что такое супергетеродинный приемник
Супергетеродинный приемник
Основным недостатком приемника прямого усиления является сложность перестройки с одной частоты на другую. Выполнить фильтр со стабильными параметрами при его перестройке в диапазоне частот практически невозможно.
При усилении высокочастотного сигнала тоже возникают определенные трудности. Чем выше частота принимаемого сигнала, тем сложнее выполнить усилитель высокой частоты. Его широкополосность тоже приводит к определенным трудностям. Естественно, при развитии микроэлектроники цена этих затрат постепенно снижается, но одновременно осваиваются все более высокочастотные диапазоны.
В качестве второго и, пожалуй, основного недостатка приемника прямого усиления можно назвать необходимость построения перестраиваемого узкополосного фильтра, настраиваемого на рабочий сигнал. Требования к этому фильтру получаются противоречивыми. С одной стороны, этот фильтр должен ослаблять соседний канал приема, а с другой стороны не искажать принимаемый сигнал. В результате при необходимости перестройки частоты требуется изменять относительную полосу пропускания фильтра.
где 
— полоса частот полезного сигнала
fпс — несущая частота полезного сигнала
При увеличении центральной частоты настройки фильтра для сохранения той же самой абсолютной полосы частот приходится одновременно уменьшать относительную полосу пропускания фильтра. Это достигается увеличением добротности входящих в состав фильтра контуров. Учитывая, что при этом необходимо строго следить за соотношением добротностей этих контуров между собой, а также то, что чем выше частота, тем труднее реализовать высокую добротность резонансной цепи, задача становится практически невыполнимой.
Даже в том случае, когда приемник разрабатывается на одну фиксированную частоту, очень трудно обеспечить параметры узкополосного фильтра. На частоте 450 МГц очень трудно (практически невозможно) обеспечить полосу пропускания фильтра, равную 10 кГц при полосе непропускания 25 кГц. При этом минимальная добротность требуется:
Но это для фильтра первого порядка! А нужно как минимум фильтр 8-го порядка. Естественно, что добротность избирательной цепи, равную нескольким сотням тысяч единиц технически выполнить невозможно!
Для того чтобы решить эту проблему, стали разбивать задачу на два этапа — перестройка по диапазону частот, и обеспечение избирательности по соседнему каналу. Для перестройки по частотному диапазону стали использовать перенос спектра на определенную (обычно достаточно низкую) промежуточную частоту. Перенос спектра принимаемых частот осуществляется при помощи следующего тригонометрического преобразования:
тогда напряжение на выходе перемножителя, который часто называется смесителем будет записываться:
Узкополосный фильтр на выходе умножителя легко подавляет одну из этих компонент. Оставшаяся частотная компонента выходного сигнала называется промежуточной частотой. Радиоприемник, работающий по данному принципу получил название супергетеродин. Обычно на выходе смесителя такого радиоприемника выделяется разностная компонента. В этом случае на входе усилителя промежуточной частоты (УПЧ) формируется сигнал, с частотой:
Получается, что при помощи смесителя можно легко перемещать спектр входного сигнала по частоте, изменяя частоту местного генератора — гетеродина.
Процесс перемещения частоты входного сигнала на промежуточную частоту в супергетеродине иллюстрируется рисунком 1.
Рисунок 1 Перенос спектра принимаемого сигнала на промежуточною частоту.
На данном рисунке трапецией показан спектр сигнала, передаваемого в радиоканале. Число, изображенное в трапеции означает номер радиоканала, принятый в системе мобильной радиосвязи.
Приемники, выполненные по схеме с переносом полосы радиочастот на промежуточную частоту, получили название супергетеродинов или супергетеродинных приемников. Если перенос осуществляется на нулевую частоту, то такой приемник будет уже называться приемником прямого преобразования. Структурная схема радиоприемника, построенного по схеме супергетеродина с одним преобразованием частоты, приведена на рисунке 2
Рисунок 2. Структурная схема супергетеродинного радиоприемника
В этой схеме гетеродин осуществляет перестройку в диапазоне частот, поэтому его часто выполняют в виде синтезатора частоты, который может настраиваться на ряд фиксированных частот и обладает стабильностью частоты, соответствующей кварцевому генератору или в особенно ответственных случаях атомному эталону частоты.
Для уменьшения требований к фильтру основной избирательности тракт промежуточной частоты выбирается достаточно низкочастотным. Это позволяет обеспечить значительную относительную расстройку частоты соседнего канала по отношению к полосе принимаемого сигнала.
