收音机设计与制作漫谈——剖析DE1102, 给德劲工程师的再建议

自从德劲的第一个爱好者系列机型DE1101被推出以来, 每一只经典机型我几乎都买来研究了, DE1101, DE1102, DE1103…到现在为止, 手里就剩下了DE1102, 另外两台机器都转送了友人, 为什么会如此? 因为综合来说, 最优秀的机型还是DE1102! 因此我一直打算写一篇文章, 谈谈对DE1102的看法和改进建议, 给德劲的工程师们作为参考, 也给广大网友一些摩机思想. 首先需要说明一点, 我仅仅是一个业余收音机爱好者, 写此文没有任何个人目的, 唯有的希望就是能够给德劲一些支持, 给德生一些参考, 为我们中国的收音机产业超越世界水平尽一份心愿. 因此如果此文中有任何不妥之处, 都请读者原谅!

(1)    总体印象: 刚刚拿到DE1102时, 总体感觉相当不错, 比上一款爱好者机型提高了很多. 其一, 铸塑模具更精密了, 机表光滑, 接缝也比较紧密, 虽比不上进口机壳, 但差距也不大了, 这真是可喜的一个进步; 其二, 功能的提升太多了! 不仅存储电台的数量增加到了190个, 使用了不同性能的页面存储技术, 而且还增加了波段转换钮, 和3个非同小可的, 能保存定时时间, 关机时间, 频率, 甚至音量的卓越的时控开关机功能键, 这已经大大超越了索尼7600G; 其三, 操控性非常出色. 虽然完全靠轻触键盘来操控收音机的一切功能, 但是软件设计得比较人性化, 例如, 调出电台的最常用操作只需按一个键(在1-9之内), 方便而快速; 其四, 它的体积比DE1103小, 和DE1101差不多一样, 携带起来远远比索尼7600G(R)方便. 更为可贵的是, 上一代的爱好者型号的优秀性能都被继承下来了, 并且还有些许提高, 能以如此紧凑的体积比平索尼7600G(R), 已经是很大的成绩了. 这说明我们中国在收音机的设计与制造方面已经和国际水平非常接近了, 这使我们老一代收音机爱好者深受鼓舞, 同时也深深感谢德劲, 德生等一批优秀的工程师所付出的艰辛努力! 基于上述原因, 我才最终保留了DE1102. 我认为它的成功要超过DE1101和DE1103, 原因很简明, 前者功能过于简化, 使用操作不便, 后者电量消耗太大, 体积不大不小. 我想可能会有很多爱好者同意我的选择, 而德劲人更清楚, 哪一个型号的产品销售成绩最好.

在当今的市场上, 有一个不符和逻辑的理念, 就是以产品的不断更新换代来刺激消费者的购买欲, 但可悲的是, 新产品并非总会优于老产品, 许多在历史上宝贵的东西就这样给无情地淘汰掉了! 这个作风一定是美国人带的头, 罪魁祸首应当属美国的IT业巨头, 他们的作风实质上是在不断地愚弄消费者, 以不合理的手段获取他们的金钱. 在收音机市场上, 最经典的根德S700, 索尼SW77甚至国产的华谱66等一些优秀的机器都变成了令人怀念的过去, 这就向未来的人们可能再也看不到可爱的大熊猫一样令人痛惜! 其实索尼的经典机型7600系列产品的发展变化已经强有力地否定了这种愚昧的淘汰理论, 从最早推出的第一架7600到现在的最新版机型已经经历了多少年大概爱好者们比我更清楚, 那么, 德劲有了这么一个成功的DE1102, 却为什么不在它的基础上进一步完善, 开发更多的型号呢? 比如, 我就非常希望德劲再推DE1102MKII, 使它成为保留产品, 使其生命永不衰亡!

