿机性能的重要性。
   二极管的选择时要考虑到的因素也比较多，这里的测试只是反映了检波灵敏度和对调谐回路有载Q值的影响这两点，不能仅凭锗两点的好坏去选择二极管，比如动态内阻等其他指标这个实验就没涉及到，可在实际的选管时是要考虑的。敬请大家注意。
   还要特别声明的是这种测量方法并不是精确的测量方法，由实验可知，所谓的平方率检波实际上只是近似的平方率，各种二极管平方率的近似程度未必相同，即使是同一型号的管子，甚至是同批次的管子的近似程度也会有些区别的，故如果按准确的平方计算肯定会有误差。好在原本Q值测量的允差就比较大，再者，测量的数据并不作为设计电路的依据，只作为评判二极管性能的参考，这个误差的影响也就不算大了。
本实验纯属探索，难免有考虑不周之处，望大家不吝赐教，如能通过大家的共同努力使此法得到完善本人不胜感激！

友谊电子的张兄为本次试验提供了部分测试样品二极管，在此表示十分感谢！

以下是本次测试的部分照片。



[ 本帖最后由 lq19512003 于 2010-3-14 21:10 编辑 ]