Супергетеродинний приймач використовує змішування сигналів для перетворення вхідного радіосигналу в стабільну проміжну частоту (ПЧ), з якою можна працювати легше, ніж з оригінальним радіосигналом, який має іншу частоту, залежно від станції мовлення. Потім сигнал ПЧ посилюється смугою підсилювачів ПЧ, а потім подається у детектор, який виводить звуковий сигнал в підсилювач звуку, який живить динамік. У цій статті ми дізнаємося про діяльність будь або приймач Супергетеродин AM або супергетеродинном для стислості за допомогою блок - схеми.
Більшість знайдених сьогодні приймачів АМ мають супергетеродинний тип, оскільки вони дозволяють використовувати фільтри високої селективності на своїх проміжних частотах (ПЧ) і мають високу чутливість (можуть використовуватися внутрішні феритові стержневі антени) завдяки фільтрам на стадії ПЧ, які допомагає їм позбутися небажаних радіочастотних сигналів. Крім того, смуга підсилювача ПЧ забезпечує високий коефіцієнт посилення, хорошу сильну реакцію сигналу завдяки використанню автоматичного регулювання коефіцієнта посилення в підсилювачах та простоті експлуатації (контролює лише гучність, перемикач живлення та регулятор настройки).
Блок-схема приймача супергетеродин AM
Щоб зрозуміти, як це працює, давайте поглянемо на блок-схему приймача Superheterodyne AM, яка показана нижче.
Як бачите, блок-схема має 11 різних етапів, кожен етап має певну функцію, яка пояснюється нижче
- ВЧ-фільтр: Перший блок - це котушка антени із ферритового стрижня та комбінований конденсатор, що служить двом цілям - РЧ вводиться в котушку, а паралельний конденсатор контролює резонансну частоту, оскільки ферритові антени отримують найкращі результати, коли резонансна частота котушка та конденсатор дорівнюють несучій частоті станції - таким чином, він діє як вхідний фільтр приймача.
- Гетеродинний локальний генератор: Другим блоком є гетеродин, також відомий як локальний генератор (LO). Частота гетеродина встановлюється, тож сума або різниця частоти радіочастотного сигналу та частоти LO дорівнює ПЧ, що використовується в приймачі (зазвичай близько 455 кГц).
- Змішувач: Третім блоком є змішувач, радіочастотний сигнал і сигнал LO подаються в змішувач для отримання бажаного ПЧ. Змішувачі, знайдені в звичайних приймачах AM, видають суму, різницю частот LO та RF та самі сигнали LO та RF. Найчастіше в простих транзисторних радіостанціях гетеродин і змішувач виготовляються за допомогою одного транзистора. У високоякісних приймачах та тих, які використовують виділені інтегральні схеми, такі як TCA440, ці каскади є окремими, що забезпечує більш чутливий прийом завдяки змішувачу, що виводить лише суму та різницю частот. В одному транзисторному LO-змішувачі транзистор працює як генератор загальної бази Армстронга, а ВЧ, знятий із котушки, намотаної на феритовий стрижень, окремо від котушки резонансного кола, подається на базу.На частотах, відмінних від резонансної частоти резонансної схеми антени, він має низький імпеданс, тому база залишається заземленою для сигналу LO, але не для вхідного сигналу, оскільки антенна схема має паралельний резонансний тип (низький опір на частотах, що відрізняються від резонансу, майже нескінченний імпеданс на резонансній частоті).
- Перший фільтр ПЧ: Четвертий блок - це перший ПЧ фільтр. У більшості приймачів АМ це резонансна схема, розміщена в колекторі змішувального транзистора з резонансною частотою, рівною частоті ПЧ. Його мета - відфільтрувати всі сигнали з частотою, відмінною від частоти ПЧ, оскільки ці сигнали є небажаними продуктами змішування і не несуть звуковий сигнал станції, яку ми хочемо слухати.
- Перший підсилювач ПЧ: П’ятий блок - перший підсилювач ПЧ. Посилення від 50 до 100 на кожному етапі ПЧ є загальним, якщо коефіцієнт підсилення занадто високий, можуть мати місце спотворення, а якщо підсилення занадто велике, якщо фільтри ПЧ знаходяться занадто близько один до одного і не належним чином екрановані, може мати місце паразитне коливання. Підсилювач управляється напругою AGC (Automatic Gain Control) з демодулятора. AGC знижує коефіцієнт підсилення каскаду, змушуючи вихідний сигнал бути приблизно однаковим, незалежно від амплітуди вхідного сигналу. У транзисторних приймачах AM сигнал AGC найчастіше подається на базу і має негативну напругу - у транзисторах NPN, що витягують напругу зміщення основи нижче, зменшується коефіцієнт посилення.
- Другий фільтр ПЧ: шостий блок - це другий ПЧ фільтр, як і перший, це резонансна схема, розміщена в колекторі транзистора. Він пропускає лише сигнали частоти ПЧ - покращуючи вибірковість.
- Другий підсилювач ПЧ: сьомий блок - це другий підсилювач ПЧ, він практично такий самий, як і перший ПЧ підсилювач, за винятком того, що він не контролюється АРУ, оскільки наявність занадто багатьох контрольованих АРУ ступенів збільшує спотворення.
- Третій фільтр ПЧ: восьмий блок - це третій ПЧ фільтр, як і перший, а другий - це резонансна схема, розміщена в колекторі транзистора. Він пропускає лише сигнали частоти ПЧ - покращуючи вибірковість. Він подає сигнал ПЧ на детектор.