То, что промежуточная частота супергетеродинного приемника является фиксированной, позволяет применить в качестве фильтра промежуточной частоты кварцевый, электромеханический или пьезоэлектрический фильтр. Это обеспечивает высокие электрические характеристики фильтра основной избирательности и высокую стабильность характеристик во времени и в диапазоне температур. Кроме того, такие фильтры в настоящее время являются высокотехнологическими, что позволяет снизить стоимость и уменьшить габариты приемника в целом.
К сожалению, промежуточная частота может быть образована при помощи двух уравнений. При этом результат невозможно отличить друг от друга:
Это приводит к тому, что супергетеродинным приемником могут одновременно приниматься сразу два частотных канала, отстоящих друг от друга на величину 2fпч. Один из этих каналов называется рабочим каналом, а другой — зеркальным. Описанная ситуация иллюстрируется рисунком 3.
Рисунок 3 Процесс образования зеркального канала в супергетеродинном приемнике
Основной способ избавиться от зеркального канала — это подавить его сигнал во входной цепи радиоприемника, иначе говоря, подавление зеркального канала зависит от избирательности входной цепи супергетеродина и относитеьлной расстройки частоты зеркального канала:
Дополнительное подавление зеркального канала может быть обеспечено в смесителе с подавлением зеркального канала. Этот преобразователь частоты реализует одну из следующих тригонометрических формул:
В ряде случаев это схемотехническое решение может позволить уменьшить конкретное значение промежуточной частоты, увеличить глубину подавления зеркального канала или расширить диапазон частот, в котором может быть применена схема супергетеродинного приемника с одним преобразованием частоты.
Требования к избирательности полосового фильтра входной цепи супергетеродинного приемника значительно ниже требований к полосовому фильтру приемника прямого усиления. Это связано с тем, что зеркальный канал отстроен от принимаемой частоты значительно дальше соседнего канала. Чем выше выбирается значение промежуточной частоты, тем ниже будут требования к полосовому фильтру входной цепи. При этом будут возрастать требования к полосовому фильтру промежуточной частоты. Конкретный выбор значения промежуточной частоты позволяет оптимизировать требования, как к тракту промежуточной частоты, так и требования к входной частоте.
При расчете структурной схемы очень важно правильно распределить коэффициенты усиления каждого блока. Как это уже обсуждалось выше, чувствительность приемника определяется уровнем шума каждого из каскадов, однако наибольшее влияние на этот параметр оказывает первый каскад приемника. Для того чтобы последующие каскады не оказывали существенного влияния на чувствительность приемника, можно поднять усиление первого каскада, однако это приведет к возрастанию интермодуляционных искажений, поэтому в большинстве случаев приходится ограничиваться компенсацией потерь в последующих каскадах. Пример распределения коэффициента усиления по каскадам супергетеродинного приемника приведен на рисунке 4.
Рисунок 4 Пример распределения уровней сигнала в структурной схеме супергетеродинного приемника
Разработка структурной схемы является ответственным этапом проектирования радиоприемного устройства. В каждом конкретном случае приходится учитывать особенности принимаемого сигнала и требования к параметрам устройства в целом.
Мы рассматриваем схему приемника цифровых методов модуляции, поэтому при разработке супергетеродинного приемника цифровых видов модуляции следует учитывать особенности переноса полезного сигнала на промежуточную частоту. Полезная информация цифрового сигнала обычно содержится в относительном изменении фазы несущего колебания, но оно приводит к соответствующему приращению частоты:
При этом положительное приращение фазы будет увеличивать частоту принимаемого сигнала, а отрицательное — уменьшать. При преобразовании частоты в супергетеродинном приемнике приращение частоты может, как не изменяться — при преобразовании , так и становиться противоположным — при преобразовании . Этот эффект иллюстрируется рисунком 3. На нем стрелочкой показано, что верхняя и нижняя боковые частоты принимаемого сигнала при переносе на промежуточную частоту меняются местами. При этом знак приращения фазы становится противоположным и передаваемое сообщение искажается. Восстановление переданного сообщения на выходе такого радиоприемника становится невозможным.
Рассмотренное явление может быть учтено на выходе супергетеродинного приемника в квадратурном детекторе. Если поменять местами квадратурные сигналы I и Q, то вращение вектора частоты на выходе квадратурного детектора меняется на прямо противоположное. Теперь переданное сообщение будет принято правильно.