(2)     我对DE1102的一些建议:

*DE1102的体积还是有一点儿大了, 作为真正的便携机, 它的体积应该再缩小一点儿(而不是太多, 否则会成为失败的作品), 比如135*85*28mm3. 再小一点儿的话, DE1102就能方便地装在衣袋中了, 成为”口袋机”, 这对出门在外使用收音机来说意义是很大的, 在技术上也不难实现.

*新版的ED1102MKII应该被设计成一只真正发烧级的小收音机, 不仅要保持并有提升老板的短波接收能力, 而且还要设计高标准的HiFi级调频接收性能. 简言之, 增加耳机调频天线电路, 采用HiFi级专用耳机功放, 一定要能够驱动HiFi大耳机.

*使用两节锂电池是实现上述性能的基本保证, 不要再拒绝锂电池, 它的优势不仅仅在容量方面. 我们都知道, 三洋公司已经推出2700mAh的超大容量氢镍电池, 这看起来对锂电池是一个威胁, 但实际上并非如此. 试想, 即便用4节氢镍电池, 它的终止放电电压也仅仅有3.6V(按每节0.9V计算), 这样, 你只能设计工作在3.4V电压下的高中频电路; 而两节锂电池的终止放电电压却是5.4V(按每节2.7V计算), 你就可以设计起码在5V的高中频电路. 这个电压的差距不仅对分立件影响巨大(使用JFET还是双栅MOS管), 就是集成电路, 也完全是两个级别的! 还有, 锂电池的无记忆特性更好, 适合快速充电, 充足后的自放电率极低, 性能比氢镍更稳定. 5V的高电压也就决定了一架收音机性能的好坏, 档次的高低, 这很明显. 我这里给出的体积就考虑了两节最常见的笔记本锂电池的尺寸(18.5mm直径, 65mm长, 2250mAh, 充满电4.2V).

*对于收音机的音质, 我感觉有不少爱好者的观念还是值得商榷. 我本人也爱好音响, 辽解一些音响知识, 也在此谈一谈自己的看法. 我早发现很多人都在追求所谓的”蓬蓬”声, 那么到底什么是这样的声音呢? 从音响的角度来探讨, “普通”小尺寸的扬声器其实根本不可能发出低频声音. 例如, 直径在100mm之内的普通纸盆扬声器的频率下限大约也就在150HZ左右, 小于这个频率的声音会衰减很快, 在80HZ以下的声音基本上全都听不到了, 实际情况就是这样. 这里我请大家注意, 我说的是”普通”纸盆扬声器, 而不是新结构的全频带扬声器, 两者不能同日而语. 在这种情况下, 设计师为了取悦听众, 经常会有意提升某一个中低频段, 比如250HZ, 人为造成一个曲线峰, 从而产生那种突出的”蓬蓬”声. 那么这样做的结果是好还是坏? 音响人的最高标准是平衡, 所以, “蓬蓬”声不是理想的东西, 它会相对消弱中音频区域, 使最敏感的语言区被低频掩盖, 在短波段使用, 可懂度会下降, 在调频段使用, 音乐的保真度被破坏了, 那就是小日本烂造了的”超重低音”. 索尼的小收音机在这方面设计很差劲儿, 把小扬声器的高音给尽量衰减掉, 结果除了一段中频区, 你就听不到更丰富的音响了.

