Existuje několik schémat pro konstrukci rádiových přijímačů. Navíc nezáleží na tom, k jakému účelu se používají - jako přijímač vysílacích stanic nebo signál v soupravě řídicího systému. Existují superheterodynní přijímače a přímé zesílení. V obvodu přijímače přímého zesílení se používá pouze jeden typ měniče kmitů - někdy i ten nejjednodušší detektor. Ve skutečnosti se jedná o detektorový přijímač, jen mírně vylepšený. Pokud věnujete pozornost designu rádia, můžete vidět, že nejprve je zesílen vysokofrekvenční signál a poté nízkofrekvenční signál (pro výstup do reproduktoru).
Vlastnosti superheterodyn
Vzhledem k tomu, že může docházet k parazitním oscilacím, je možnost zesilování vysokofrekvenčních oscilací v malé míře omezena. To platí zejména při stavbě krátkovlnných přijímačů. Tak jakovýškový zesilovač je nejlepší použít rezonanční konstrukce. Potřebují však při změně frekvence provést kompletní rekonfiguraci všech oscilačních obvodů, které jsou v návrhu.
V důsledku toho se konstrukce rádiového přijímače stává mnohem komplikovanější, stejně jako jeho použití. Ale tyto nedostatky lze odstranit použitím metody převodu přijímaných kmitů na jednu stabilní a pevnou frekvenci. Kromě toho je frekvence obvykle snížena, což vám umožňuje dosáhnout vysoké úrovně zisku. Právě na tuto frekvenci je naladěn rezonanční zesilovač. Tato technika se používá v moderních superheterodynních přijímačích. Pouze pevná frekvence se nazývá mezifrekvence.
Metoda převodu frekvence
A nyní musíme zvážit výše zmíněný způsob frekvenční konverze v rádiových přijímačích. Předpokládejme, že existují dva typy oscilací, jejich frekvence jsou různé. Když se tyto vibrace sečtou, objeví se rytmus. Když se přidá, signál se buď zvýší v amplitudě, nebo se sníží. Pokud si dáte pozor na graf, který tento jev charakterizuje, můžete vidět úplně jiné období. A to je období beatů. Navíc je toto období mnohem delší než podobná charakteristika kterékoli z vytvořených fluktuací. V souladu s tím je opak pravdou s frekvencemi - součet oscilací má méně.
Frekvenci tepu lze snadno vypočítat. Rovná se rozdílu frekvencí oscilací, které byly přidány. A s nárůstemrozdíl, tepová frekvence se zvyšuje. Z toho vyplývá, že při volbě relativně velkého rozdílu ve frekvenčních termínech se získají vysokofrekvenční údery. Například existují dvě fluktuace - 300 metrů (to je 1 MHz) a 205 metrů (to je 1,46 MHz). Po přidání se ukáže, že tepová frekvence bude 460 kHz nebo 652 metrů.
Detekce
Přijímače superheterodynového typu však vždy mají detektor. Údery, které jsou výsledkem přidání dvou různých vibrací, mají periodu. A je plně v souladu se střední frekvencí. Nejedná se však o harmonické kmity mezifrekvence, pro jejich získání je nutné provést detekční proceduru. Upozorňujeme, že detektor extrahuje z modulovaného signálu pouze oscilace s modulační frekvencí. V případě taktů je ale vše trochu jinak – je zde výběr oscilací tzv. rozdílové frekvence. Rovná se rozdílu frekvencí, které se sčítají. Tato metoda transformace se nazývá metoda heterodyny nebo míšení.
Implementace metody při běžícím přijímači
Předpokládejme, že do rádiového okruhu přicházejí oscilace z rádiové stanice. Pro provedení transformací je nutné vytvořit několik pomocných vysokofrekvenčních kmitů. Dále je zvolena frekvence lokálního oscilátoru. V tomto případě by měl být rozdíl mezi členy frekvencí například 460 kHz. Dále musíte přidat oscilace a aplikovat je na lampu detektoru (nebo polovodič). To má za následek oscilaci rozdílové frekvence (hodnota 460 kHz) v obvodu připojeném k anodovému obvodu. Je třeba věnovat pozornostskutečnost, že tento obvod je naladěn tak, aby pracoval na rozdílové frekvenci.
