Det finns flera scheman för att konstruera radiomottagare. Dessutom spelar det ingen roll för vilket syfte de används - som en mottagare för sändningsstationer eller en signal i ett kontrollsystem. Det finns superheterodynmottagare och direktförstärkning. I mottagarkretsen för direktförstärkning används endast en typ av oscillationsomvandlare - ibland även den enklaste detektorn. I själva verket är detta en detektormottagare, endast något förbättrad. Om du är uppmärksam på radions design kan du se att först förstärks den högfrekventa signalen och sedan den lågfrekventa signalen (för utmatning till högtalaren).
Features of superheterodynes
På grund av att parasitsvängningar kan förekomma är möjligheten att förstärka högfrekventa svängningar begränsad i liten utsträckning. Detta gäller särskilt när man bygger kortvågsmottagare. Somdiskantförstärkare är bäst att använda resonansdesign. Men de måste göra en fullständig omkonfigurering av alla oscillerande kretsar som finns i designen, när de ändrar frekvensen.
Som ett resultat blir designen av radiomottagaren mycket mer komplicerad, liksom dess användning. Men dessa brister kan elimineras genom att använda metoden för att omvandla de mottagna svängningarna till en stabil och fast frekvens. Dessutom är frekvensen vanligtvis reducerad, vilket gör att du kan uppnå en hög nivå av förstärkning. Det är på denna frekvens som resonansförstärkaren ställs in. Denna teknik används i moderna superheterodynmottagare. Endast en fast frekvens kallas en mellanfrekvens.
Frekvensomvandlingsmetod
Och nu måste vi överväga den ovan nämnda metoden för frekvensomvandling i radiomottagare. Anta att det finns två typer av svängningar, deras frekvenser är olika. När dessa vibrationer läggs ihop visas ett slag. När den läggs till ökar signalen antingen i amplitud eller minskar. Om man uppmärksammar grafen som kännetecknar detta fenomen kan man se en helt annan period. Och detta är beatsperioden. Dessutom är denna period mycket längre än en liknande egenskap hos någon av de fluktuationer som bildades. Följaktligen gäller motsatsen med frekvenser - summan av svängningar har mindre.
Beatfrekvensen är lätt nog att beräkna. Det är lika med skillnaden i frekvenserna för de oscillationer som lades till. Och med en ökningskillnad ökar taktfrekvensen. Det följer att när man väljer en relativt stor skillnad i frekvenstermer erhålls högfrekventa slag. Till exempel finns det två fluktuationer - 300 meter (detta är 1 MHz) och 205 meter (detta är 1,46 MHz). När det läggs till visar det sig att slagfrekvensen blir 460 kHz eller 652 meter.
Detection
Men mottagare av superheterodynetyp har alltid en detektor. De slag som blir resultatet av tillägg av två olika vibrationer har en period. Och det överensstämmer helt med mellanfrekvensen. Men dessa är inte harmoniska svängningar av mellanfrekvensen; för att få dem är det nödvändigt att utföra detekteringsproceduren. Observera att detektorn endast extraherar oscillationer med moduleringsfrekvensen från den modulerade signalen. Men i fallet med beats är allt lite annorlunda - det finns ett urval av svängningar av den så kallade skillnadsfrekvensen. Det är lika med skillnaden i frekvenser som summerar. Denna transformationsmetod kallas metoden för heterodyning eller blandning.
Implementering av metoden när mottagaren är igång
Låt oss anta att svängningar från en radiostation kommer in i radiokretsen. För att utföra transformationer är det nödvändigt att skapa flera extra högfrekventa oscillationer. Därefter väljs den lokala oscillatorfrekvensen. I detta fall bör skillnaden mellan termerna för frekvenserna vara till exempel 460 kHz. Därefter måste du lägga till svängningarna och applicera dem på detektorlampan (eller halvledaren). Detta resulterar i en differensfrekvensoscillation (värde 460 kHz) i en krets ansluten till anodkretsen. Behöver uppmärksammadet faktum att den här kretsen är inställd för att fungera på skillnadsfrekvensen.
Med en högfrekvensförstärkare kan du konvertera signalen. Dess amplitud ökar avsevärt. Förstärkaren som används för detta förkortas IF (Intermediate Frequency Amplifier). Den finns i alla mottagare av superheterodynetyp.
Praktisk triodkrets
För att konvertera frekvensen kan du använda den enklaste kretsen på en enkel triodlampa. Svängningarna som kommer från antennen, genom spolen, faller på detektorlampans kontrollgaller. En separat signal kommer från lokaloscillatorn, den läggs ovanpå huvudoscillatorn. En oscillerande krets är installerad i detektorlampans anodkrets - den är inställd på skillnadsfrekvensen. När de detekteras erhålls oscillationer, som förstärks ytterligare i IF.
Men konstruktioner på radiorör används mycket sällan idag - dessa element är föråldrade, det är problematiskt att få tag i dem. Men det är bekvämt att överväga alla fysiska processer som uppstår i strukturen på dem. Heptoder, triod-heptoder och pentoder används ofta som detektorer. Kretsen på en halvledartriod är mycket lik den där en lampa används. Matningsspänningen är lägre och lindningsdata för induktorerna.
IF på heptoder
Heptod är en lampa med flera galler, katoder och anoder. I själva verket är dessa två radiorör inneslutna i en glasbehållare. Det elektroniska flödet för dessa lampor är också vanligt. PÅden första lampan exciterar svängningar - detta gör att du kan bli av med användningen av en separat lokal oscillator. Men i den andra blandas svängningarna som kommer från antennen och de heterodyna. Slag erhålls, oscillationer med en skillnadsfrekvens separeras från dem.
