Схема супергетеродинного приемника. Супергетеродинный приемник: принцип работы, схема и особенности

Как работает супергетеродинный приемник. Какие преимущества дает преобразование частоты в радиоприемниках. Из каких основных блоков состоит схема супергетеродина. Какие особенности настройки имеет супергетеродинный приемник.

Принцип работы супергетеродинного приемника

Супергетеродинный приемник — это тип радиоприемника, в котором используется метод преобразования частоты принимаемого сигнала. Основная идея заключается в том, чтобы перенести спектр входного высокочастотного сигнала на более низкую промежуточную частоту, на которой проще осуществлять усиление и фильтрацию.

Как это работает?

1. Входной ВЧ-сигнал с антенны поступает на смеситель.
2. В смесителе входной сигнал смешивается с сигналом гетеродина.
3. На выходе смесителя образуется сигнал разностной частоты (промежуточная частота).
4. Сигнал промежуточной частоты усиливается в УПЧ.
5. После УПЧ сигнал детектируется, выделяется звуковая информация.

Преимущества такого метода:

• Высокая чувствительность и избирательность
• Простота настройки на разные станции
• Постоянная избирательность во всем диапазоне
• Возможность применения качественных фильтров ПЧ

Схема супергетеродинного приемника

Основные блоки супергетеродинного приемника:

• Входная цепь (антенна, входной контур)
• Смеситель
• Гетеродин
• Усилитель промежуточной частоты (УПЧ)
• Детектор
• Усилитель низкой частоты (УНЧ)

Входной сигнал и сигнал гетеродина подаются на смеситель, где происходит преобразование частоты. Далее сигнал промежуточной частоты усиливается в УПЧ, детектируется и поступает на УНЧ.

Преобразование частоты в супергетеродине

Преобразование частоты — ключевой процесс в работе супергетеродина. Как это происходит?

• Частота входного сигнала: f_с
• Частота гетеродина: f_г
• Промежуточная частота: f_пч = |f_с — f_г|

Например, если f_с = 1000 кГц, f_г = 1455 кГц, то f_пч = 455 кГц.

Такое преобразование позволяет настраивать приемник на разные станции, изменяя только частоту гетеродина, при этом УПЧ остается настроенным на фиксированную частоту.

Особенности настройки супергетеродинного приемника

Настройка супергетеродинного приемника имеет свои особенности:

• Настройка на станцию осуществляется изменением частоты гетеродина
• УПЧ настраивается один раз на фиксированную промежуточную частоту
• Необходимо обеспечить синхронную перестройку входного контура и гетеродина
• Важно правильно выбрать значение промежуточной частоты

Почему важен выбор промежуточной частоты? От этого зависит наличие паразитных каналов приема и качество подавления зеркального канала.

Преимущества супергетеродинного приемника

Супергетеродинные приемники имеют ряд важных преимуществ по сравнению с приемниками прямого усиления:

• Высокая чувствительность за счет эффективного усиления на фиксированной ПЧ
• Отличная избирательность благодаря качественным фильтрам ПЧ
• Постоянная избирательность во всем диапазоне настройки
• Простота и удобство настройки на разные станции
• Возможность применения АРУ и АПЧ

Именно эти преимущества обеспечили широкое распространение супергетеродинных приемников в радиовещании и связи.

Недостатки супергетеродинных приемников

При всех достоинствах, супергетеродинные приемники имеют и некоторые недостатки:

• Наличие паразитных каналов приема (зеркальный канал, прием на ПЧ)
• Более сложная схема по сравнению с приемником прямого усиления
• Необходимость точной настройки гетеродина
• Возможность создания помех другим радиоприемным устройствам излучением гетеродина

Однако эти недостатки во многом преодолеваются при правильном проектировании и настройке приемника.

Применение супергетеродинных приемников

Благодаря своим преимуществам, супергетеродинные приемники нашли широкое применение:

• Бытовые радиоприемники
• Профессиональная радиосвязь
• Телевизионные приемники
• Радиолокационные станции
• Спутниковые системы связи

Практически все современные радиоприемные устройства используют супергетеродинный принцип, часто с двойным или тройным преобразованием частоты для улучшения характеристик.

Развитие супергетеродинных приемников

Супергетеродинные приемники продолжают развиваться и совершенствоваться:

• Применение цифровых синтезаторов частоты в качестве гетеродинов
• Использование цифровой обработки сигналов после преобразования частоты
• Создание программно-определяемых радиосистем (SDR) на основе супергетеродинного принципа
• Интеграция основных узлов супергетеродина в одну микросхему

Эти инновации позволяют создавать еще более эффективные и функциональные радиоприемные устройства на основе супергетеродинного принципа.

Схема супергетеродинного приемника на пяти транзисторах

Приемник собран на пяти транзисторах и предназначен для приема местных и дальних радиостанций, работающих в диапазоне средних волн. Чувствительность его не хуже 2 мв/м Промежуточная частота 465 кгц.

Выходная мощность около 25 мет. Питается приемник от аккумуляторной батареи, состоящей из четырех аккумуляторов типа Д-0,06, Потребляемый ток 6— 8 ма, что обеспечивает непрерывную работу устройства и течение 6— 8 ч.