Pomocí vysokofrekvenčního zesilovače můžete převést signál. Jeho amplituda se výrazně zvyšuje. Zesilovač, který se k tomu používá, se označuje zkratkou IF (Intermediate Frequency Amplifier). Lze jej nalézt ve všech přijímačích superheterodynního typu.
Praktický triodový obvod
Abyste mohli převést frekvenci, můžete použít nejjednodušší obvod na jedné triodové lampě. Oscilace, které vycházejí z antény přes cívku, dopadají na řídicí mřížku lampy detektoru. Samostatný signál přichází z lokálního oscilátoru, je superponován na hlavní. V anodovém obvodu lampy detektoru je instalován oscilační obvod - je naladěn na rozdílovou frekvenci. Při detekci jsou získány oscilace, které jsou dále zesíleny v IF.
Konstrukce na radioelektronkách se ale dnes používají velmi zřídka - tyto prvky jsou zastaralé, je problematické je sehnat. Je však vhodné vzít v úvahu všechny fyzikální procesy, které se ve struktuře na nich vyskytují. Jako detektory se často používají heptody, trioda-heptody a pentody. Obvod na polovodičové triodě je velmi podobný tomu, ve kterém je použita lampa. Napájecí napětí je nižší a data vinutí tlumivek.
IF na heptodech
Heptode je lampa s několika mřížkami, katodami a anodami. Ve skutečnosti se jedná o dvě rádiové trubice uzavřené v jedné skleněné nádobě. Běžný je také elektronický tok těchto lamp. Vprvní lampa budí oscilace - to vám umožní zbavit se použití samostatného lokálního oscilátoru. Ale ve druhém se mísí kmity vycházející z antény a ty heterodyní. Získávají se takty, oddělují se od nich oscilace s rozdílovou frekvencí.
Lampy na obrázcích jsou obvykle odděleny tečkovanou čarou. Dvě spodní mřížky jsou připojeny ke katodě přes několik prvků - získá se klasický zpětnovazební obvod. Ale řídicí mřížka přímo lokálního oscilátoru je připojena k oscilačnímu obvodu. Se zpětnou vazbou dochází k proudu a oscilaci.
Proud proniká druhou mřížkou a oscilace se přenášejí do druhé lampy. Všechny signály, které přicházejí z antény, jdou do čtvrté mřížky. Mřížky č. 3 a č. 5 jsou propojeny uvnitř základny a je na nich konstantní napětí. Jedná se o zvláštní obrazovky umístěné mezi dvěma lampami. Výsledkem je, že druhá lampa je zcela stíněna. Ladění superheterodynního přijímače obvykle není nutné. Hlavní věc je upravit pásmové filtry.
Procesy probíhající ve schématu
Proud osciluje, jsou vytvářeny první lampou. V tomto případě se změní všechny parametry druhé rádiové elektronky. Právě v něm se mísí všechny vibrace – z antény i lokálního oscilátoru. Kmity jsou generovány s rozdílovou frekvencí. V anodovém obvodu je zahrnut oscilační obvod - je naladěn na tuto konkrétní frekvenci. Následuje výběr zoscilační anodový proud. A po těchto procesech je na vstup IF odeslán signál.
Pomocí speciálních konvertorových výbojek je konstrukce superheterodyn výrazně zjednodušena. Počet elektronek je snížen, což eliminuje několik problémů, které mohou nastat při provozu obvodu používajícího samostatný lokální oscilátor. Vše diskutované výše se týká transformací nemodulovaného průběhu (bez řeči a hudby). Díky tomu je mnohem snazší zvážit princip fungování zařízení.