Понравился материал? Поделись с друзьями!
Вместе со статьей «Супергетеродинный приемник» читают:
Детекторный приемник Основной функцией радиоприемного устройства является извлечение полезной информации из принимаемого сигнала.
https://digteh.ru/WLL/DetPrm.php
Приемник прямого преобразования частоты Первые приемники прямого преобразования появились на заре развития радиотехники, когда ещё не было радиоламп.
https://digteh.ru/WLL/PrmPrjamPreobr.php
Приемник прямого усиления Для увеличения чувствительности радиоприемника (уменьшения коэффициента шума приемника) между входом синхронного детектора и выходом входного устройства приемника размещают малошумящий усилитель.
https://digteh.ru/WLL/PrmPrjamUsil.php
Супергетеродинный приемник с двойным преобразованием частоты При двойном преобразовании частоты сначала переносят группу каналов на первую промежуточную частоту, выделяют ее, а затем выделяют рабочий канал на второй промежуточной частоте. Этот процесс.
https://digteh.ru/WLL/PrmDvPreobr.php
Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/
Об авторе:
к.т.н., доц., Александр Владимирович Микушин
Кандидат технических наук, доцент кафедры САПР СибГУТИ. Выпускник факультета радиосвязи и радиовещания (1982) Новосибирского электротехнического института связи (НЭИС).
А.В.Микушин длительное время проработал ведущим инженером в научно исследовательском секторе НЭИС, конструкторско технологическом центре «Сигнал», Научно производственной фирме «Булат». В процессе этой деятельности он внёс вклад в разработку систем радионавигации, радиосвязи и транкинговой связи.
Научные исследования внедрены в аппаратуре радинавигационной системы Loran-C, комплексов мобильной и транкинговой связи «Сигнал-201», авиационной системы передачи данных «Орлан-СТД», отечественном развитии системы SmarTrunkII и радиостанций специального назначения.
Супергетеродинный радиоприёмник
Супергетеродинный радиоприёмник (супергетеродин) — один из типов радиоприёмников, основанный на принципе преобразования принимаемого сигнала в сигнал фиксированной промежуточной частоты (ПЧ) с последующим её усилением. Основное преимущество супергетеродина перед радиоприемником прямого усиления в том, что наиболее критичные для качества приема части приемного тракта (узкополосный фильтр, усилитель ПЧ и демодулятор) не должны перестраиваться под разные частоты, что позволяет выполнить их со значительно лучшими характеристиками.
Супергетеродинный приёмник изобрели почти одновременно немец Вальтер Шоттки и американец Эдвин Армстронг в 1918 году, основываясь на идее француза Л. Леви.
Содержание
Устройство
Упрощённая структурная схема супергетеродина с однократным преобразованием частоты показана на рисунке. Радиосигнал из антенны подаётся на вход усилителя высокой частоты (в упрощённом варианте он может и отсутствовать), а затем на вход смесителя — специального элемента с двумя входами и одним выходом, осуществляющего операцию преобразования сигнала по частоте. На второй вход смесителя подаётся сигнал с локального маломощного генератора высокой частоты — гетеродина. Колебательный контур гетеродина перестраивается одновременно с входным контуром смесителя (и контурами усилителя ВЧ) — обычно конденсатором переменной ёмкости (КПЕ), реже катушкой переменной индуктивности (вариометром, ферровариометром). Таким образом, на выходе смесителя образуются сигналы с частотой, равной сумме и разности частот гетеродина и принимаемой радиостанции. Разностный сигнал постоянной промежуточной частоты (ПЧ) выделяется с помощью полосового фильтра и усиливается в усилителе ПЧ, после чего поступает на демодулятор, восстанавливающий сигнал низкой (звуковой) частоты.
В современных приёмниках в качестве гетеродина используется цифровой синтезатор частот с кварцевой стабилизацией.
В обычных вещательных приёмниках длинных, средних и коротких волн промежуточная частота, как правило, равна 465 или 455 кГц, в бытовых ультракоротковолновых — 6,5 или 10,7 МГц. В телевизорах используется промежуточная частота 38 МГц.
В связных и высококлассных вещательных приемниках применяют двойное (редко — тройное) преобразование частоты. О преимуществах такого решения и критериях выбора первой и второй ПЧ сказано ниже.
Преимущества
Недостатки
Наиболее значительным недостатком является наличие так называемого зеркального канала приёма — второй входной частоты, дающей такую же разность с частотой гетеродина, что и рабочая частота. Сигнал, передаваемый на этой частоте, может проходить через фильтры ПЧ вместе с рабочим сигналом.