Габариты приемника 125x75x35 мм, вес 250 г.

Принципиальная схема

Принципиальная схема приемника приведена на рисунке 1. Приемник содержит настраиваемый входной контур, преобразователь частоты, два каскада усиления промежуточной частоты, диодный детектор, предварительный каскад усиления низкой частоты и выходной каскад.

Входной контур состоит из катушки индуктивности магнитной антенны L1, конденсатора переменной емкости С1 и подстроенного конденсатора С2. Напряжение сигнала с контура L1. C1, С2 через катушку связи L2 поступает на вход преобразовательного каскада, который собран на транзисторе T1. Преобразователь частоты собран по совмещенной схеме, так как в ней функции смесителя и гетеродина выполняет один транзистор.

Гетеродинный контур образован катушкой индуктивности 1.3, переменным конденсатором С5, подстроечным конденсатором С6 и пединговым конденсатором С7.

Собран гетеродин по схеме с индуктивной обратной связью, элемент которой катушка индуктивности L4, намотана на одном каркасе с катушкой L3.

Стабилизация режима работы преобразовательного каскада осуществляется с помощью делителя напряжений, образованного резисторами R1, R2 и резистором R3, включенным в цепь эмиттера транзистора T1.

Рис.1. Принципиальная схема супергетеродина на пяти транзисторах.

Нагрузкой преобразовательного каскада служит контур промежуточной частоты 1.5, С9, настроенный на частоту 465 кгц. Для повышения устойчивости работы преобразовательного каскада применено автотрансформаторное включение контура в коллекторную цепь транзистора.

Усиленное напряжение сигнала с контура L5, С9 с помощью катушки связи L6 подается на вход первого каскада усиления ПЧ. Применение трансформаторной связи позволяет согласовать коллекторную нагрузку преобразовательного каскада с входным сопротивлением транзистора Т2.

Первый каскад усиления ПЧ собран на транзисторе Т2 по схеме с общим эмиттером с автотрансформаторным включением колебательного контура L7, С10 в цепь коллектора Связь этого контура со входом второго каскада усиления промежуточной частоты трансформаторная и осуществляется катушкой связи L8.

Второй каскад усиления ПЧ собран по аналогичной схеме на транзисторе ТЗ. Нагрузкой в коллекторной цепи служит контур L9, СП. Резистор R8 и конденсатор С13 образуют развязывающий фильтр, Стабилизация режимов усилителей ПЧ осуществляется делителями напряжения R4, R5, R9 и R6, R7. Конденсаторы С8 и С12 — блокировочные.

Со второго каскада усиления ПЧ высокочастотный сигнал подается через катушку связи L10 на детектор, в качестве которого используется точечный диод Д1 типа Д2Е.

Детектор собран по схеме последовательного детектирования, его нагрузка — потенциометр R9. Изменяя положение движка этого потенциометра, можно в широких пределах изменять громкость звучання приемника.

Конденсатор С18 блокирует высокочастотную составляющую напряжения сигнала. Низкочастотная же составляющая с движка потенциометра R9 через конденсатор С14 подается на вход предварительного каскада УНЧ на транзисторе Т4.

Для устранения перегрузки при приеме местных радиостанций в приемнике предусмотрена простая схема автоматической регулировки усиления (АРУ). Для этой цели используется постоянная составляющая напряжения, которая образуется при детектировании.

При отсутствии высокочастотного сигнала принимаемой радиостанции напряжение на базе транзистора Т2 определяется падением напряжения на резисторах- R5. R9.

С появлением высокочастотного сигнала через потенциометр R9 начинает протекать постоянная составляющая тока, вследствие чего на нем создается падение напряжения такой полярности, что отрицательное напряжение смещения на базе транзистора Т2 уменьшается.

Чем больше напряжение промежуточной частоты на детекторе, тем меньше ток коллектора транзистора Т2, меньше крутизна характеристики, а следовательно, и усиление первого каскада УПЧ. Резистор R5 и конденсатор С8 выполняют функции развязывающего фильтра.

Предварительный каскад усиления низкой частоты собран по реостатной схеме на транзисторе Т4. Нагрузкой его служит резистор R10. Смещение на базу — автоматическое, через резистор R11.

Выходной каскад выполнен на транзисторе Т5 по схеме с непосредственным включением громкоговорителя Гр1 в коллекторную цепь. Связь между предварительным и выходным каскадом емкостная, через конденсатор С15. Необходимый режим работы транзистора Т5 задается делителем напряжений R12, RI3.

Детали и конструкция

Один из возможных вариантов конструктивного оформления подобного приемника приведен на рис. 2.

В приемнике применен сдвоенный блок конденсаторов С1, С5 от приемника «Нева». На этом блоке размещены четыре подстроенных конденсатора.

При налаживании приемника в случае необходимости каждую пару подстроечных конденсаторов можно соединить параллельно, что позволит увеличить их максимальную емкость до 14 пф.

