Existuje niekoľko schém na konštrukciu rádiových prijímačov. Navyše nezáleží na tom, na aký účel sa používajú - ako prijímač vysielacích staníc alebo signálu v súprave riadiaceho systému. Existujú superheterodynné prijímače a priame zosilnenie. V obvode prijímača priameho zosilnenia sa používa iba jeden typ oscilačného meniča - niekedy dokonca najjednoduchší detektor. V skutočnosti ide o detektorový prijímač, len mierne vylepšený. Ak venujete pozornosť dizajnu rádia, môžete vidieť, že najskôr sa zosilní vysokofrekvenčný signál a potom nízkofrekvenčný signál (pre výstup do reproduktora).
Vlastnosti superheterodyn
Vzhľadom na to, že sa môžu vyskytnúť parazitné oscilácie, možnosť zosilnenia vysokofrekvenčných oscilácií je v malej miere obmedzená. To platí najmä pri stavbe krátkovlnných prijímačov. Akovýškový zosilňovač je najlepšie použiť rezonančné konštrukcie. Pri zmene frekvencie však musia vykonať kompletnú rekonfiguráciu všetkých oscilačných obvodov, ktoré sú v návrhu.
Výsledkom je, že návrh rádiového prijímača sa stáva oveľa komplikovanejším, ako aj jeho použitie. Ale tieto nedostatky je možné odstrániť použitím metódy prevodu prijatých kmitov na jednu stabilnú a pevnú frekvenciu. Okrem toho je frekvencia zvyčajne znížená, čo vám umožňuje dosiahnuť vysokú úroveň zisku. Práve na túto frekvenciu je naladený rezonančný zosilňovač. Táto technika sa používa v moderných superheterodynových prijímačoch. Iba pevná frekvencia sa nazýva medzifrekvencia.
Metóda konverzie frekvencie
A teraz musíme zvážiť vyššie uvedený spôsob frekvenčnej konverzie v rádiových prijímačoch. Predpokladajme, že existujú dva typy kmitov, ich frekvencie sú rôzne. Keď sa tieto vibrácie spočítajú, objaví sa úder. Po pridaní sa amplitúda signálu buď zvýši, alebo zníži. Ak si dáte pozor na graf, ktorý charakterizuje tento jav, môžete vidieť úplne iné obdobie. A toto je obdobie beatov. Okrem toho je toto obdobie oveľa dlhšie ako podobná charakteristika ktoréhokoľvek z výkyvov, ktoré sa vytvorili. Opak je teda pravdou s frekvenciami - súčet oscilácií má menej.
Frekvencia úderov sa dá vypočítať dosť jednoducho. Rovná sa rozdielu vo frekvenciách oscilácií, ktoré boli pridané. A s nárastomrozdiel, frekvencia úderov sa zvyšuje. Z toho vyplýva, že pri výbere relatívne veľkého rozdielu vo frekvenčných podmienkach sa získajú vysokofrekvenčné údery. Napríklad existujú dve fluktuácie - 300 metrov (to je 1 MHz) a 205 metrov (to je 1,46 MHz). Po pridaní sa ukáže, že tepová frekvencia bude 460 kHz alebo 652 metrov.
Detekcia
Prijímače superheterodynového typu však vždy majú detektor. Údery, ktoré sú výsledkom pridania dvoch rôznych vibrácií, majú periódu. A je plne v súlade so strednou frekvenciou. Nejde však o harmonické kmity medzifrekvencie, na ich získanie je potrebné vykonať detekčný postup. Upozorňujeme, že detektor extrahuje z modulovaného signálu iba oscilácie s modulačnou frekvenciou. No v prípade taktov je všetko trochu inak – je tu výber kmitov takzvanej rozdielovej frekvencie. Rovná sa rozdielu frekvencií, ktoré sa sčítavajú. Táto metóda transformácie sa nazýva metóda heterodyny alebo miešania.
Implementácia metódy, keď je prijímač spustený
Predpokladajme, že do rádiového okruhu prichádzajú oscilácie z rádiovej stanice. Na uskutočnenie transformácií je potrebné vytvoriť niekoľko pomocných vysokofrekvenčných kmitov. Ďalej sa zvolí frekvencia lokálneho oscilátora. V tomto prípade by rozdiel medzi členmi frekvencií mal byť napríklad 460 kHz. Ďalej je potrebné pridať oscilácie a aplikovať ich na lampu detektora (alebo polovodič). To má za následok osciláciu rozdielovej frekvencie (hodnota 460 kHz) v obvode pripojenom k anódovému obvodu. Treba venovať pozornosťskutočnosť, že tento obvod je naladený tak, aby pracoval na rozdielovej frekvencii.