Помехи от зеркального канала уменьшают двумя путями. Во-первых, применяют более сложные и эффективные входные полосовые фильтры, состоящие из нескольких колебательных контуров. Это усложняет и удорожает конструкцию, так как входной фильтр нужно еще и перестраивать по частоте. Во-вторых, промежуточную частоту выбирают достаточно высокой по сравнению с частотой приема. В этом случае зеркальный канал приема оказывается относительно далеко по частоте от основного, и входной фильтр приемника может более эффективно его подавить. Иногда ПЧ даже делают намного выше частот приёма (так называемое «преобразование вверх»), и при этом ради упрощения приемника вообще отказываются от входного полосового фильтра, заменяя его неперестраиваемым фильтром низких частот. В высококачественных приемниках часто применяют метод двойного (иногда и тройного) преобразования частоты, причем, если первую ПЧ выбирают высокой по описанным выше соображениям, то вторую делают низкой (сотни, иногда даже десятки килогерц [1] ), что позволяет более эффективно подавлять помехи от близких по частоте станций, то есть повысить избирательность приемника по соседнему каналу. Подобные приёмники, несмотря на достаточно высокую сложность построения и наладки, широко применяются в профессиональной и любительской радиосвязи (см. Р-250 (радиоприёмник), Трансивер UW3DI).
Кроме того, в супергетеродине возможен паразитный прием станций, работающих на промежуточной частоте. Его предотвращают экранированием отдельных узлов и приемника в целом.
В целом супергетеродин требует гораздо большей тщательности в проектировании и наладке, чем приемник прямого усиления. Приходится применять довольно сложные меры, чтобы обеспечить стабильность частоты гетеродинов, так как от нее сильно зависит качество приема. Сигнал гетеродина не должен просачиваться в антенну, чтобы приемник сам не становился источником помех. Если в приемнике больше одного гетеродина, существует опасность, что биения между какими-то из их гармоник окажутся в полосе звуковых частот и дадут помеху в виде свиста на выходе приемника. С этим явлением борются, рационально выбирая частоты гетеродинов и тщательно экранируя узлы приемника друг от друга.
История
Использовать в приемнике вспомогательный генератор колебаний впервые предложил американец Феденссен в 1901 г. Он же создал термин «гетеродин». В приемнике Феденссена гетеродин работал на частоте, очень близкой к частоте принимаемого сигнала, и возникающие при этом биения звуковой частоты позволяли принимать телеграфный сигнал (принцип, на котором работает приемник прямого преобразования). Гетеродинные приемники быстро усовершенствовались с изобретением в 1913 г. лампового генератора высокой частоты (до этого применялись электромашинные генераторы).
В 1917 г. французский инженер Л. Леви запатентовал принцип супергетеродинного приема. В его приемнике частота сигнала пребразовывалась не непосредственно в звуковую, а в промежуточную, которая выделялась на колебательном контуре и уже после него поступала на детектор. В 1918 г. В. Шоттки дополнил схему Леви усилителем промежуточной частоты. Схема супергетеродина была выгодна в то время еще и тем, что тогдашние лампы не обеспечивали нужного усиления на частотах выше нескольких сот килогерц. Сдвинув спектр сигнала в область более низких частот, можно было повысить чувствительность приемника. Независимо от Шоттки к аналогичной схеме пришел Э. Армстронг (его патент получен в декабре 1918 г, патентная заявка Шоттки сделана в июне). Армстронг впервые построил и испытал супергетеродин на практике. Он же указал на возможность многократного преобразования частоты.
В России и СССР первым серийным супергетеродином был, по одним источникам, приемник танковой радиостанции 71-ТК разработки 1932 г. [4] (завод № 203 в Москве), по другим — радиоприемник «Дозор», разработанный в конце 20-х годов в «Остехбюро» и переданный в серийное производство на завод им. Козицкого в Ленинграде. [5] Первый бытовой супергетеродин выпущен не позже 1931 г. (СГ-6, также завод им. Козицкого), [6] а первым, выпускавшимся в больших количествах, стал СВД 1936 года. Примерно с конца 1950-х гг. бытовые радиовещательные и телевизионные приемники в СССР строились исключительно по супергетеродинной схеме (кроме некоторых сувенирных приемников и радиоконструкторов.)