Катушку L1, состоящую из двух секций, наматывают на плоский ферритовый стержень 600НН размером 65X20X3 мм. Неподвижную секцию располагают непосредственно на стержне, отступя 10 мм от края; она содержит 65 витков провода ЛЭШО 7X0,07 с рядовой намоткой.

Подвижная секция на бумажном каркасе содержит 10 витков того же провода. Такая конструкция позволяет в некоторых пределах изменять индуктивность катушки L1, что бывает необходимо при налаживании приемника.

Катушку связи L2 располагают сверху основной секции L1, она содержит 8 витков провода ЛЭШО 7X0,07.

Катушки L3— L10 наматывают на трехсекционных полистироловых каркасах, которые располагают внутри карбонильных сердечников диаметром 12,3 мм (типа СБ — 12а).

Сначала на каждом из каркасов в одной секции со стороны движения подстроенного сердечника наматывают катушки связи: L4—15 витков, L6 — 20 витков, L8 — 20 витков проводом ПЭЛ 0,15 и L10— 60 витков провода ПЭЛ 0,1.

Затем на соответствующих каркасах во всех трех секциях размещают контурные катушки: L3— 105 витков провода ПЭЛ 0,15 с отводом от четвертого витка, считая от вывода, соединенного с плюсовым проводом питания, L5, L7 и L9— 155 витков провода ПЭЛ 0,1 с отводом ст 90-го витка, считая со стороны вывода, присоединенного к коллекторам транзисторов Т1— ТЗ.

 

Рис. 2. Вид приемника.

Во избежание паразитных связей между контурами катушки контуров промежуточной частоты желательно разместить в экранах. Подобные экраны размером 14X14X13 мм можно изготовить из латуни толщиной 0,35 мм.

Швы экранов пропаивают. В экранах делаются отверстия для подстроечного сердечника и выводов катушек.

Регулятор громкости R9 и выключатель В1 использованы от приемника «Нева» (типа СПЗ-Зб). Громкоговоритель Гр1 изготавливают на базе капсюля ДЭМШ-1.

Учитывая, что этот вопрос неоднократно освещался в радиолюбительской литературе, останавливаться на нем не будем. Укажем лишь, что в громкоговорителе применен бумажный диффузор с диаметром основания 55 мм и высотой 4 мм. Диффузородержатель выполняется из алюминия толщиной 1 мм.

Капсюль и держатель склеивают между собой клеем БФ-2. К верхней части капсюля приклеивают гетинаксовий диск с двумя токонесущими контактами. К этим контактам припаивают выводы от капсюля.

Обший вид собранного громкоговорителя, который крепится к передней крышке приемника, приведен на риг. 3. Сочленение громкоговорителя с выходным каскадом усилителя НЧ осуществляется с помощью пружинящих контактов, установленных на монтажной плате.

Рис. З. Динамик.

Конструктивно приемник состоит из трех частей: монтажной платы с установленными на ней деталями, нижней части футляра и его крышки.

Монтажную плату изготавливают по размеру корпуса из гетинакса или текстолита толщиной 1 — 1,5 мм В ее нижней части делают вырез для источников питания, которые располагают между двумя плоскими пружинами, изготовленными из гартованной латуни.

Футляр склеивают из листового оргстекла толщиной 2,5 мм. С успехом можно использовать футляр от приемника «Нева».

Налаживание схемы

Налаживание приемника начинают с установки режимов по постоянному току, указанных на рис. 1 С этой целью более точно подбирают сопротивления резисторов R12, R11, R6, R4 и R1 и с помощью звукоснимателя проверяют качество работы усилителя НЧ.

Звукосниматель (желательно электромагнитного типа) присоединяют параллельно потенциометру R9. Предварительно отпаивают от него диод и резистор R5 После этого производят настройку усилителя ПЧ.

Это можно сделать, используя либо ламповый приемник, имеющий промежуточную частоту 465 кГц, либо сигнал-генератор. Детекторная цепь предварительно восстанавливается.

Убедившись в работоспособности усилителя ПЧ, переходят к налаживанию преобразовательного каскада — укладке диапазона гетеродина и сопряжению входного и гетеродинного контуров.

Источник: С. Л. Матлин — Радиосхемы (пособие для радиокружков), 1974г.

Супергетеродинный приемник принцип работы

Существует несколько схем построения радиоприемных устройств. Существуют супергетеродинные приемники и прямого усиления. 

• Особенности супергетеродинов
• Способ преобразования частоты
• Детектирование
• Реализация метода при работе приемника
• Практическая схема на триоде
• ПЧ на гептодах
• Процессы, протекающие в схеме
• Модулированные сигналы
• Частота гетеродина
• Промежуточная частота
• Как происходит прием станций
• Структурная схема супергетеродинного радиоприемника. Принцип действия схемы

Особенности супергетеродинов

Вследствие того, что могут возникать паразитные колебания, происходит ограничение возможности усиления высокочастотных колебаний в небольших пределах. Особенно это актуально при построении коротковолновых приемников. В качестве усилителя высоких частот лучше всего использовать резонансные конструкции. Но в них нужно производить полную перенастройку всех колебательных контуров, которые имеются в конструкции, при смене частоты.