Pomocou vysokofrekvenčného zosilňovača môžete konvertovať signál. Jeho amplitúda sa výrazne zvyšuje. Zosilňovač, ktorý sa na to používa, sa označuje skratkou IF (Intermediate Frequency Amplifier). Nachádza sa vo všetkých prijímačoch superheterodynového typu.
Praktický obvod triódy
Na konverziu frekvencie môžete použiť najjednoduchší obvod na jednej triódovej lampe. Oscilácie, ktoré prichádzajú z antény cez cievku, dopadajú na riadiacu mriežku lampy detektora. Samostatný signál pochádza z lokálneho oscilátora, je superponovaný na hlavný. V anódovom obvode lampy detektora je inštalovaný oscilačný obvod - je naladený na rozdielovú frekvenciu. Pri detekcii sa získajú oscilácie, ktoré sú ďalej zosilnené v IF.
Konštrukcie na rádiových trubiciach sa však dnes používajú veľmi zriedkavo - tieto prvky sú zastarané, je problematické ich zohnať. Je však vhodné zvážiť všetky fyzikálne procesy, ktoré sa vyskytujú v štruktúre na nich. Ako detektory sa často používajú heptódy, trióda-heptódy a pentódy. Obvod na polovodičovej trióde je veľmi podobný tomu, v ktorom sa používa lampa. Napájacie napätie je nižšie a údaje vinutia tlmiviek.
IF na heptódach
Heptode je lampa s niekoľkými mriežkami, katódami a anódami. V skutočnosti ide o dve rádiové trubice uzavreté v jednej sklenenej nádobe. Bežný je aj elektronický tok týchto svietidiel. ATprvá lampa budí oscilácie - to vám umožní zbaviť sa použitia samostatného lokálneho oscilátora. Ale v druhom sa zmiešavajú kmity prichádzajúce z antény a heterodynové. Získajú sa údery, oddelia sa od nich oscilácie s rozdielovou frekvenciou.
Lampy na obrázkoch sú zvyčajne oddelené bodkovanou čiarou. Dve spodné mriežky sú spojené s katódou niekoľkými prvkami - získa sa klasický spätnoväzbový obvod. Ale riadiaca mriežka priamo miestneho oscilátora je pripojená k oscilačnému obvodu. So spätnou väzbou dochádza k prúdu a oscilácii.
Prúd preniká cez druhú mriežku a oscilácie sa prenášajú do druhej lampy. Všetky signály, ktoré prichádzajú z antény, idú do štvrtej mriežky. Mriežky č. 3 a č. 5 sú vo vnútri základne prepojené a je na nich konštantné napätie. Sú to zvláštne obrazovky umiestnené medzi dvoma lampami. Výsledkom je, že druhá lampa je úplne tienená. Ladenie superheterodynného prijímača sa zvyčajne nevyžaduje. Hlavná vec je upraviť pásmové filtre.
Procesy prebiehajúce v schéme
Prúd osciluje, vytvára ich prvá lampa. V tomto prípade sa zmenia všetky parametre druhej rádiovej trubice. Práve v ňom sú zmiešané všetky vibrácie - z antény a lokálneho oscilátora. Oscilácie sú generované s rozdielnou frekvenciou. V anódovom obvode je zahrnutý oscilačný obvod - je naladený na túto konkrétnu frekvenciu. Ďalej nasleduje výber zoscilačný anódový prúd. A po týchto procesoch sa na vstup IF odošle signál.
Pomocou špeciálnych konvertorových lámp je dizajn superheterododynu výrazne zjednodušený. Počet elektrónok je znížený, čím sa eliminuje niekoľko ťažkostí, ktoré môžu nastať pri prevádzke obvodu pomocou samostatného lokálneho oscilátora. Všetko diskutované vyššie sa týka transformácií nemodulovaného tvaru vlny (bez reči a hudby). Vďaka tomu je oveľa jednoduchšie zvážiť princíp fungovania zariadenia.