我还经常听到一种说法, 谈到小口径扬声器都很无奈, 都说尺寸不同, 音质完全不可能在一个档次上. 我觉得这又是一种谬误. 无论从理论上还是从实际上来说, 扬声器的尺寸和音质应该属于完全不同的两回事, 尺寸小不等于音质不好, 尺寸小仅仅是在低音重放方面差而已, 但在高音的重放上反而会更好, 音质也会更优秀(瞬态, 速度). 这恰恰是大扬声器所不能及之处! 至于低音重放的问题, 我们当然还有另外的对策.     最近我作了一系列小口径扬声器的实验, 这是一堆进口的传统纸盆扬声器(一只除外), 口径从D50到D100, 都是内磁电动式, 有日本, 泰国, 台湾, 新加坡的产品, 也有飞利浦, 美国, 法国的产品. 这些扬声器都是从收音机, 录音机, 监护仪, B超, 和各种报废仪器上拆卸下来的产品. 结果使我比较吃惊, 使原来的观念发生了一些变化. 我发现口径在D100mm的扬声器, 和那些多折环的扬声器都有相当不错的音响效果, 频响宽阔, 曲线平坦; 但那些口径在D77mm以下的产品绝大多数质量都很差, 表现在频响较窄, 且不平衡, 或者低音拱起, 或者高音提升, 很多声效如同罐头盒, 高低音都没有, 某段频率突出. 这个问题在口径D57-D65的纸盆扬声器最为突出, 小口径并没有带来高音的优秀. 测试中有一只扬声器使我吃惊, 它是索尼的D50mm小口径超薄聚酯振膜扬声器, 阻抗6R, 功率0.5VA. 此单元的频响非常平衡, 从300HZ一直到10000HZ几乎平直, 声音的速度特好, 音质晶莹惕透, 恰如大珠小珠落玉盘一般清晰细腻, 比其他纸盆扬声器优秀太多了.

我半年前买了一台二手的康柏N600C笔记本电脑, 它内部安装了两只直径很小的(大约1”)单元, 还有特殊结构的小尺寸低音单元, 该本本的音响效果真的非常出色, 不仅频响宽阔, 而且声音同样清晰透明, 质感强烈, 一改小尺寸单元给人们留下的拙劣印象. 我用它写文章时特别喜欢边放音乐边工作, 真是一种享受. 近来我发现市场上已经出现了很多笔记本专用的超小型多媒体音箱系统, 它们内部安装的全频带金属振膜和聚酯振膜单元就非常适合拿来用在收音机上, 再加上一只小口径的低音单元就可以构成一个出色的音响重放系统, 一定会比单只纸盆扬声器好得多.

(3)    关于DE1102低频电路的改进意见: 纵观DE1102的低放电路, 好像有很多感受, 有很多要说的话, 总结一下大概有如下几点:

*LM4811和LM4862两块集成电路的确是相当优秀的功放电路, 静态电流很小, 输出能力较强, 失真不大, 功能有突破, 都带有Shut Down控制端, 便于在使用耳机时关闭扬声器功放以节省电源; 数字音量控制更适合现代化的设计理念, 给增加预置音量打下基础. 但是, 它们两者的静态电流都太小了, 会产生比较”干”的声音效果. LM4811的最大增益仅有12db, 不足以放大来自检波级的信号电压, 致使耳机的音量较小. 这对32R的耳机影响还不大, 但是如果用高阻大耳机的话, 那就完全不能推动了. 而LM4862内部的两个放大器其一的增益固定为1, 另一个靠外接电阻控制增益, 它们构成的负输入端BTL功放的增益还是不够高, 致使它不得不借助于LM4811的增益来达到足够的总增益, 即便如此, DE1102的声音也还是比较小. 并且两块电路的串联使失真度增加, 效果会有下降.

相对来说, TDA1308比LM4811要高一个档次, 完全属于HiFi级的运放, 失真度极低, 输出电压可轻易达到1.5V, MOS功率输出级的音质柔滑细腻, 驱动HiFi大耳机的效果相当出色, 它的闭环增益很高, 可通过外部电阻设定20db-30db的闭环增益, 保证耳机输出的功率. 我早在几年前就测试过它, 它的频响直达100KHZ, 简直把我吓坏了, 还没有见过如此优异的低压放大器!

我的意见是, 设计完全独立的耳机, 扬声器放大器, 后者用CXA1622M,  不要使用数字音量控制, 用电位器更方便. 靠耳机插座的联动开关来控制两路电源的转换. 这样的方案效果会更好.