Вследствие этого существенно усложняется конструкция радиоприемника.

Но недостатки эти можно устранить, используя метод преобразования принимаемых колебаний в одну стабильную и фиксированную частоту. Причем частота обычно пониженная, это позволяет добиться высокого уровня усиления. Именно на эту частоту происходит настройка резонансного усилителя.

Такая методика используется в современных супергетеродинных приемниках. 

Способ преобразования частоты

А теперь нужно рассмотреть упомянутый выше способ преобразования частоты в радиоприемниках.

Допустим, есть два вида колебаний, частоты у них различные. При сложении этих колебаний появляется биение.

Сигнал при сложении то увеличивается по амплитуде, то уменьшается.

Если обратить внимание на график, который характеризует это явление, то можно увидеть совершенно другой период.

И это период совершения биений. Причем этот период намного больше, чем аналогичная характеристика любого из колебаний, которые складывались.

Соответственно, с частотами все наоборот – у суммы колебаний она меньше.

Частоту биений вычислить достаточно просто. Она равна разности частот колебаний, которые складывались. Причем с увеличением разности повышается частота биений. Отсюда следует, что при выборе относительно большой разницы слагаемых частот получаются высокочастотные биения. Например, есть два колебания – 300 метров (это 1 МГц) и 205 метров (это 1, 46 МГц). При сложении окажется, что частота биения будет 460 кГц или 652 метра.

Детектирование

Но в приемниках супергетеродинного типа обязательно имеется детектор. Биения, которые получаются в результате сложения двух различных колебаний, имеют период. И он полностью соответствует промежуточной частоте. Но это не гармонические колебания промежуточной частоты, чтобы их получить, необходимо осуществить процедуру детектирования. Обратите внимание на то, что из модулированного сигнала детектор выделяет только колебания с модуляционной частотой. А вот в случае с биениями все немного иначе – происходит выделение колебаний так называемой разностной частоты. Она равна разности частот, которые складываются. Такой способ преобразований именуется методом гетеродинирования или смешения.

Реализация метода при работе приемника

Допустим, в контур радиоприемника приходят колебания от радиостанции. Чтобы осуществить преобразования, необходимо создать несколько вспомогательных высокочастотных колебаний. Далее подбирается частота гетеродина. При этом разность слагаемых частот должна быть, например, 460 кГц. Далее нужно произвести сложение колебаний и подать их на лампу-детектор (или полупроводник). При этом получаются разностной частоты колебания (значение 460 кГц) в контуре, соединенном с анодной цепью. Нужно обратить внимание на то, что этот контур настраивается на работу при разностной частоте.

Используя усилитель высоких частот, можно произвести преобразование сигнала. Амплитуда его существенно увеличивается. Усилитель, используемый для этого, сокращенно называют УПЧ (усилитель промежуточной частоты). Его можно встретить во всех приемниках супергетеродинного типа.

Практическая схема на триоде

Для того чтобы произвести преобразование частоты, можно использовать простейшую схему на одной лампе-триоде. Колебания, которые приходят с антенны, посредством катушки попадают на управляющую сетку лампы-детектора. От гетеродина поступает отдельный сигнал, он накладывается поверх основного. В анодной цепи детекторной лампы устанавливается колебательный контур – он настраивается на разностную частоту. При детектировании получаются колебания, которые в дальнейшем усиливаются в УПЧ.

ПЧ на гептодах

Гептод – это лампа с несколькими сетками, катодами и анодами. По сути, это две радиолампы, заключенные в один стеклянный баллон. Электронный поток у этих ламп также общий. В первой лампе происходит возбуждение колебаний – это позволяет избавиться от использования отдельного гетеродина. А вот во второй смешиваются колебания, поступающие от антенны, и гетеродинные. Получаются биения, из них происходит выделение колебаний с разностной частотой.

Обычно лампы на схемах разделяются пунктирной линией. Две нижние сетки соединяются с катодом посредством нескольких элементов – получается классическая схема с обратной связью. А вот управляющая сетка непосредственно гетеродина соединяется с колебательным контуром. При наличии обратной связи происходит возникновение тока и колебаний.

Ток проникает через вторую сетку и происходит перенос колебаний во вторую лампу. Все сигналы, которые приходят от антенны, поступают на четвертую сетку. Сетки № 3 и № 5 между собой соединены внутри цоколя и на них постоянное напряжение. Это своеобразные экраны, расположенные между двумя лампами. В результате получается, что вторая лампа является полностью экранированной. Настройка супергетеродинного приемника, как правило, не требуется. Главное — произвести настройку полосовых фильтров.

Процессы, протекающие в схеме

Ток совершает колебания, создаются они первой лампой. При этом происходит изменение всех параметров второй радиолампы. Именно в ней смешиваются все колебания – от антенны и гетеродина. Происходит генерация колебаний с разностной частотой. В цепь анода включается колебательный контур – он настраивается именно на эту частоту. Далее происходит выделение из тока анода колебаний. И уже после этих процессов происходит подача сигнала на вход УПЧ.

