【题目编号】MC1-1226
【题目】某业余电台发射等辐电报时,设备近旁连接至某电路的一副耳机传出了“嘟嘟”的音频电码声。这个电路具备哪种功能?
【答案】A
[A]差拍
[B]检波
[C]变频
[D]振荡
考点速览
这道题给的场面很生活化:业余电台正在发等幅电报,设备近旁一副耳机接在某个电路上,耳机里传出了"嘟嘟"的电码声,问这个电路起了什么作用。四个选项分别是差拍、检波、变频、振荡,答案落在差拍上。题目考的是非线性电路把两个不同频率的信号合成出差频(difference frequency)的能力,而这个差频恰好落在人耳能听见的音频范围内,于是被耳机放了出来。
等幅电报(continuous wave telegraphy,常缩写为 CW)本身不携带音频。发射机把射频能量按电键的起落切成一段一段,频率始终不变,只有有和无的区别。人耳听不见射频,得有人把它翻译成声音:让收到的射频与本机信号在非线性器件里碰面,取出两者频率之差,做成几百赫兹,就是耳朵能分辨的嘟嘟声。
差拍、检波、变频三件事各自在做什么
差拍(beat)描述的是两路频率不同的信号一起通过非线性元件(nonlinear element)时,输出里出现两者频率之和、之差以及各种组合成分的现象。落在音频段的那一部分叫拍频或者差频。接收到的等幅电报与本机振荡相差一个音频,差出来的就是耳机里的"嘟"。
检波(detection)是把已经带有低频包络的已调信号还原出来的过程。调幅信号的包络本来就随声音起伏,检波器削掉一半、滤掉射频,剩下的包络就是音频。检波能还原的是信号自己带着的信息,不是凭空造出新音频。本题进来的等幅电报频率与幅度都基本固定,身上没有音频包络可还原。
变频(frequency conversion 或 mixing)是把信号的整体频率搬到另一频段,输入输出都是射频,落点通常在几百千赫到几十兆赫的中频(intermediate frequency,IF)上,之后还要送进放大和检波链路,不会直接变成耳机里的声音。
振荡(oscillation)指电路在没有外加激励时自行维持交变输出。振荡器是这套差拍装置的组成部分,提供用来做减法的本机信号,自己不是让耳机发声的那一环。
逐项辨析
选项 A 对。耳机里响的是音频电码声,说明电路取出了两个频率之差。做这件事需要两个条件:存在两个不同的频率,以及一个能把它们混合出组合频率的非线性元件。接收到的等幅电报算一个,电路自身提供的信号算另一个,两者在非线性器件里相遇,差频落进音频范围,耳机就把这串差频放成了"嘟嘟"声。这正是差拍的定义。
选项 B 错在把"还原包络"当成了"生成音频"。检波器的输入是包络已经随信息变化的已调信号,包络本身就是音频的载体。等幅电报的包络只有通断两种状态,通的期间是一段幅度恒定的射频,没有连续变化的音频包络可还原,检波输出无非一段直流加一点键控瞬态,成不了连续的音频电码声。检波这个功能本身成立,只是答的不是本题的场面。
选项 C 错在输出类型上。变频的产物仍是射频,目的是把信号搬到方便处理的中频,随后才交给检波或者差拍环节。如果某个电路的功能是变频,它不会直接驱动耳机发出人耳能听见的音频。
选项 D 错在把从属部件当成了整个功能。振荡器在这个场景里确实存在,它在提供做减法的另一半,但单靠它并不能让耳机响。振荡的特征是自激——电源一接通就有输出,与外界有没有信号无关;本题耳机的声音跟着发射走,发射停了声音就没了,这显然是被外部信号驱动的结果。
差拍与干扰:同一块物理拼出的两副面孔
差拍和互调(intermodulation)在数学上是同一种东西,都是非线性带来的组合频率,区别只在说话人的立场。
把这种组合频率当作有用的手段来用,就是差拍、混频、变频,是接收机和发射机里天天在用的基本操作。把这种组合频率当作有害的东西来防,就是互调干扰、假信号响应、杂散发射,是要在设计和验收里压下去的指标。同样是两个频率相乘出来的产物,出现在该出现的地方就是功能,出现在不该出现的地方就是干扰。
接收机里的镜像响应、中频窜扰这类麻烦,本质上都是不想让它发生的差拍。理解了这一点,再看本题就会很通透:题目问的不是"这个电路好不好",而是"这个电路做的是哪一件事"。
应试要点
判据只有两句。第一句:电路里有没有两个不同频率在非线性器件里相遇——有,就往下想差拍。第二句:产物落在音频段、能直接推动耳机或者扬声器——是,就锁定差拍。
再记一组对照,考试里很好用。检波吃的是包络,输出跟着包络走;变频搬的是频段,输出还是射频;振荡靠自激,电源一断就停;差拍做的是减法,输出是两频率之差。本题的组合关系是"两路信号相乘、取出音频差频",四个选项里只有差拍对得上。