Большая часть предыдущих практикумов была посвящена приемнику прямого усиления. Именно с него обычно и начинается практическое знакомство с радиоприемной техникой. Затем наступает следующий, более сложный этап радиолюбительского творчества — изучение и конструирование супергетеродинного приемника, обладающего лучшими, чем приемник прямого усиления, чувствительностью и селективностью.
Структурная схема супергетеродина
Супергетеродин от приемника прямого усиления отличается в основном методом усиления модулированных колебаний высокой частоты. В приемнике прямого усиления высокочастотный сигнал радиостанции усиливается без какого-либо изменения его частоты.
Структурную схему супергетеродина и упрощенные графики, иллюстрирующие процессы, происходящие в основных узлах и блоках приемника этого типа, ты видишь на рис. 81. Его входной контур, с помощью которого осуществляется настройка на радиостанции, такой же, как в приемнике прямого усиления. С «(его принятый сигнал радиостанции поступает в смеситель.
Сюда же, в смеситель, подается еще сигнал от местного маломощного генератора колебаний высокой частоты, называемого гетеродином. В смесителе они преобразуются в колебания промежуточной частоты (ПЧ), равной разности частот гетеродина и принятого сигнала, которые далее усиливаются и детектируются. В большинстве случаев промежуточная частота равна 465 кГц. Колебания низкой частоты, выделенные детектором, тоже усиливаются и динамической головкой громкоговорителя преобразуются в звуковые колебания.
Смеситель вместе с гетеродином выполняет функцию преобразования частоты, поэтому этот каскад супергетеродина называют преобразователем.
В данном случае, это преобразователь с отдельным гетеродином. В выходную цепь преобразователя включены колебательные контуры, настроенные на частоту 465 кГц. Они образуют фильтр промежуточной частоты (ФПЧ), выделяющий колебания промежуточной частоты и отфильтровывающий колебания частот входного сигнала, гетеродина и их комбинаций.
Запомни: при любой настройке радиовещательного супергетеродина частота его гетеродина должна превышать частоту входного сигнала на 465 кГц, то есть на значение промежуточной частоты. Так, например, при настройке приемника на радиостанцию, несущая частота которой 200 кГц (длина волны 1500 м), частота гетеродина должна быть 665 кГц (665 — 200 =465 кГц), для приема радиостанции, частота которой 1 МГц (длина волны 300 м), частота гетеродина должна быть 1465 кГц (1465 кГц-1 МГц = 465 кГц) и т. д.
Чтобы получить постоянную промежуточную частоту при настройке приемника на радиоволну любой длины, нужно диапазон частот гетеродина сдвинуть по отношению к диапазону частот, перекрываемому входным контуром, на частоту, равную промежуточной. Достигается это соответствующим подбором чисел витков катушек входного и гетеродинного контуров, включением в контуры так называемых сопрягающих конденсаторов и одновременной настройкой этих контуров двухсекционным блоком конденсаторов переменной емкости.
Преобразователь частоты
Преобразователи частоты подавляющего большинства любительских и массовых промышленных супергетеродинов однотранзисторные. Их называют преобразователями с совмещенными гетеродинами, так как один и тот же транзистор выполняет одновременно роль гетеродина и смесителя.
Упрощенная схема такого преобразователя частоты показана на рис. 82. Сигнал радиостанции, на частоту которой настроен входной контур LKCKl через катушку связи LСВ подается на базу транзистора V. Через ту же катушку связи на базу того же транзистора подается и сигнал гетеродина. В результате в коллекторной цепи транзистора возникают колебания промежуточной частоты.
Сигнал гетеродина, частота колебаний «которого определяет настройку приемника, можно также подавать в эмиттерную цепь транзистора. Результат будет таким же.
Схема возможного варианта однотранзисторного преобразователя частоты
Полную принципиальную схему возможного варианта однотранзисторного преобразователя частоты, опыты с которым мы предлагаем провести, изображена на рис. 83.
Колебательный контур гетеродина образуют: ка-лушка L3, индуктивность которой можно изменять в небольших пределах ферритовым подстроечным сердечником, конденсатор переменной емкости С4, сопрягающий конденсатор С5 и подстроечный конденсатор Сб. Входной контур состоит из катушки L1, конденсатора переменной емкости С2 и подстроечного конденсатора C3. Контур связан с внешней антенной с помощью конденсатора небольшой емкости С1.
Какова роль сопрягающего конденсатора С5 в гетеродинном контуре? Это конденсатор обеспечивает настройку гетеродинного и входного контуров в середине диапазона, соответствующую разности их частот, равной 465 кГц.