При помощи специальных преобразовательных ламп происходит существенное упрощение конструкции супергетеродина. Количество ламп уменьшается, устраняется несколько трудностей, которые могут возникнуть при работе схемы с использованием отдельного гетеродина. Все, рассмотренное выше, относится к преобразованиям немодулированного колебания (без речи и музыки). Так намного проще рассматривать принцип работы устройства.

Модулированные сигналы

В том случае, когда происходит преобразование модулированного колебания, все делается немного иначе. У колебаний гетеродина постоянная амплитуда. Колебания ПЧ и биения промодулированы, равно как и у несущей. Для превращения модулированного сигнала в звук необходимо произвести еще одно детектирование. Именно по этой причине в супергетеродинных КВ приемниках после осуществления усиления происходит подача сигнала на второй детектор. И только после него сигнал модуляции подается на головной телефон или вход УНЧ (усилителя низкой частоты).

В конструкции УПЧ присутствует один или два каскада резонансного типа. Как правило, применяются настроенные трансформаторы. Причем производится настройка сразу двух обмоток, а не одной. Благодаря этому можно достичь более выгодной формы кривой резонанса. Повышается чувствительность и избирательность приемного устройства. Эти трансформаторы, у которых обмотки настроены, называются полосовыми фильтрами. Они настраиваются при помощи регулируемого сердечника или подстроечного конденсатора. Они настраиваются один раз и в процессе эксплуатации приемника их трогать не нужно.

Частота гетеродина

А теперь давайте рассмотрим простой супергетеродинный приемник на лампе или транзисторе. Можно изменить частоты гетеродина в необходимом диапазоне. И ее нужно подбирать таким образом, чтобы с любыми по частоте колебаниями, которые приходят из антенны, получалось одинаковое значение промежуточной частоты. Когда осуществляется настройка супергетеродина, происходит подгонка частоты усиливаемого колебания под конкретный резонансный усилитель. Получается явное преимущество – нет необходимости настраивать большое количество междуламповых колебательных контуров. Достаточно настроить гетеродинный контур и входной. Происходит существенное упрощение настройки.

Промежуточная частота

Для получения фиксированной ПЧ при работе на любой частоте, которая находится в рабочем диапазоне приемника, необходимо сдвигать колебания гетеродина. Как правило, в супергетеродинных радиоприемниках используется ПЧ, равная 460 кГц. Намного реже используется 110 кГц. Эта частота показывает, на какое значение отличаются диапазоны гетеродина и входного контура.

При помощи резонансного усиления происходит увеличение чувствительности и избирательности устройства. И благодаря использованию преобразования приходящего колебания удается улучшить показатель избирательности. Очень часто две радиостанции, работающие относительно близко (по частоте), мешают друг другу. Такие свойства нужно учитывать, если планируете собрать самодельный супергетеродинный приемник.

Как происходит прием станций

Теперь можно рассмотреть конкретный пример, чтобы понять принцип работы супергетеродинного приемника. Допустим, используется ПЧ, равная 460 кГц. А станция работает на частоте 1 МГц (1000 кГц). И ей мешает слабая станция, которая вещает на частоте 1010 кГц. Разница частот у них 1 %. Для того чтобы добиться ПЧ, равной 460 кГц, необходимо произвести настройку гетеродина на 1,46 МГц. В этом случае мешающая радиостанция выдаст ПЧ, равное всего 450 кГц.

И вот теперь можно увидеть, что сигналы двух станций различаются более чем на 2 %. Два сигнала разбежались, это произошло с помощью применения преобразователей частоты. Прием основной станции упростился, улучшилась избирательность радиоприемника.

Теперь вы знаете все принципы супергетеродинных приемников. В современных радиоприемниках все намного проще — нужно использовать для построения всего одну микросхему. И в ней на кристалле полупроводника собрано несколько устройств — детекторы, гетеродины, усилители ВЧ, НЧ, ПЧ. Остается только добавить колебательный контур и несколько конденсаторов, резисторов. И полноценный приемник собран.

Структурная схема супергетеродинного радиоприемника. Принцип действия схемы

Основным недостатком приемника прямого усиления является сложность перестройки с одной частоты на другую. Выполнить фильтр со стабильными параметрами при его перестройке в диапазоне частот практически невозможно.

При усилении высокочастотного сигнала тоже возникают определенные трудности. Чем выше частота принимаемого сигнала, тем сложнее выполнить усилитель высокой частоты. Его широкополосность тоже приводит к определенным трудностям. Естественно, при развитии микроэлектроники цена этих затрат постепенно снижается, но одновременно осваиваются все более высокочастотные диапазоны.

В качестве второго и основного недостатка приемника прямого усиления можно назвать необходимость построения перестраиваемого узкополосного фильтра, настраиваемого на рабочий сигнал. Требования к этому фильтру получаются противоречивыми. С одной стороны, этот фильтр должен ослаблять соседний канал приема, а с другой стороны не искажать принимаемый сигнал. В результате при необходимости перестройки частоты требуется изменять относительную полосу пропускания фильтра.