Modulované signály
V případě, že dojde ke konverzi modulované vlny, je vše provedeno trochu jinak. Kmity lokálního oscilátoru mají konstantní amplitudu. Mezifrekvenční oscilace a rytmus jsou modulovány, stejně jako nosič. K převodu modulovaného signálu na zvuk je zapotřebí ještě jedna detekce. Právě z tohoto důvodu je u superheterodynních HF přijímačů po zesílení přiveden signál na druhý detektor. A teprve poté je modulační signál přiveden do sluchátek nebo do vstupu ULF (nízkofrekvenční zesilovač).
V konstrukci IF je jedna nebo dvě kaskády rezonančního typu. Zpravidla se používají laděné transformátory. Navíc jsou konfigurována dvě vinutí najednou a ne jedno. Díky tomu lze dosáhnout výhodnějšího tvaru rezonanční křivky. Zvýší se citlivost a selektivita přijímacího zařízení. Tyto transformátory s laděným vinutím se nazývají pásmové filtry. Jsou konfigurovány pomocínastavitelný jádrový nebo trimrový kondenzátor. Konfigurují se jednou a není třeba se jich během provozu přijímače dotýkat.
LO frekvence
Nyní se podíváme na jednoduchý superheterodynní přijímač na elektronce nebo tranzistoru. Frekvence lokálního oscilátoru můžete měnit v požadovaném rozsahu. A musí být zvolena tak, aby při jakýchkoli frekvenčních kmitech, které vycházejí z antény, byla získána stejná hodnota mezifrekvence. Když je superheterodyn naladěn, frekvence zesíleného kmitání se přizpůsobí konkrétnímu rezonančnímu zesilovači. Ukazuje se jasná výhoda – není potřeba konfigurovat velké množství mezitrubkových oscilačních obvodů. Stačí upravit heterodynní obvod a vstup. Došlo k výraznému zjednodušení nastavení.
Střední frekvence
Pro získání pevného IF při provozu na jakékoli frekvenci, která je v provozním rozsahu přijímače, je nutné posunout oscilace lokálního oscilátoru. Typicky superheterodynní rádia používají IF 460 kHz. Mnohem méně běžně používané je 110 kHz. Tato frekvence udává, o kolik se rozsahy lokálního oscilátoru a vstupního obvodu liší.
Pomocí rezonančního zesílení se zvyšuje citlivost a selektivita zařízení. A díky využití transformace příchozí oscilace je možné zlepšit index selektivity. Velmi často fungují dvě rádiové stanice relativně blízko (podlefrekvence), vzájemně se ruší. Tyto vlastnosti je třeba vzít v úvahu, pokud plánujete sestavit domácí superheterodynní přijímač.
Jak jsou přijímány stanice
Nyní se můžeme podívat na konkrétní příklad, abychom pochopili, jak funguje superheterodynní přijímač. Řekněme, že je použit IF rovný 460 kHz. A stanice pracuje na frekvenci 1 MHz (1000 kHz). A překáží jí slabá stanice, která vysílá na frekvenci 1010 kHz. Jejich frekvenční rozdíl je 1 %. Aby bylo dosaženo IF rovné 460 kHz, je nutné naladit lokální oscilátor na 1,46 MHz. V tomto případě bude rušící rádio vydávat IF pouze 450 kHz.
A nyní můžete vidět, že signály obou stanic se liší o více než 2 %. Dva signály utekly, stalo se to pomocí frekvenčních měničů. Příjem hlavní stanice byl zjednodušen a selektivita rádia se zlepšila.
Nyní znáte všechny principy superheterodynních přijímačů. V moderních rádiích je vše mnohem jednodušší – k sestavení potřebujete použít pouze jeden čip. A v něm je na polovodičovém krystalu sestaveno několik zařízení - detektory, lokální oscilátory, RF, LF, IF zesilovače. Zbývá pouze přidat oscilační obvod a několik kondenzátorů, odporů. A kompletní přijímač je sestaven.