Vanligtvis är lamporna på diagrammen åtskilda av en prickad linje. De två nedre gallren är anslutna till katoden genom flera element - en klassisk återkopplingskrets erhålls. Men lokaloscillatorns styrnät direkt är anslutet till oscillatorkretsen. Med återkoppling uppstår ström och oscillation.
Strömmen tränger igenom det andra gallret och svängningarna överförs till den andra lampan. Alla signaler som kommer från antennen går till det fjärde nätet. Galler nr 3 och nr 5 är sammankopplade inuti basen och har en konstant spänning på sig. Dessa är märkliga skärmar placerade mellan två lampor. Resultatet är att den andra lampan är helt skärmad. Att ställa in en superheterodynmottagare krävs vanligtvis inte. Huvudsaken är att justera bandpassfiltren.
Processer som äger rum i schemat
Strömmen oscillerar, de skapas av den första lampan. I detta fall ändras alla parametrar för det andra radioröret. Det är i det som alla vibrationer blandas - från antennen och lokaloscillatorn. Oscillationer genereras med en skillnadsfrekvens. En oscillerande krets ingår i anodkretsen - den är avstämd till just denna frekvens. Därefter kommer urvalet frånoscillationsanodström. Och efter dessa processer skickas en signal till ingången på IF.
Med hjälp av speciella konverteringslampor förenklas designen av superheterodynen avsevärt. Antalet rör reduceras, vilket eliminerar flera svårigheter som kan uppstå när man använder en krets med en separat lokal oscillator. Allt som diskuterats ovan hänvisar till transformationerna av den omodulerade vågformen (utan tal och musik). Detta gör det mycket lättare att överväga enhetens funktionsprincip.
Modulerade signaler
I det fall där omvandlingen av den modulerade vågen sker, görs allt lite annorlunda. Den lokala oscillatorns oscillationer har en konstant amplitud. IF-svängningen och slaget är modulerade, liksom bärvågen. För att omvandla den modulerade signalen till ljud krävs ytterligare en detektering. Det är av denna anledning som i superheterodyna HF-mottagare, efter förstärkning, appliceras en signal till den andra detektorn. Och först efter det matas moduleringssignalen till hörlurarna eller ULF-ingången (lågfrekvensförstärkare).
I designen av IF finns det en eller två kaskader av resonanstyp. Som regel används avstämda transformatorer. Dessutom är två lindningar konfigurerade på en gång, och inte en. Som ett resultat kan en mer fördelaktig form av resonanskurvan uppnås. Känsligheten och selektiviteten hos den mottagande anordningen ökas. Dessa transformatorer med avstämda lindningar kallas bandpassfilter. De konfigureras med hjälp avjusterbar kärna eller trimmerkondensator. De konfigureras en gång och behöver inte vidröras när mottagaren används.
LO-frekvens
Låt oss nu titta på en enkel superheterodynmottagare på ett rör eller en transistor. Du kan ändra lokaloscillatorns frekvenser inom det önskade området. Och den måste väljas på ett sådant sätt att med eventuella frekvenssvängningar som kommer från antennen erhålls samma värde på mellanfrekvensen. När superheterodynen är avstämd, justeras frekvensen för den förstärkta svängningen till en specifik resonansförstärkare. Det visar sig vara en klar fördel - det finns inget behov av att konfigurera ett stort antal oscillerande kretsar mellan rören. Det räcker med att justera heterodynekretsen och ingången. Det finns en betydande förenkling av konfigurationen.
Mellanfrekvens
För att erhålla en fast IF när du arbetar vid valfri frekvens som ligger inom mottagarens arbetsområde, är det nödvändigt att skifta oscillationerna för den lokala oscillatorn. Vanligtvis använder superheterodyne radioapparater en IF på 460 kHz. Mycket mindre vanligt förekommande är 110 kHz. Denna frekvens indikerar hur mycket räckvidden för lokaloscillatorn och ingångskretsen skiljer sig åt.
Med hjälp av resonansförstärkning ökas enhetens känslighet och selektivitet. Och tack vare användningen av transformationen av den inkommande oscillationen är det möjligt att förbättra selektivitetsindexet. Mycket ofta fungerar två radiostationer relativt nära (enligtfrekvens), stör varandra. Sådana egenskaper måste beaktas om du planerar att montera en hemmagjord superheterodynmottagare.
Hur stationer tas emot
Nu kan vi titta på ett specifikt exempel för att förstå hur en superheterodyne-mottagare fungerar. Låt oss säga att en IF lika med 460 kHz används. Och stationen arbetar med en frekvens på 1 MHz (1000 kHz). Och hon hindras av en svag station som sänder på en frekvens på 1010 kHz. Deras frekvensskillnad är 1%. För att uppnå en IF lika med 460 kHz är det nödvändigt att ställa in lokaloscillatorn till 1,46 MHz. I det här fallet kommer den störande radion att mata ut en IF på endast 450 kHz.
Och nu kan du se att signalerna från de två stationerna skiljer sig med mer än 2 %. Två signaler flydde, detta skedde genom användning av frekvensomriktare. Mottagningen av huvudstationen har förenklats och radions selektivitet har förbättrats.
Nu känner du till alla principer för superheterodyne-mottagare. I moderna radioapparater är allt mycket enklare - du behöver bara använda ett chip för att bygga. Och i den är flera enheter monterade på en halvledarkristall - detektorer, lokala oscillatorer, RF, LF, IF-förstärkare. Det återstår bara att lägga till en oscillerande krets och några kondensatorer, motstånd. Och en komplett mottagare är monterad.