где — полоса частот полезного сигнала

fпс — несущая частота полезного сигнала

При увеличении центральной частоты настройки фильтра для сохранения той же самой абсолютной полосы частот приходится одновременно уменьшать относительную полосу пропускания фильтра. Это достигается увеличением добротности входящих в состав фильтра контуров. Учитывая, что при этом необходимо строго следить за соотношением добротностей этих контуров между собой, а также то, что чем выше частота, тем труднее реализовать высокую добротность резонансной цепи, задача становится практически невыполнимой.

Даже в том случае, когда приемник разрабатывается на одну фиксированную частоту, очень трудно обеспечить параметры узкополосного фильтра. На частоте 450 МГц очень трудно (практически невозможно) обеспечить полосу пропускания фильтра, равную 10 кГц при полосе непропускания 25 кГц. При этом минимальная добротность требуется:

Но это для фильтра первого порядка! А нужно как минимум фильтр 8-го порядка. Естественно, что добротность избирательной цепи, равную нескольким сотням тысяч единиц технически выполнить невозможно!

Для того чтобы решить эту проблему, стали разбивать задачу на два этапа — перестройка по диапазону частот, и обеспечение избирательности по соседнему каналу. Для перестройки по частотному диапазону стали использовать перенос спектра на определенную (обычно достаточно низкую) промежуточную частоту. Перенос спектра принимаемых частот осуществляется при помощи следующего тригонометрического преобразования:

тогда напряжение на выходе перемножителя, который часто называется смесителем будет записываться:

Узкополосный фильтр на выходе умножителя легко подавляет одну из этих компонент. Оставшаяся частотная компонента выходного сигнала называется промежуточной частотой. Радиоприемник, работающий по данному принципу получил название супергетеродин. Обычно на выходе смесителя такого радиоприемника выделяется разностная компонента. В этом случае на входе усилителя промежуточной частоты (УПЧ) формируется сигнал, с частотой:

Получается, что при помощи смесителя можно легко перемещать спектр входного сигнала по частоте, изменяя частоту местного генератора — гетеродина.

Процесс перемещения частоты входного сигнала на промежуточную частоту в супергетеродине иллюстрируется рисунком 1.

Рисунок 1 Перенос спектра принимаемого сигнала на промежуточною частоту.

На данном рисунке трапецией показан спектр сигнала, передаваемого в радиоканале. Число, изображенное в трапеции означает номер радиоканала, принятый в системе мобильной радиосвязи. Приемники, выполненные по схеме с переносом полосы радиочастот на промежуточную частоту, получили название супергетеродинов или супергетеродинных приемников. Если перенос осуществляется на нулевую частоту, то такой приемник будет уже называться приемником прямого преобразования. Структурная схема радиоприемника, построенного по схеме супергетеродина с одним преобразованием частоты, приведена на рисунке 2

Рисунок 2. Структурная схема супергетеродинного радиоприемника

В этой схеме гетеродин осуществляет перестройку в диапазоне частот, поэтому его часто выполняют в виде синтезатора частоты, который может настраиваться на ряд фиксированных частот и обладает стабильностью частоты, соответствующей кварцевому генератору или в особенно ответственных случаях атомному эталону частоты.

Для уменьшения требований к фильтру основной избирательности тракт промежуточной частоты выбирается достаточно низкочастотным. Это позволяет обеспечить значительную относительную расстройку частоты соседнего канала по отношению к полосе принимаемого сигнала.

То, что промежуточная частота супергетеродинного приемника является фиксированной, позволяет применить в качестве фильтра промежуточной частоты кварцевый, электромеханический или пьезоэлектрический фильтр. Это обеспечивает высокие электрические характеристики фильтра основной избирательности и высокую стабильность характеристик во времени и в диапазоне температур. Кроме того, такие фильтры в настоящее время являются высокотехнологическими, что позволяет снизить стоимость и уменьшить габариты приемника в целом.

К сожалению, промежуточная частота может быть образована при помощи двух уравнений. При этом результат невозможно отличить друг от друга:

Это приводит к тому, что супергетеродинным приемником могут одновременно приниматься сразу два частотных канала, отстоящих друг от друга на величину 2fпч. Один из этих каналов называется рабочим каналом, а другой — зеркальным. Описанная ситуация иллюстрируется рисунком 3.

Рисунок 3 Процесс образования зеркального канала в супергетеродинном приемнике

Основной способ избавиться от зеркального канала — это подавить его сигнал во входной цепи радиоприемника, иначе говоря, подавление зеркального канала зависит от избирательности входной цепи супергетеродина и относитеьлной расстройки частоты зеркального канала:

Дополнительное подавление зеркального канала может быть обеспечено в смесителе с подавлением зеркального канала. Этот преобразователь частоты реализует одну из следующих тригонометрических формул:

В ряде случаев это схемотехническое решение может позволить уменьшить конкретное значение промежуточной частоты, увеличить глубину подавления зеркального канала или расширить диапазон частот, в котором может быть применена схема супергетеродинного приемника с одним преобразованием частоты.