В низкочастотном участке диапазона,- когда емкости конденсаторов настройки С4 и С2 наибольшие, контуры подстраивают подбором индуктивностей катушек L3 и L7, а в высокочастотном участке диапазона — подстроечными конденсаторами С6 и C3. Высокочастотный участок диапазона, перекрываемого приемником, часто называют началом, а низкочастотный — концом диапазона.
Катушка L3 гетеродинного контура имеет два отвода, превращающих ее в высокочастотный автотрансформатор. Ее нижняя (по схеме) секция, включенная через конденсатор С8 в эмиттерную цепь транзистора, выполняет роль катушки обратной связи, благодаря которой гетеродин возбуждается и генерирует колебания высокой частоты.
При включении питания в контуре L3C4C5C6 возникают очень слабые высокочастотные колебания, из которых наиболее сильными являются колебания, частота; которых равна резонансной частоте контура.
Через верхний (по схеме) отвод катушки L3, катушку L2 и конденсатор С7 часть напряжения высокой частоты с контура подается на базу транзистора.
Возникающие в результате этого изменения базового тока вызывают в несколько раз более мощные колебания эмиттерного тока, значительная часть которого через конденсатор С8 и нижний (по схеме) отвод катушки L3 поступает в контур гетеродина. Это приводит к увеличению амплитуды высокочастотных колебаний в контуре гетеродина.
Часть их снова подается на базу транзистора и т. д. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не установится равновесие, когда энергия высокочастотных колебаний, вводимых в контур, станет равной энергии потерь в контуре и цепи базы.
Сигналы радиостанции, принятые антенной, поступают в цепь базы транзистора (как и в приемнике прямого усиления) через катушку связи L2 и конденсатор 07.
В результате совместного воздействия колебаний гетеродина и высокочастотного сигнала радиостанции в коллекторной цепи транзистора преобразовательного каскада возникают колебани-я.многих частот, из которых контур L4C9, настроенный на частоту 465 кГц, выделяет в основном колебания этой промежуточной частоты и отсеивает колебания всех других частот. С контура L5C10, индуктивно связанного с контуром L4C9, сигнал промежуточной частоты подается на вход усилителя ПЧ.
Какова роль резисторов Rl — R31 Они стабилизируют режим работы транзистора VI преобразовательного каскада. Осуществляется это следующим образом.
Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения источника питания, с которого на базу транзистора подается отрицательное напряжение смещения. При этом эмиттерный ток транзистора автоматически устанавливается такого значения, что на базе по отношению к эмиттеру оказывается напряжение смещения, равное 0,1 — 0,2 В, которое и открывает транзистор.
Если по какой-либо причине ток эмиттера начнет увеличиваться, например из-за повышения окружающей температуры, то и падение напряжения на резисторе R3 станет увеличиваться, а смещение на базе транзистора, наоборот, уменьшаться, что уменьшит ток эмиттера до первоначального значения. Аналогично происходит стабилизация режима работы транзистора при уменьшении тока в эмиттерной цепи.
Каскад на транзисторе V2 с головными телефонами В1 в коллекторной цепи выполняет роль пробника — детектора и усилителя колебаний НЧ. Резистор R4 обеспечивает необходимый режим работы транзистора по постоянному току. Такой каскад ты уже использовал в простейших транзисторных приемниках. Чуть позже этот транзистор будет работать в усилителе ПЧ опытного супергетеродина.
Для опытов с преобразовательным каскадом супергетеродина (по схеме рис. 83) потребуются: два высокочастотных маломощных транзистора серий П403, П416, П422, ГТ308, КТ326, КТ361 с коэффициентом h21э не менее 50, двухсекционный блок конденсаторов переменной емкости (КПЕ), желательно малогабаритный, головные телефоны и источник постоянного напряжения 9 В. Источником питания могут быть две батареи 3336Л, соединенные последовательно, или сетевой блок питания, смонтированный тобой ранее.
Катушки входной цепи, контуров гетеродина и ФПЧ сделай сам, используя для их намотки провод ПЭВ-1 или ПЭЛ 0,12. 0,14. Роль высокочастотного сердечника катушек L1 и L2 будет выполнять отрезок ферритового стержня марки 400НН или 600НН диаметром 8 и длиной 40. 50 мм (рис. 84, а). Контурная катушка L1 должна содержать 70. 75 витков, а катушка связи L2 — 6. 8 витков. Намотай их на бумажных гильзах, которые бы с небольшим трением можно было перемещать по стержню.