Modulované signály
V prípade, že dôjde ku konverzii modulovanej vlny, všetko sa robí trochu inak. Kmity lokálneho oscilátora majú konštantnú amplitúdu. IF oscilácia a rytmus sú modulované, rovnako ako nosič. Na premenu modulovaného signálu na zvuk je potrebná ešte jedna detekcia. Z tohto dôvodu je v superheterodynných HF prijímačoch po zosilnení signál privedený na druhý detektor. A až potom sa modulačný signál privádza do slúchadiel alebo do vstupu ULF (nízkofrekvenčný zosilňovač).
V konštrukcii IF je jedna alebo dve kaskády rezonančného typu. Spravidla sa používajú ladené transformátory. Okrem toho sú naraz nakonfigurované dve vinutia a nie jedno. Vďaka tomu možno dosiahnuť výhodnejší tvar rezonančnej krivky. Zvýši sa citlivosť a selektivita prijímacieho zariadenia. Tieto transformátory s ladeným vinutím sa nazývajú pásmové filtre. Sú konfigurované pomocounastaviteľný jadrový alebo trimovací kondenzátor. Konfigurujú sa raz a nie je potrebné sa ich dotýkať počas prevádzky prijímača.
LO frekvencia
Teraz sa pozrime na jednoduchý superheterodynový prijímač na elektrónke alebo tranzistore. Frekvencie lokálneho oscilátora môžete zmeniť v požadovanom rozsahu. A musí byť zvolený tak, aby pri akýchkoľvek frekvenčných osciláciách, ktoré prichádzajú z antény, sa získala rovnaká hodnota medzifrekvencie. Keď je superheterodyn naladený, frekvencia zosilneného kmitania sa nastaví na konkrétny rezonančný zosilňovač. Ukazuje sa jasná výhoda - nie je potrebné konfigurovať veľké množstvo medzitrubkových oscilačných obvodov. Stačí upraviť heterodynový obvod a vstup. Došlo k výraznému zjednodušeniu nastavenia.
Stredná frekvencia
Na získanie pevného IF pri prevádzke na akejkoľvek frekvencii, ktorá je v prevádzkovom rozsahu prijímača, je potrebné posunúť oscilácie lokálneho oscilátora. Typicky superheterodynné rádiá používajú IF 460 kHz. Oveľa menej bežne používané je 110 kHz. Táto frekvencia udáva, o koľko sa rozsahy lokálneho oscilátora a vstupného obvodu líšia.
Pomocou rezonančného zosilnenia sa zvyšuje citlivosť a selektivita zariadenia. A vďaka použitiu transformácie prichádzajúcej oscilácie je možné zlepšiť index selektivity. Veľmi často fungujú dve rádiové stanice relatívne blízko (podľafrekvencia), navzájom sa rušia. Takéto vlastnosti musíte vziať do úvahy, ak plánujete zostaviť domáci superheterodynový prijímač.
Ako sa prijímajú stanice
Teraz sa môžeme pozrieť na konkrétny príklad, aby sme pochopili, ako funguje superheterodynový prijímač. Povedzme, že sa použije IF rovný 460 kHz. A stanica pracuje na frekvencii 1 MHz (1000 kHz). A prekáža jej slabá stanica, ktorá vysiela na frekvencii 1010 kHz. Ich frekvenčný rozdiel je 1%. Aby sa dosiahol IF rovný 460 kHz, je potrebné naladiť lokálny oscilátor na 1,46 MHz. V tomto prípade bude rušiace rádio vysielať IF iba 450 kHz.
A teraz môžete vidieť, že signály týchto dvoch staníc sa líšia o viac ako 2%. Dva signály utiekli, stalo sa to pomocou frekvenčných meničov. Príjem hlavnej stanice sa zjednodušil a zlepšila sa selektivita rádia.
Teraz poznáte všetky princípy superheterodynových prijímačov. V moderných rádiách je všetko oveľa jednoduchšie - na zostavenie musíte použiť iba jeden čip. A v ňom je na polovodičovom kryštáli zostavených niekoľko zariadení - detektory, lokálne oscilátory, RF, LF, IF zosilňovače. Zostáva len pridať oscilačný obvod a niekoľko kondenzátorov, odporov. A kompletný prijímač je zostavený.