Требования к избирательности полосового фильтра входной цепи супергетеродинного приемника значительно ниже требований к полосовому фильтру приемника прямого усиления. Это связано с тем, что зеркальный канал отстроен от принимаемой частоты значительно дальше соседнего канала. Чем выше выбирается значение промежуточной частоты, тем ниже будут требования к полосовому фильтру входной цепи. При этом будут возрастать требования к полосовому фильтру промежуточной частоты. Конкретный выбор значения промежуточной частоты позволяет оптимизировать требования, как к тракту промежуточной частоты, так и требования к входной частоте.

При расчете структурной схемы очень важно правильно распределить коэффициенты усиления каждого блока. Как это уже обсуждалось выше, чувствительность приемника определяется уровнем шума каждого из каскадов, однако наибольшее влияние на этот параметр оказывает первый каскад приемника. Для того чтобы последующие каскады не оказывали существенного влияния на чувствительность приемника, можно поднять усиление первого каскада, однако это приведет к возрастанию интермодуляционных искажений, поэтому в большинстве случаев приходится ограничиваться компенсацией потерь в последующих каскадах. Пример распределения коэффициента усиления по каскадам супергетеродинного приемника приведен на рисунке 4.

Рисунок 4 Пример распределения уровней сигнала в структурной схеме супергетеродинного приемника

Разработка структурной схемы является ответственным этапом проектирования радиоприемного устройства. В каждом конкретном случае приходится учитывать особенности принимаемого сигнала и требования к параметрам устройства в целом.

Мы рассматриваем схему приемника цифровых методов модуляции, поэтому при разработке супергетеродинного приемника цифровых видов модуляции следует учитывать особенности переноса полезного сигнала на промежуточную частоту. Полезная информация цифрового сигнала обычно содержится в относительном изменении фазы несущего колебания, но оно приводит к соответствующему приращению частоты:

При этом положительное приращение фазы будет увеличивать частоту принимаемого сигнала, а отрицательное — уменьшать. При преобразовании частоты в супергетеродинном приемнике приращение частоты может, как не изменяться — при преобразовании , так и становиться противоположным — при преобразовании . Этот эффект иллюстрируется рисунком 3. На нем стрелочкой показано, что верхняя и нижняя боковые частоты принимаемого сигнала при переносе на промежуточную частоту меняются местами. При этом знак приращения фазы становится противоположным и передаваемое сообщение искажается. Восстановление переданного сообщения на выходе такого радиоприемника становится невозможным.

Рассмотренное явление может быть учтено на выходе супергетеродинного приемника в квадратурном детекторе. Если поменять местами квадратурные сигналы I и Q, то вращение вектора частоты на выходе квадратурного детектора меняется на прямо противоположное. Теперь переданное сообщение будет принято правильно.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 7 чел.
Средний рейтинг: 4.4 из 5.

Супергетеродинный приемник AA8V 6×2

Супергетеродинный приемник AA8V 6×2 — принципиальная схема и схема Описания

Принципиальная схема и описание цепей

Нажмите на изображение, чтобы увеличить его и получить доступ к
отдельные схемы и принципиальные схемы.

Щелкните здесь, чтобы получить очень высокий схематическое изображение с разрешением, пригодное для печати.

Распечатайте это в ландшафтном режиме с разрешением 600 dpi для достижения наилучших результатов.

Приемник 6×2 Страницы:

Приемник 6×2 — главная страница и Фотографии экстерьера	Принципиальная схема и Описание цепи
Интерьер Фотографии	Выравнивание
Как Работа с приемником 6×2	Детали и Строительство
Грегер Приемник Варны	Механический Строительство

Введение:
Схематическая диаграмма, подобная той, что для приемника 6×2, может показаться очень сначала пугает. Хитрость заключается в том, чтобы разбить цепь на ее отдельные части и работать над каждой частью отдельно. Ниже вы можете нажать по ссылке в списке или щелкните область схематического представления, чтобы перейти к на страницу, где обсуждается эта отдельная схема. Изучая каждую из схемы по отдельности, вы со временем поймете, как вся схема работает. Не торопитесь и получайте удовольствие!

Выберите ссылку ниже:

Радиочастотные цепи	Аудиосхемы	Блок питания Цепи
Ввод Сеть	Первое аудио Усилитель	Первичный переменный ток Цепь
Смеситель	Аудио мощность Усилитель	Мощность пластины Поставка
Местный Осциллятор		Напряжение Регулятор
Кристаллический фильтр		Работает Таблица напряжения
ЕСЛИ Усилитель
Детектор
БФО
Кристаллический калибратор

или

Нажмите на любой Часть схематической диаграммы ниже для информации об этой части Цепь

Нажмите на любую часть схемы выше, чтобы Информация об этой части цепи

Схематическая диаграмма с высоким разрешением, подходящая для печати

Щелкните здесь для очень высокого разрешения принципиальная схема, подходящая для печати.
Распечатайте это в ландшафтном режиме с разрешением 600 dpi для достижения наилучших результатов.

Таблица типовых рабочих напряжений:
Щелкните здесь для просмотра таблицы типовых рабочие напряжения.

