Супергетеродинный приемник использует микширование сигналов для преобразования входного радиосигнала в устойчивую промежуточную частоту (ПЧ), с которой легче работать, чем с исходным радиосигналом, имеющим другую частоту, в зависимости от радиостанции. Затем сигнал ПЧ усиливается полосой усилителей ПЧ и затем подается в детектор, который выводит аудиосигнал в усилитель звука, который питает динамик. В этой статье мы узнаем о работе супергетеродинного AM-приемника или, для краткости, супергетера с помощью блок-схемы.
Большинство имеющихся сегодня AM-приемников относятся к супергетеродинному типу, поскольку они позволяют использовать фильтры высокой селективности в каскадах промежуточной частоты (ПЧ) и обладают высокой чувствительностью (могут использоваться внутренние ферритовые стержневые антенны) благодаря фильтрам в каскаде ПЧ, которые помогает им избавиться от нежелательных радиочастотных сигналов. Кроме того, полоса усилителя ПЧ обеспечивает высокое усиление, хороший сильный отклик сигнала благодаря использованию автоматической регулировки усиления в усилителях и простоте эксплуатации (регулирует только громкость, переключатель мощности и ручку настройки).
Блок-схема супергетеродинного AM-приемника
Чтобы понять, как это работает, давайте взглянем на блок- схему супергетеродинного AM-приемника, которая показана ниже.
Как вы можете видеть, блок-схема состоит из 11 различных этапов, каждый этап имеет определенную функцию, которая объясняется ниже.
- ВЧ-фильтр: первый блок представляет собой комбинацию ферритовой стержневой антенной катушки и переменного конденсатора, которая служит двум целям: РЧ-сигнал индуцируется в катушке, а параллельный конденсатор регулирует ее резонансную частоту, поскольку ферритовые антенны получают лучшее, когда резонансная частота катушка и конденсатор равны несущей частоте станции - таким образом, он действует как входной фильтр приемника.
- Гетеродинный локальный осциллятор: второй блок - гетеродин, также известный как гетеродин (LO). Устанавливается частота гетеродина, поэтому сумма или разность частоты РЧ-сигнала и частоты гетеродина равна ПЧ, используемой в приемнике (обычно около 455 кГц).
- Смеситель: Третий блок - смеситель, РЧ-сигнал и гетеродин подаются в смеситель для получения требуемой ПЧ. Смесители, имеющиеся в обычных приемниках AM, выводят сумму, разницу частот гетеродина и RF, а также сами сигналы гетеродина и RF. Чаще всего в простых транзисторных радиоприемниках гетеродин и смеситель выполняются на одном транзисторе. В более качественных приемниках и в приемниках, использующих специальные интегральные схемы, таких как TCA440, эти каскады разделены, что обеспечивает более чувствительный прием, поскольку смеситель выводит только суммарную и разностную частоты. В смесителях гетеродина с одним транзистором транзистор работает как генератор Армстронга с общей базой, и РЧ, снимаемое с катушки, намотанной на ферритовый стержень, отдельной от катушки резонансного контура, подается на базу.На частотах, отличных от резонансной частоты резонансного контура антенны, он имеет низкий импеданс, поэтому основание остается заземленным для сигнала гетеродина, но не для входного сигнала, так как антенный контур имеет параллельный резонансный тип (низкий импеданс на частотах, отличающихся друг от друга). от резонанса, почти бесконечный импеданс на резонансной частоте).
- Первый фильтр ПЧ: четвертый блок - это первый фильтр ПЧ. В большинстве АМ-приемников это резонансный контур, помещенный в коллектор транзистора смесителя с резонансной частотой, равной частоте ПЧ. Его цель - отфильтровать все сигналы с частотой, отличной от частоты ПЧ, потому что эти сигналы являются нежелательными продуктами микширования и не несут аудиосигнал станции, которую мы хотим слушать.
- Первый усилитель ПЧ: пятый блок - это первый усилитель ПЧ. Коэффициенты усиления от 50 до 100 на каждом каскаде ПЧ являются общими, если усиление слишком велико, могут иметь место искажения, а если усиление слишком велико, фильтры ПЧ расположены слишком близко друг к другу и не экранированы должным образом, могут иметь место паразитные колебания. Усилитель управляется напряжением AGC (Automatic Gain Control) от демодулятора. АРУ снижает коэффициент усиления каскада, в результате чего выходной сигнал остается примерно одинаковым, независимо от амплитуды входного сигнала. В транзисторных AM-приемниках сигнал АРУ чаще всего подается на базу и имеет отрицательное напряжение - в NPN-транзисторах, понижая напряжение смещения базы, уменьшается усиление.
- Второй фильтр ПЧ: Шестой блок является вторым фильтром ПЧ, как и первый, это резонансный контур, размещенный в коллекторе транзистора. Он пропускает только сигналы ПЧ - улучшая селективность.
- Второй усилитель ПЧ: седьмой блок - это второй усилитель ПЧ, он практически такой же, как и первый усилитель ПЧ, за исключением того, что он не управляется АРУ, так как наличие слишком большого количества управляемых каскадов АРУ увеличивает искажения.
- Третий фильтр ПЧ: восьмой блок является третьим фильтром ПЧ, как и первый, а второй - это резонансный контур, помещенный в коллектор транзистора. Он пропускает только сигналы ПЧ - улучшая селективность. Он подает сигнал ПЧ на детектор.