*如上所述, 不要在音频通路上 放置过大的滤波电容, 使高音被衰减得太多. C114就是一个例子. 另外原机的BASS电路和音调电路给低放级的输入端增加了太多的累赘, 容易引起频率失真. 我细听了BASS电路的效果以后, 觉得它的作用很有限, 低音提升不多, 而且是完全建立在损失音质的前提下---使低音失去通透度, 完全粘在了一起; 音调开关的效果也不理想, 不是切除了高音频段, 而是使整个高音区增益下降, 干扰减轻的同时语言可懂度也下降了. 也是由于这些附加电路的阻抗较高, 使本来就不够的增益雪上加霜, 实在得不偿失. 我个人比较喜欢直通的电路, 不要随意增加什么效果处理, 要是要求更高的话, 也应该增加一个由TDA1308构成的有源带通滤波器, 只允许400-5000HZ的语音通过, 以12db/倍频程的衰减切除干扰噪音, 这对短波的抗干扰接收还是大有益处的.

*在音频电路中的耦合电容, 旁路电容和滤波电容, 应该尽可能给出较大的容量, 以便得到较深的低频响应和良好的稳定性. C105和C108的容量是否应该加大一倍以上? C111和C117也用大一点儿的好些, 在耳机放大器的输出端也应该加上消振电容(10n), 等等.

(4)在其他方面的改进建议:

*SSB在美国可能远比在国内更重要. 我们的高水平无线电爱好者可能会经常接收SSB信号, 但他们会有更高级的专业接收设备. 在DE1102这样小巧的便携式收音机上设计SSB接收功能, 实质有些鸡肋的感觉, 不仅效果不可能太好, 而且会占用实在不小的硬件资源, 得不偿失! 况且SSB信号当中绝大多数属于个人通话的隐私内容, 接收这样的信息显然触犯法律, 也违背道德, 而且也没什么意思. 我认为是德劲的工程师力求和索尼比拼, 你有的我也不能少, 所以才花费了不小的心思设计了这个电路. 我看没有必要, 不如把这个投资放在基本电路上更好.

*德劲的DE1102整体设计水平很高, 系统电路复杂, 技术先进, 力求实现更多的功能. 然而我的思想却是佞缺勿滥, 在有限的资金下设计更高级的基础电路而不必追求功能多样化. 例如, 没有一个集成块的AM通道设计算理想, 这样何不采用全分立器件来构造一个AM通道呢? 把集成电路单独用在FM通道上, 而尽可能采用场效应管来构造AM通道电路. 象3SK122构成的高放级, 双JFET构成的混频级(ED1102现有的), 双栅MOS直连PNP三级管构成的共源共射中放电路(输入阻抗高, 增益高, 噪音低), 在信号通路上放置旁路的增益控制电路等等, 这些设计可要比集成块内部的电路优秀得多. 我以前也曾多次主张德劲试验推出一次变频的收音机, 省掉那个用乘法器混频的集成电路内部混频器, 会提高一些信噪比, 然后采用高频通道的调谐回路来抵制镜像, 这样的效果绝对不比二次变频差, 电路会比二次变频简单, 耗电量也会减少. 如果一定要搞二次变频的话, 那就搞两级JFET混频吧! 效果会更好些(群频变频的最大优点在于省略了一切高频通道谐振回路, 使电路得以简化, 但增加的多重滤波器, 第二本振级等也一样相当复杂.)

最后我还要强调的一点就是传统的AGC一定要改变, 改为双重AGC, 由电压比较器控制的延迟AGC电路, 和收到信号以后开启的自动AGC电路. 在电场强度达到阻塞失真以前限制输入电平, 使电平不再增加, 而当信号强度在这以下时, 仅仅在收到信号以后打开增益储备, 在调谐期间没有AGC控制, 而靠MGC(手动增益控制)和DGC(数字预置增益控制)控制增益, 这样可以明显地降低调谐间隙的噪音电平. 增益的控制方法以后级旁路信号为佳, 可以有效地短路前级噪音, 但要防止阻抗降低引起LC槽路的Q值下降太多, 通频带变得太宽, 可以把电路设计在级连中放的中点处. 关于中频带通滤波, 我一贯主张使用中周, 电抗元件没有噪音, 谐振阻抗高, 设计两极双调, 一级单调, 刚好用馒头形曲线弥补宽带状态时双调曲线的谷, 这样的设计比单之中周加1个三端滤波器的效果要好.