---

Назад к доктору Грегу Латте Электротехника и радиолюбительские страницы

---

Вопросы, комментарии и электронная почта

Если у вас есть вопросы или комментарии, вы можете отправить электронное письмо доктору Грегу Латте по адресу [email protected]

Спасибо, что заглянули!

Что такое супергетеродинный приемник? Промежуточная частота и характеристики приемника

Определение : Супергетеродинный приемник работает по принципу гетеродинирования, что просто означает смешение. Это тип приемника, который смешивает частоту принимаемого сигнала с частотой сигнала, генерируемого локальным генератором.

Выход микшера обеспечивает более низкую фиксированную частоту, также известную как промежуточная частота .

Эти приемники называются супергетеродинными приемниками, поскольку частота сигнала, генерируемого гетеродином, больше частоты принимаемого сигнала.

Работа супергетеродинного приемника:

Супергетеродинный приемник, в основном состоящий из следующих компонентов :

• Приемная антенна : Приемная антенна принимает сигнал, отправленный передатчиком. Он отправляет полученный сигнал для дальнейшей обработки.
• РЧ-усилитель : Принятый сигнал подается на каскад РЧ-усилителя для его усиления, так как сигнал ослабляется при передаче на большие расстояния. Он настроен таким образом, что может выбирать нужную несущую частоту и усиливать ее.
• Местный генератор : Эта схема в основном генерирует сигнал с фиксированной частотой, а выходной сигнал затем подается на микшер. Когда мы говорим о AM трансляция система, промежуточная частота 455 кГц это просто означает, что гетеродин должен выбрать такую ​​частоту, которая на 455 кГц выше частоты входящего сигнала.
• Смеситель : Смеситель просто смешивает несущую частоту с частотой сигнала, генерируемого гетеродином.

  Здесь две разные частоты должны быть смешаны, чтобы получить другую частотную составляющую с более низким значением. Теперь первое, что приходит нам на ум, это то, почему микшер выдает более низкое значение частоты, которое представляет собой разницу между двумя частотами. Сумма несущей частоты и частоты гетеродина на выходе смесителя даст частоту изображения, которая рассматривается как тип шума или искажения в сигнале. По этой причине микшер генерирует на выходе разность частот. Эта разностная частота является постоянной величиной независимо от изменений входных данных, известной как промежуточная частота. Постоянная частота на его выходе достигается за счет подстройки емкости . При настройке емкости несколько емкостей располагаются вместе и управляются ручкой управления. Не имеет значения, какая частота входящего сигнала, ВЧ-усилитель и гетеродин должны быть настроены на нее.

• Усилитель ПЧ r: Эта секция в основном усиливает выходной сигнал микшера. Усилитель ПЧ обеспечивает чувствительность (усиление) и избирательность (требование к полосе пропускания) для приемника. Так как он состоит из нескольких трансформаторов, состоящих из пар настроенных цепей. Здесь чувствительность и избирательность одинаковы и не показывают изменений, как в случае приемников TRF, потому что Характеристики усилителя ПЧ не зависят от частоты принимаемого сигнала , так как он работает на промежуточной частоте.

  В связи с этим конструкция системы достаточно проста, чтобы обеспечить постоянную полосу пропускания наряду с высоким коэффициентом усиления. Эта секция имеет узкую полосу пропускания и из-за более низкой полосы пропускания она отклоняет все другие частоты, чтобы снизить риск, создаваемый помехами. характер приема с более низкой пропускной способностью поддерживает супергетеродинные приемники, чтобы обеспечить гораздо лучшую производительность, чем другие типы приемников.

• Демодулятор r: Демодулятор размещается сразу после усилителя ПЧ, чтобы демодулировать сигнал постоянной частоты и извлечь из него сигнал сообщения.
• Аудиоусилитель r: Исходный сигнал подается на аудиоусилитель, который не содержит искажений или шума, чтобы он мог усиливать аудиосигнал до определенного уровня.
• Усилитель мощности : Здесь сигнал дополнительно усиливается до определенного уровня мощности, который может активировать громкоговоритель. Усиленный сигнал, наконец, подается в схему громкоговорителя, которая преобразует электрическую форму сигнала в звуковой сигнал, который может быть услышан слушателями.

Характеристики приемников:

Чувствительность : Проще говоря, это способность усиливать слабый или низкий сигнал. 150 мкВ — это типичное значение чувствительности для небольшого вещания, а 1 мкВ или ниже — для высококачественной связи.

Следующие факторы определяют чувствительность супергетеродинного приемника :

1. Коэффициент усиления радиочастотного усилителя
2. Коэффициент усиления усилителя ПЧ
3. Коэффициент шума приемника

Избирательность : Это способность любой системы решать, является ли сигнал желательным или нежелательным. На высоких частотах избирательность плохая, лучшая избирательность достигается на низких частотах.

Верность : Это способность системы воспроизводить исходный сигнал без искажений. Очень важно получить сигнал хорошего качества. Это гарантирует, что воспроизведенный сигнал должен быть точной копией исходного сигнала.

Преимущества :

• Работает при низком уровне сигнала.
• Микшер обеспечивает работу с фиксированной частотой.