Супергетеродин

Блок-схема супергетеродина, предназначенная для приема амплитудно-модулированпых сигналом, приведена на рис. 212, б. В отличие от приемника прямого усиления в схему введены дополнительные каскады преобразователь частоты, состоящий из гетеродина, и усилитель промежуточной частоты (УПЧ).

На вход смесителя поступают два сигнала: усиленный принимаемый сигнал и сигнал гетеродина. В смесителе происходит перенос модуляции с несущей частоты принимаемого сигнала на разностную (промежуточную) частоту радиоприемника.

При изменении настройки входной цепи и УВЧ изменяется и частота гетеродина так, что разностная (промежуточная) частота остается неизменной. Поэтому каскад УПЧ имеет постоянную настройку. Число каскадов УПЧ в супергетеродппных приемниках может доходить до 10 и более, что обеспечивает большое усиление принимаемого сигнала по промежуточной частоте.

Так как она сравнительно невысока (в вещательных приемниках ƒпр = 465 кгц, в длинноволновых приемниках 85—110 кгц, в коротковолновых 1600 кгц), то удается получить также и высокую избирательность. Рис. 212. Блок-схемы приемников: а — приемника прямого усиления; б — супергетеродина; в — приемника ЧМ колебании.

В большинстве радиоприемных устройств, выпускаемых отечественной промышленностью, используется супергетеродинный метод приема, позволяющий получить высокую чувствительность и хорошую избирательность. Однако супергетеродинам присущи специфические особенности и ряд существенных недостатков: наличие побочных каналов приема и интерференционный свист.

Появление зеркального канала приема связано с поступлением на вход смесителя приемника, помимо сигналов принимаемой станции ƒ_с1, сигнала с частотой ƒ_с2, отличающейся от частоты принимаемого сигнала на две промежуточные частоты (рис. 213, а). Последнее имеет место из-за недостаточной избирательности входной цепи и УВЧ. Тогда на выходе преобразователя появляются два сигнала промежуточной  частоты:один ƒ_гет - ƒ_с1 = ƒ_пр и другой ƒ_с2 — ƒ_гет = ƒ'_пр. Оба эти сигнала усиливаются в каскадах УПЧ, детектируются и после усиления воспроизводятся на выходе.

Для того чтобы как можно более ослабить мешающий сигнал или, как говорят, улучшить избирательность по зеркальному каналу, необходимо либо включить во входную цепь контур с большей добротностью, уменьшив полосу пропускания, либо увеличить промежуточную частоту, что обеспечит при той же входной цепи большее ослабление сигнала помехи с частотой ƒ_с2.

Каскады усилителей промежуточной частоты не влияют на избирательность по зеркальному каналу. Рис.  213.   Избирательность супергетеродина:  а — по зеркальному каналу; б — по соседнему каналу.

Если на вход смесителя из-за недостаточной избирательности входной цепи поступит сигнал с частотой, равной промежуточной частоте (такой случай особенно возможен при приеме станций в коротковолновой части длинноволнового диапазона или в начале средневолнового диапазона), то смеситель явится усилителем по отношению к этому сигналу помехи, так как контур в анодной цепи смесителя настроен на частоту ƒ_пр. Каскады УПЧ еще больше усилят этот сигнал, и на выходе приемника, кроме сигнала принимаемой станции, будет воспроизводиться и сигнал помехи. Для предотвращения попадания сигнала промежуточной частоты на смеситель в схему приемника (между антенной и входной цепью) вводят фильтр-пробку. В простейшем случае это — параллельный колебательный контур или любой заградительный фильтр, настроенный на промежуточную частоту.

Способность супергетеродина отстраиваться от сигналов соседних станций называется избирательностью по соседнему каналу. Она определяется при расстройке приемника в 10 кгц. Входная цепь и УВЧ не влияют на избирательность по соседнему каналу, так как некоторый сигнал ƒ_с3, отличающийся от принимаемого всего на 10 кгц, проходит эти цепи практически без ослабления. На вход каскадов усиления промежуточной частоты поступает сигнал с частотой ƒ_гет — ƒ_с = ƒ_пр и ƒ_гет — ƒ_с3 == ƒ_пр + 10 кгц (рис. 213, б). В зависимости от качества фильтров промежуточной частоты сигнал, отличающийся от частоты настройки фильтров на 10 кгц, будет ослаблен в большей или меньшей степени.

Поэтому на избирательность приемника по соседнему каналу оказывают влияние только каскады УПЧ. Избирательность тем хуже, чем промежуточная частота выше, так как при более высокой частоте настройки контуров резонансная кривая шире. Промежуточная частота оказывает влияние и на чувствительность приемника. Более высокой чувствительностью обладают приемники с более низкой промежуточной частотой.

Таким образом, хорошая избирательность по зеркальному каналу получается при высокой промежуточной частоте, а высокая чувствительность и хорошая избирательность по соседнему каналу имеет место при низкой промежуточной частоте.

Для получения высокой избирательности по обоим каналам применяют двойное преобразование частоты. Сначала принимаемый сигнал преобразуют в сигнал промежуточной, достаточно высокой частоты (этим обеспечивается необходимая избирательность по зеркальному каналу), который после усиления поступает на второй преобразователь. В процессе вторичного преобразования образуется более низкая промежуточная частота, благодаря чему обеспечивается необходимая избирательность по соседнему каналу.

Интерференционный свист возникает па выходе супергетеродина, так как в анодной цепи преобразователя, помимо составляющей тока с частотой ƒпр, имеется составляющая анодного тока с частотой 2ƒ_с — ƒ_гет. Если обе эти составляющие незначительно отличаются одна от другой (ƒ_пр — (2ƒ_с — ƒ_гет) = ΔF ≤ 10÷15 кгц), то на вход детектора поступят два сигнала с частотами ƒ_пр и ƒ_пр ± ΔF. В динамике появится ток звуковой частоты ΔF.

Так, например, если на вход приемника поступает немодулированный сигнал с частотой 925 кгц, то, казалось бы, в динамике звук должен отсутствовать. Однако при ƒ_пр = 465 кгц на выходе смесителя появляется составляющая анодного тока с частотой 2ƒ_с — ƒ_г = 1850 — 1390 = 460 кгц. На детектор поступят сигналы с частотами 465 кгц и 460 кгц, в динамике приемника будет прослушиваться свист с частотой 5 кгц.