Postoji nekoliko šema za izradu radio prijemnika. Štaviše, nije važno u koju svrhu se koriste - kao prijemnik radiodifuznih stanica ili signal u kompletu upravljačkog sistema. Postoje superheterodinski prijemnici i direktno pojačanje. U krugu prijemnika s direktnim pojačavanjem koristi se samo jedan tip oscilacionog pretvarača - ponekad čak i najjednostavniji detektor. Zapravo, ovo je detektorski prijemnik, samo malo poboljšan. Ako obratite pažnju na dizajn radija, možete vidjeti da se prvo pojačava visokofrekventni signal, a zatim niskofrekventni (za izlaz na zvučnik).
Karakteristike superheterodina
Zbog činjenice da se mogu pojaviti parazitske oscilacije, mogućnost pojačanja visokofrekventnih oscilacija je ograničena u maloj mjeri. Ovo se posebno odnosi na izradu kratkotalasnih prijemnika. AsVisokotonsko pojačalo je najbolje koristiti rezonantne dizajne. Ali oni moraju napraviti potpunu rekonfiguraciju svih oscilatornih kola koja su u projektu, prilikom promjene frekvencije.
Kao rezultat toga, dizajn radio prijemnika postaje mnogo komplikovaniji, kao i njegova upotreba. Ali ovi nedostaci se mogu otkloniti korištenjem metode pretvaranja primljenih oscilacija u jednu stabilnu i fiksnu frekvenciju. Štaviše, frekvencija se obično smanjuje, što vam omogućava da postignete visok nivo pojačanja. Na ovoj frekvenciji se podešava rezonantno pojačalo. Ova tehnika se koristi u modernim superheterodinskim prijemnicima. Samo fiksna frekvencija se zove međufrekvencija.
Metoda konverzije frekvencije
A sada trebamo razmotriti gore spomenuti metod konverzije frekvencije u radio prijemnicima. Pretpostavimo da postoje dvije vrste oscilacija, njihove frekvencije su različite. Kada se ove vibracije saberu, pojavljuje se ritam. Kada se doda, signal se ili povećava u amplitudi ili smanjuje. Ako obratite pažnju na grafikon koji karakteriše ovaj fenomen, možete vidjeti potpuno drugačiji period. A ovo je period ritmova. Štaviše, ovaj period je mnogo duži od slične karakteristike bilo koje od formiranih fluktuacija. Shodno tome, suprotno je istina sa frekvencijama - zbir oscilacija je manji.
Učestalost otkucaja je dovoljno lako izračunati. Jednaka je razlici u frekvencijama oscilacija koje su sabrane. I to sa povećanjemrazlika, frekvencija otkucaja se povećava. Iz toga slijedi da se odabirom relativno velike razlike u frekvencijskim terminima dobijaju visokofrekventni otkucaji. Na primjer, postoje dvije fluktuacije - 300 metara (ovo je 1 MHz) i 205 metara (ovo je 1,46 MHz). Kada se doda, ispada da će frekvencija otkucaja biti 460 kHz ili 652 metra.
Detekcija
Ali prijemnici superheterodinskog tipa uvijek imaju detektor. Otkucaji koji nastaju dodavanjem dvije različite vibracije imaju period. I potpuno je u skladu sa srednjom frekvencijom. Ali to nisu harmonijske oscilacije međufrekvencije, da bi se one dobile potrebno je provesti postupak detekcije. Imajte na umu da detektor izdvaja samo oscilacije sa frekvencijom modulacije iz moduliranog signala. Ali u slučaju otkucaja, sve je malo drugačije - postoji izbor oscilacija takozvane razlike frekvencije. Jednaka je razlici u frekvencijama koje se zbrajaju. Ova metoda transformacije se naziva metodom heterodiniranja ili miješanja.