- Детектор: Девятый блок - это детектор, обычно в виде германиевого диода или транзистора с диодным соединением. Он демодулирует AM, выпрямляя IF. На его выходе присутствует сильная составляющая пульсаций ПЧ, которая отфильтровывается резисторно-конденсаторным фильтром нижних частот, поэтому остается только составляющая AF, она подается на аудиоусилитель. Аудиосигнал дополнительно фильтруется для обеспечения напряжения АРУ, как в обычном источнике питания постоянного тока.
- Усилитель звука: Десятый блок - усилитель звука; он усиливает аудиосигнал и передает его на динамик. Между детектором и усилителем звука используется потенциометр регулировки громкости.
- Динамик: последний блок - это динамик (обычно 8 Ом, 0,5 Вт), который выводит звук на пользователя. Динамик иногда подключается к аудиоусилителю через разъем для наушников, который отключает динамик при подключении наушников.
Схема супергетеродинного приемника AM
Теперь, когда мы знаем основные функции супергетеродинного приемника, давайте взглянем на типичную принципиальную схему супергетеродинного приемника. Схема ниже представляет собой пример простой транзисторной радиосхемы, построенной с использованием сверхчувствительного транзистора TR830 от Sony.
Схема может показаться сложной на первый взгляд, но если мы сравним ее с блок-схемой, которую мы узнали ранее, она становится простой. Итак, давайте разделим каждую часть схемы, чтобы объяснить ее работу.
Антенна и смеситель - L1 - ферритовая стержневая антенна, она образует резонансный контур с параллельно включенными переменными конденсаторами С2-1 и С1-1. Вторичная обмотка соединена с базой смесительного транзистора X1. Сигнал гетеродина подается на эмиттер от гетеродина C5. Выходной IF снимается с коллектора с помощью IFT1, катушка подключается к коллектору в виде автотрансформатора, потому что, если бы резонансный контур был подключен непосредственно между коллектором и Vcc, транзистор значительно загрузил бы схему, и полоса пропускания была бы слишком высокий - около 200 кГц. Это нажатие снижает полосу пропускания до 30 кГц.
LO - Стандартный генератор Армстронга с общей базой, C1-2 настраивается вместе с C1-1, чтобы разница частот гетеродина и RF всегда составляла 455 кГц. Частота гетеродина определяется L2 и общей емкостью конденсаторов C1-2 и C2-2, последовательно соединенных с C8. L2 обеспечивает обратную связь для колебаний от коллектора к эмиттеру. База имеет ВЧ заземление.
X3 - первый усилитель ПЧ. Чтобы использовать трансформатор для питания базы транзисторного усилителя, мы помещаем вторичную обмотку между базой и смещением и помещаем разделительный конденсатор между смещением и вторичной обмоткой трансформатора, чтобы замкнуть цепь для сигнала. Это более эффективное решение, чем подача сигнала через конденсатор связи на базу, подключенную непосредственно к резисторам смещения.
TM - это измеритель уровня сигнала, измеряющий ток, протекающий в усилитель ПЧ, поскольку более высокие входные сигналы вызывают прохождение большего тока через трансформатор промежуточной частоты во второй усилитель ПЧ, увеличивая ток питания усилителя ПЧ, который измеряет измеритель. C14 фильтрует напряжение питания вместе с R9 (за пределами экрана), так как в катушке измерителя TM может быть индуцирован высокочастотный шум и гул электрической сети.
X4 - второй усилитель ПЧ, смещение фиксировано, установленное R10 и R11, C15 - заземление базы для сигналов ПЧ; он подключен к разъединенному R12, чтобы обеспечить отрицательную обратную связь для уменьшения искажений, все остальное такое же, как в первом усилителе.
D - детектор. Он демодулирует промежуточную частоту и подает отрицательное напряжение АРУ. Используются германиевые диоды, поскольку их прямое напряжение в два раза ниже, чем у кремниевых диодов, что приводит к более высокой чувствительности приемника и меньшим искажениям звука / R13, C18 и C19 образуют звуковой фильтр нижних частот с топологией PI, в то время как R7 регулирует силу АРУ и формирует фильтр нижних частот с C10, который фильтрует напряжение АРУ как из сигнала промежуточной, так и из AF.
X5 - это предусилитель звука, R4 регулирует громкость, а C22 обеспечивает отрицательную обратную связь на более высоких частотах, обеспечивая дополнительную фильтрацию нижних частот. X6 - драйвер силового каскада. S2 и C20 образуют схему регулировки тембра - при нажатии переключателя C20 заземляет более высокие звуковые частоты, действуя как грубый фильтр нижних частот, это было важно в ранних AM-радиоприемниках, поскольку динамики имели очень плохие низкочастотные характеристики и полученный звук звучал « оловянный ». Отрицательная обратная связь с выхода подается на эмиттерную цепь транзистора драйвера.
T1 инвертирует фазу сигналов, поступающих на базу X7, по сравнению с фазой на базе X8, T2 превращает полуволны тока каждого транзистора обратно в полную форму волны и сопоставляет более высокий импеданс транзисторного усилителя (200 Ом) с 8 -ом динамик. Один транзистор потребляет ток, когда входной сигнал имеет положительную форму волны, а другой - когда форма волны отрицательная. R26 и C29 обеспечивают отрицательную обратную связь, уменьшая искажения и улучшая качество звука и частотную характеристику. J и SP соединены таким образом, что динамик отключается при подключении наушников. Аудиоусилитель обеспечивает мощность около 100 мВт, достаточную для всей комнаты.