Для катушек контуров гетеродина и ФПЧ можно ис-пользрвать готовые унифицированные каркасы с фер-ритовыми кольцами и под-строечными сердечниками (рис. 84, б), аналогичные им самодельные каркасы с такими же кольцами и под-строечными сердечниками (рис. 85, 0) или отрезки ферритового стержня 400НН диаметром 8 и длиной 15. 20 мм (рис. 84, г).
Каркас конструкции второго варианта можно сделать так: склеить из бумаги тонкостенную гильзу, затем насадить на нее с клеем БФ-2 ферритовые кольца марки 600НН с внешним диаметром 8 мм и хорошо просушить. Внутрь каркаса должен входить ферритовый стержень той же марки диаметром 2,8 и длиной 12 мм.
Гетеродинная катушка L3, намотанная на готовом или самодельном каркасе с ферритовыми кольцами (по рис. 84, в), должна содержать 105 витков с отводами, считая от начала (на схеме начало катушки обозначено точкой), от 6-го и 15-го витков, а катушки L4 и L5 контуров ФПЧ — по 110 витков. Отвод в катушке L5, тоже считая от начала, сделай от 15. 20 витка. Если использовать отрезки ферритового стержня (по рис. 85, г), то катушка L3 должна содержать 60 витков с отводами от 3-го и 8-го витков, L4 — 65 витков, L5 — тоже 65 витков, но с отводом от 8. 10 витка.
При таких данных контурных катушек супергетеродин будет перекрывать диапазон средних волн, а контуры ФПЧ могут быть настроены на частоту 465 кГц.
Ферритовый сердечник катушек L1 и L2 закрепи в отверстии, просверленном в панели шасси. Каркасы катушек L3, L4 и L5, сделанные по рис. 84, в, могут удерживаться на панели пластилином (чтобы их можно было перемещать). Расстояние между осями катушек L4 и L5 ФПЧ — около 2 мм. Подстроенные конденсаторы C3 и С6 типа ПК-М или КПК-1 с наибольшей емкостью 20. 30 пФ. Постоянные конденсаторы — типа КЛС, КСО, КДК, КТК. Емкости С7, С8 и СП не должны быть меньше 3000 пФ.
Монтируя гетеродинную катушку L3, не перепутай выводы: ее начало должно соединяться с плюсовым проводником источника питания, первый (от начала) отвод — через конденсатор С8 с эмиттером транзистора VI, второй — с катушкой связи L2, конец — с точкой соединения конденсаторов С5 и Сб.
Включив питание, сразу же измерь и, если надо, подбором резисторов R1 и R4 установи рекомендуемые коллекторные токи покоя транзисторов. Затем, замкнув накоротко катушку L3, чтобы сорвать генерацию гетеродина, проверь, работает ли гетеродин. При замыкании катушки L3 коллекторный ток транзистора и напряжение на резисторе R3, измеренное высокоомным вольтметром, должны резко изменяться. Если изменений тока или напряжения нет, значит, гетеродин не самовозбуждается.
Чтобы проверить пробник, достаточно коснуться пальцем вывода базы транзистора V2. При этом, в телефонах должен появиться звук низкого тона, являющийся признаком работоспособности этого каскада.
На кронштейне блока КПЕ сделай отметки, соответствующие настройке на эти станции. Таким образом ты узнаешь диапазон волн, перекрываемый входным контуром преемника. Если катушку L1 сдвинуть ближе к краю сердечника, чтобы уменьшить ее индуктивность, диапазон немного сдвинется в сторону более коротких волн.
После этого восстанови соединение катушки связи L2 с конденсатором С7, удали перемычку, замыкающую катушку L3, пробник подключи к коллектору транзистора VI (на рис. 84 — точка б), а подстроечный сердечник катушки L4 введи внутрь каркаса примерно на две трети. Теперь колебания промежуточной частоты, выделяемые контуром L4C9 ФПЧ, будут преобразовываться пробником в звуковые колебания.
Теперь установи ось блока КПЕ-в положение; соответствующее приему наиболее длинноволновой станций диапазона и настрой на нее приемник только изменением индуктивности катушки гетеродина подстроечным сердечником.