*说道电源设计又回到了老话题, 节省能源应该引起更大的重视. DE1102的背光设计不慎理想. 假如关闭背光, 那就失去了在夜里操作的方便性, 假如打开背光, 那它又会在不需要点亮时经常点亮, 费电不说, 也挺讨厌的. 我觉得这个光敏的灵敏度不够高, 在光线还足够的时候背光就已经点亮了, 而且延时熄灭的设计特别不实用, 它总在需要时自动熄灭. 相比之下不如设立一个专门按钮来推推开关背光更好. 另外那4个场强指示LED的设计很矛盾, 为什么不作在LCD上而要用费电的LED呢? 好像是最后不得已加上去的. 此机的两个电源开关管都是普通的PNP三级管, 大约有10毫安的消耗电流, 不如采用P沟道的功率MOS管省电, 还有Q34应该加在稳压器的输入端, 避免开关管的压降引起的稳压精度变坏. 目前我还没有仔细测试收音机电路的每一个部分的耗电量, 不知道这46mA的静态电流主要消耗在了哪里? 能否设法减小? 因为几个集成块的耗电都不大, 整机电流应该更小一些才对, 在这方面还需要工程师们的近一步努力, 力争把耗电量减小到30-35mA范围才理想.

*其他: 采用不同的存储页面来实现不同的调谐功能不如直接设立相应的轻触键使用方便, 像调谐步长键, ATS键; 在短波段的米段转换不应该跳到频带的中点频率, 这样搜索电台相当不方便, 差不多使这个功能作废了, 我经常靠直接输入频率来定位, 然后手动搜索电台; 那个P9页的连续步进搜索调谐功能是个非常实用的独特功能, 但变速不如恒速, 靠另一个钮来设定快速还是慢速, 应该在所有的页面都有此功能, 它可以替代飞梭, 因为在小收音机上设计飞梭很不好办, 不加锁的话容易被触动, 加锁的话操作麻烦, 还不如不要; 调谐加减键最好采用高质量的工业开关, 因为它的使用率太高了, 普通器件根本吃不消, 如果能够研制电容键盘那就更好了; DE1102的有些功能设置还是比较麻烦, 应该参考德生的设计; 充电电路的定时方案还是不错的, 只是电流比较小. 现在的电池容量都很大, 充电时间不应该太长. 如果改成锂电池的话, 可以使用0.5C充电率, 恒流转恒压, 串联充电方式, 仍然可以设定恒流充电的时间, 但要增加每节电池的电压不能超过4.2V的限制电路, 这样大约在4hours就可以把电池充满. 增加一个瞬间(5ms)大电流脉冲放电电路是更高级的方案.

(4)    结语: DE1102是一架里程碑式的产品, 总体设计优秀, 功能多样而使用方便. 它的内部基础不是一般的收音机可比的, 技术含量超前很多, 尽管这一切并非完美. 我一贯反对关于”某某封顶之作”这样的言论. 因为任何事物都是没有止境的, 就连看似完美的DE1102也还有许多可以改进的地方. 我自己仅仅是一个业余爱好者, 自己的能力与条件都不足以实现很多设计与实验, 就拿简单的变容二极管来说, 在内地大城市都很难买到, 更不必说进成千上万支再筛选配对了. 试验每一个电路, 都需要完备的仪器条件和相当的资金, 这些都不是个人条件能达到的. 提出这些建议我只想给德劲的工程师们一些援助与支持, 激励他们奋发向上, 早日研制出更加完美的作品, 为全世界的人们做出贡献! 我真诚地感谢你们。