Implementacija metode kada prijemnik radi
Pretpostavimo da oscilacije iz radio stanice dolaze u radio kolo. Za izvođenje transformacija potrebno je stvoriti nekoliko pomoćnih visokofrekventnih oscilacija. Zatim se bira frekvencija lokalnog oscilatora. U ovom slučaju, razlika između termina frekvencija bi trebala biti, na primjer, 460 kHz. Zatim morate dodati oscilacije i primijeniti ih na detektorsku lampu (ili poluvodič). Ovo rezultira oscilacijom razlike frekvencije (vrijednost 460 kHz) u kolu spojenom na anodno kolo. Treba obratiti pažnju načinjenica da je ovo kolo podešeno da radi na frekvenciji razlike.
Koristeći visokofrekventno pojačalo, možete konvertovati signal. Njegova amplituda se značajno povećava. Pojačalo koje se koristi za ovo je skraćeno IF (Intermediate Frequency Amplifier). Može se naći u svim prijemnicima superheterodinskog tipa.
Praktično kolo trioda
Da biste pretvorili frekvenciju, možete koristiti najjednostavnije kolo na jednoj triodnoj lampi. Oscilacije koje dolaze iz antene, kroz zavojnicu, padaju na kontrolnu rešetku detektorske lampe. Odvojeni signal dolazi od lokalnog oscilatora, postavljen je na vrh glavnog. U anodnom krugu detektorske lampe ugrađen je oscilatorni krug - podešen je na frekvenciju razlike. Kada se detektuju, dobijaju se oscilacije, koje se dalje pojačavaju u IF.
Ali konstrukcije na radio cijevima se danas koriste vrlo rijetko - ovi elementi su zastarjeli, problematično ih je nabaviti. Ali prikladno je razmotriti sve fizičke procese koji se događaju u strukturi na njima. Heptode, triode-heptode i pentode se često koriste kao detektori. Krug na poluvodičkoj triodi je vrlo sličan onom u kojem se koristi lampa. Napon napajanja je manji i podaci namotaja induktora.
IF na heptodima
Heptode je lampa sa nekoliko rešetki, katoda i anoda. Zapravo, to su dvije radio cijevi zatvorene u jednoj staklenoj posudi. Elektronski protok ovih lampi je takođe uobičajen. ATprva lampa pobuđuje oscilacije - to vam omogućava da se riješite upotrebe zasebnog lokalnog oscilatora. Ali u drugom se miješaju oscilacije koje dolaze od antene i heterodina. Dobijaju se otkucaji, od njih se odvajaju oscilacije sa različitom frekvencijom.
Obično su lampe na dijagramima odvojene isprekidanom linijom. Dvije donje rešetke su spojene na katodu preko nekoliko elemenata - dobija se klasično kolo povratne sprege. Ali kontrolna mreža direktno lokalnog oscilatora povezana je s oscilatornim krugom. Uz povratnu informaciju, dolazi do struje i oscilacija.
Struja prodire kroz drugu mrežu i oscilacije se prenose na drugu lampu. Svi signali koji dolaze sa antene idu u četvrtu mrežu. Mreže br. 3 i br. 5 su međusobno povezane unutar baze i na njima je konstantan napon. To su neobični ekrani smješteni između dvije lampe. Rezultat je da je druga lampa potpuno zaštićena. Podešavanje superheterodinskog prijemnika obično nije potrebno. Glavna stvar je podesiti propusne filtere.
Procesi koji se odvijaju u šemi
Struja oscilira, stvara ih prva lampa. U tom slučaju se mijenjaju svi parametri druge radio cijevi. U njemu se miješaju sve vibracije - od antene i lokalnog oscilatora. Oscilacije se generiraju s različitom frekvencijom. U anodni krug je uključen oscilatorni krug - podešen je na ovu određenu frekvenciju. Slijede izbor izoscilirajuća anodna struja. I nakon ovih procesa, signal se šalje na ulaz IF.
Uz pomoć specijalnih lampi za pretvaranje, dizajn superheterodina je značajno pojednostavljen. Broj cijevi je smanjen, eliminirajući nekoliko poteškoća koje se mogu pojaviti pri radu kruga pomoću posebnog lokalnog oscilatora. Sve što je gore razmotreno odnosi se na transformacije nemoduliranog talasnog oblika (bez govora i muzike). Ovo znatno olakšava razmatranje principa rada uređaja.