После этого установи ось блока КПЕ в положение приема наиболее коротковолновой станции и настрой на нee только подстроечным конденсатором С6. Затем, настраивая приемник на те же радиостанции, добейся наиболее громкого их приема: в конце.диапазона — смещением по сердечнику- катушки L1, в начале — подстроечным конденсатором C3 входного контура.
Остается настроить на промежуточную частоту второй контур ФПЧ — контур L5C10. Для этого подключи пробник к отводу катушки L5 (на рис. 83 — точка в).
Усилитель ПЧ
Принципиально усилитель ПЧ супергетеродина работает так же, как и усилитель ВЧ приемника прямого усиления.. Но он усиливает сравнительно узкую полосу модулированных колебаний промежуточной частоты, неизменной при любой настройке приемника.
Схема опытного усилителя ПЧ и монтаж его деталей на том же шасси, на котором испытан преобразователь частоты, показаны на рис. 86. Транзистор V2, используемый во время предыдущих опытов в пробнике, здесь работает усилителем ПЧ, а пробником стал V3 (любой высокочастотный малой мощности с h21э 40. 60).
В коллекторную цепь транзистора включен одноконтурный фильтр ПЧ L6C12, a катушка L7 является катушкой связи усилителя ПЧ со следующим каскадом приемника. Данные контура L6C12 точно такие, как и контура L4C9 первого ФПЧ. Катушку L7, которая должна содержать 70. 80 витков провода ПЭВ-1 О, t. 0,12, намотай поверх катушки L6. Отвод сделай от 15. 20-го витка, считая от начала.
Монтируя усилитель и пробник, между ними на плате оставь место для деталей детекторного каскада.
Включив питание, сразу же измерь и, если надо, подбором резисторов R4 и R7 установи рекомендуемые токи покоя коллекторных цепей транзисторов. Чтобы проверить, работает ли преобразователь частоты и подается ли сигнал радиостанции на вход усилителя ПЧ, подключи пробник к базовой цепи транзйстора V2 (на рис. 86 — точка а).
Затем пробник переключи на коллектор транзистора V2 (на рис. 86 — точка б) и подстрой контур L6C12 на промежуточную частоту. После этого пробник переключи на отвод катушки связи L7 (на рис. 86 — отвод в) и снова, добиваясь наибольшей громкости звука в телефонах, подстрой дополнительно контур L6C12. Итак, преобразователь частоты дополнен усилителем ПЧ. Можно заняться следующим узлом супергетеродина.
Детектор и предварительный усилитель НЧ
Чтобы пробник превратить в диодный детектор и предварительный усилитель НЧ, в его входную цепь надо ввести точечный диод, например, серии Д9 или Д2 (с любым буквенным индексом), а транзистор перевести на работу в режиме усиления. Схема этой части опытного супергетеродина показана на рис. 87.
Она тебе хорошо знакома по приемникам прямого усиления. Только там детектируется непосредственно сигнал радиостанции, здесь же детектируется сигнал промежуточной частоты. Низкочастотный сигнал снимается с нагрузочного резистора R7 диода V3 и через разделительный конденсатор С15 подается на базу транзистора V4, который теперь работает в каскаде усиления НЧ.
Детали детекторного каскада монтируй на шасси между транзисторами V2 и V4. Какова должна быть громкость приема? Примерно такой же, как с пробником. Но качество звука должно улучшиться, так как диодный детектор меньше, чем транзисторный, искажает детектируемый сигнал.
Три коротких эксперимента
Отключи заземление. Приемник должен продолжать работать, хотя несколько тише.
Отключи и внешнюю антенну, а прием веди на магнитную антенну, роль которой 6удет выполнять катушка входного контура с ее ферритовым стержнем. При этом шасси придется расположить вертикально, чтобы магнитная антенна была в горизонтальном положении. Учти и ее направленные свойства.
В выходную цепь приемника вместо телефонов включи абонентский громкоговоритель, используя его согласующий трансформатор в качестве выходного. Он должен работать,, но не так громко, как хотелось бы. Чтобы он звучал громче, надо, следовательно, дополнить приемник усилителем НЧ. Как это сделать, ты уже знаешь.
В заключение — небольшой совет. Начерти полную схему супергетеродина, соединив вместе ее участки, по которым монтировал опытные цепи и каскады. Она поможет закрепить в памяти основные принципы работы приемника этого типа и стать исходной при конструировании супергетеродина.
Литература: Борисов В. Г. Практикум начинающего радиолюбителя.2-е изд., перераб. и доп. — М.: ДОСААФ, 1984. 144 с., ил. 55к.