- Детектор: Дев'ятий блок - це детектор, зазвичай у формі діода германію або транзистора, підключеного до діодів. Він демодулює AM шляхом виправлення IF. На його виході є сильний пульсаційний компонент ПЧ, який відфільтровується резисторно-конденсаторним фільтром низьких частот, тому залишається лише компонент АФ, він подається на звуковий підсилювач. Звуковий сигнал додатково фільтрується, щоб забезпечити напругу АРУ, як у звичайному джерелі живлення постійного струму.
- Підсилювач звуку: Десятий блок - це підсилювач звуку; він підсилює звуковий сигнал і передає його на динамік. Між детектором та підсилювачем звуку використовується потенціометр регулювання гучності.
- Динамік: Останній блок - це динамік (зазвичай 8 Ом, 0,5 Вт), який виводить звук до користувача. Гучномовець іноді підключається до підсилювача звуку через роз'єм для навушників, який від'єднує динамік, коли навушники підключені до мережі.
Схема приймача супергетеродин AM
Тепер ми знаємо основні функціональні можливості приймача супергетеродин, давайте розглянемо типову принципову схему приймача супергетеродин. Наведена нижче схема є прикладом простої транзисторної радіосхеми, побудованої з використанням суперчутливого транзистора TR830 від Sony.
Схема може здатися складною з першого погляду, але якщо порівняти її з блок-схемою, яку ми дізналися раніше, вона стає простою. Отже, давайте розділимо кожну ділянку схеми, щоб пояснити її роботу.
Антена та змішувач - L1 - феритова стержнева антена, вона паралельно утворює резонансний контур із змінним конденсатором С2-1 та С1-1. Вторинна обмотка потрапляє в основу змішувача транзистора X1. Сигнал LO подається на випромінювач від LO через C5. Вихідний сигнал IF береться від колектора IFT1, котушка відводиться на колектор автотрансформатором, оскільки якби резонансна схема була підключена безпосередньо між колектором і Vcc, транзистор значно завантажував би схему, і смуга пропускання була б занадто висока - близько 200 кГц. Це прослуховування зменшує пропускну здатність до 30 кГц.
LO - стандартний генератор загальної бази Армстронга, C1-2 налаштований поряд із C1-1 для того, щоб різниця частот LO та RF завжди складала 455 кГц. Частота LO визначається L2 і загальною ємністю C1-2 і C2-2 послідовно з C8. L2 забезпечує зворотний зв'язок для коливань від колектора до випромінювача. Підстава заземлене ВЧ.
X3 - це перший підсилювач ПЧ. Щоб використовувати трансформатор для живлення основи транзисторного підсилювача, ми поміщаємо вторинну між базою і зміщенням і ставимо роз'єднувальний конденсатор між зміщенням і вторинним трансформатором, щоб замкнути ланцюг для сигналу. Це більш ефективне рішення, ніж подача сигналу через конденсатор зв'язку на основу, підключену безпосередньо до резисторів зміщення
TM - це вимірювач сили сигналу, що вимірює струм, що надходить в підсилювач ПЧ, оскільки більш високі вхідні сигнали призводять до того, що більше струму протікає через ПЧ трансформатор у другий підсилювач ПЧ, збільшуючи струм живлення ПЧ, який вимірює лічильник. С14 фільтрує напругу живлення разом з R9 (поза екраном), оскільки в котушку лічильника ТМ може надходити РЧ та електричний гул.
X4 - другий ПЧ-підсилювач, зміщення фіксовано, встановлене R10 і R11, C15 заземлює основу для ПЧ-сигналів; він підключений до роз'єднаного R12 для забезпечення негативного зворотного зв'язку з метою зменшення спотворень, все інше те саме, що і в першому підсилювачі.
D - детектор. Він демодулює ПЧ і подає негативну напругу АРУ. Використовуються германієві діоди, оскільки їх пряма напруга в два рази нижча за діодні кремнію, що спричиняє вищу чутливість приймача та менші спотворення звуку / R13, C18 та C19 утворюють низькочастотний звуковий фільтр топології PI, тоді як R7 контролює силу AGC та формує фільтр низьких частот з C10, який фільтрує напругу AGC як від ПЧ, так і від сигналу АФ.
X5 - це підсилювач звуку, R4 контролює гучність, а C22 забезпечує негативний зворотний зв'язок на більш високих частотах, забезпечуючи додаткову фільтрацію низьких частот. X6 є драйвером силового каскаду. S2 і C20 утворюють схему управління тоном - при натисканні перемикача C20 встановлює більш високі звукові частоти, виконуючи роль грубого фільтра низьких частот, це було важливо в ранніх радіостанціях AM, оскільки динаміки мали дуже низькі низькочастотні характеристики і звук отримувався жерстяна ». Негативний зворотний зв'язок з виходу подається на схему емітера драйвера транзистора.
T1 інвертує фазу сигналів, що надходять на базу X7, проти фази на базі X8, T2 повертає напівхвильовий струм, що тягне кожен транзистор, назад до цілої форми і відповідає вищому імпедансу підсилювача транзистора (200 Ом) до 8 -ом динамік. Один транзистор тягне струм, коли вхідний сигнал має форму сигналу позитивним, а другий, коли форма сигналу від’ємна. R26 та C29 забезпечують негативний зворотний зв'язок, зменшуючи спотворення та покращуючи якість звуку та частотну характеристику. J та SP з'єднані таким чином, щоб вимкнути динамік, коли підключені навушники. Аудіопідсилювач забезпечує близько 100 мВт потужності, достатньої для всієї кімнати.