Modulirani signali
U slučaju da dođe do konverzije modulisanog talasa, sve se radi malo drugačije. Oscilacije lokalnog oscilatora imaju konstantnu amplitudu. IF oscilacija i otkucaji su modulirani, kao i nosilac. Da bi se modulirani signal pretvorio u zvuk, potrebna je još jedna detekcija. Iz tog razloga se kod superheterodinskih HF prijemnika, nakon pojačanja, signal primjenjuje na drugi detektor. I tek nakon toga, modulacijski signal se dovodi do slušalica ili ULF ulaza (pojačalo niske frekvencije).
U dizajnu IF-a postoje jedna ili dvije kaskade rezonantnog tipa. U pravilu se koriste podešeni transformatori. Štaviše, dva namota su konfigurirana odjednom, a ne jedan. Kao rezultat, može se postići povoljniji oblik rezonantne krivulje. Povećana je osjetljivost i selektivnost prijemnog uređaja. Ovi transformatori sa podešenim namotajima nazivaju se propusni filteri. Konfigurišu se pomoćupodesivo jezgro ili trimer kondenzator. One su konfigurisane jednom i ne treba ih dodirivati tokom rada prijemnika.
LO frekvencija
Sada pogledajmo jednostavan superheterodinski prijemnik na cijevi ili tranzistoru. Možete promijeniti frekvencije lokalnog oscilatora u traženom rasponu. I mora se odabrati na takav način da se uz bilo koje oscilacije frekvencije koje dolaze iz antene dobije ista vrijednost međufrekvencije. Kada je superheterodin podešen, frekvencija pojačane oscilacije se prilagođava određenom rezonantnom pojačalu. Pokazalo se da je jasna prednost - nema potrebe za konfiguriranjem velikog broja oscilatornih krugova među cijevima. Dovoljno je podesiti heterodinsko kolo i ulaz. Postoji značajno pojednostavljenje podešavanja.
Srednja frekvencija
Da bi se dobio fiksni IF pri radu na bilo kojoj frekvenciji koja je u radnom opsegu prijemnika, potrebno je pomjeriti oscilacije lokalnog oscilatora. Tipično, superheterodinski radio uređaji koriste IF od 460 kHz. Mnogo rjeđe se koristi 110 kHz. Ova frekvencija pokazuje za koliko se rasponi lokalnog oscilatora i ulaznog kola razlikuju.
Uz pomoć rezonantnog pojačanja povećava se osjetljivost i selektivnost uređaja. A zahvaljujući korištenju transformacije dolazeće oscilacije, moguće je poboljšati indeks selektivnosti. Vrlo često dvije radio stanice rade relativno blizu (premafrekvencija), ometaju jedni druge. Takva svojstva se moraju uzeti u obzir ako planirate sastaviti domaći superheterodinski prijemnik.
Kako se primaju stanice
Sada možemo pogledati konkretan primjer da shvatimo kako superheterodinski prijemnik radi. Recimo da se koristi IF jednak 460 kHz. A stanica radi na frekvenciji od 1 MHz (1000 kHz). A sputava je slaba stanica koja emituje na frekvenciji od 1010 kHz. Njihova razlika u frekvenciji je 1%. Da bi se postigao IF jednak 460 kHz, potrebno je podesiti lokalni oscilator na 1,46 MHz. U ovom slučaju, radio ometajući će emitovati IF od samo 450 kHz.
A sada možete vidjeti da se signali dvije stanice razlikuju za više od 2%. Dva signala su pobjegla, to se dogodilo korištenjem frekventnih pretvarača. Prijem glavne stanice je pojednostavljen, a selektivnost radija je poboljšana.
Sada znate sve principe superheterodinskih prijemnika. U modernim radijima sve je mnogo jednostavnije - trebate koristiti samo jedan čip za izgradnju. I u njemu je nekoliko uređaja sastavljeno na poluvodičkom kristalu - detektori, lokalni oscilatori, RF, LF, IF pojačala. Ostaje samo dodati oscilatorni krug i nekoliko kondenzatora, otpornika. I kompletan prijemnik je sastavljen.
