Superheterodynový přijímač

Přijímač superheterodynu využívá směšování signálu k převodu vstupního rádiového signálu na stabilní mezifrekvenční frekvenci (IF), se kterou lze snáze pracovat než s původním rádiovým signálem, který má jinou frekvenci, v závislosti na vysílací stanici. IF signál je poté zesílen proužkem IF zesilovačů a poté přiváděn do detektoru, který vydává zvukový signál do zvukového zesilovače, který napájí reproduktor. V tomto článku se pomocí blokového diagramu dozvíme o práci přijímače nebo superhet Superheterodyne AM.

Většina dnes nalezených přijímačů AM je superheterodynního typu, protože umožňují použití filtrů s vysokou selektivitou v jejich fázích s mezifrekvenční frekvencí (IF) a mají vysokou citlivost (lze použít vnitřní antény s feritovými tyčemi) kvůli filtrům ve fázi IF, které pomáhá jim zbavit se nežádoucích RF signálů. Také pásek zesilovače IF poskytující vysoký zisk, dobrou silnou odezvu signálu z důvodu použití automatického ovládání zesílení v zesilovačích a snadného ovládání (pouze ovládá hlasitost, vypínač a ladicí knoflík).

Blokové schéma superheterodynového AM přijímače

Abychom pochopili, jak to funguje, podívejme se na blokové schéma přijímače Superheterodyne AM, které je uvedeno níže.

Zloženie: 100% bavlna.

Jak vidíte, blokové schéma má 11 různých fází, každá fáze má specifickou funkci, která je vysvětlena níže

1. RF filtr: Prvním blokem je kombinace feritové tyče s anténou a variabilním kondenzátorem, která slouží dvěma účelům - RF je indukováno do cívky a paralelní kondenzátor řídí její rezonanční frekvenci, protože feritové antény dostávají to nejlepší, když rezonanční frekvence cívka a kondenzátor se rovnají nosné frekvenci stanice - tímto způsobem funguje jako vstupní filtr přijímače.
2. Heterodynový místní oscilátor: Druhým blokem je heterodyn, také známý jako místní oscilátor (LO). Frekvence místního oscilátoru je nastavena, takže buď součet, nebo rozdíl frekvence RF signálu a frekvence LO se rovná IF použitému v přijímači (obvykle kolem 455 kHz).
3. Směšovač: Třetím blokem je směšovač, RF signál a signál LO se přivádějí do směšovače, aby se vytvořil požadovaný IF. Směšovače nalezené v běžných přijímačích AM vysílají součet, rozdíl frekvencí LO a RF a samotných signálů LO a RF. Nejčastěji v jednoduchých tranzistorových rádiích se heterodyn a směšovač vyrábějí pomocí jednoho tranzistoru. U kvalitnějších přijímačů a přijímačů, které používají vyhrazené integrované obvody, jako je TCA440, jsou tyto stupně oddělené, což umožňuje citlivější příjem díky tomu, že směšovač vydává pouze součet a rozdílové frekvence. V jednom tranzistorovém směšovači LO tranzistor funguje jako běžný Armstrongův oscilátor a RF odebíraný z cívky navinuté na feritové tyči, odděleně od cívky rezonančního obvodu, je přiváděn do základny.Při frekvencích odlišných od rezonanční frekvence rezonančního obvodu antény představuje nízkou impedanci, takže základna zůstává uzemněna pro signál LO, ale ne pro vstupní signál, protože obvod antény je paralelního rezonančního typu (nízká impedance při frekvencích odlišných z rezonance, téměř nekonečná impedance na rezonanční frekvenci).
4. První IF filtr: Čtvrtý blok je první IF filtr. Ve většině přijímačů AM je to rezonanční obvod umístěný v kolektoru tranzistoru směšovače s rezonanční frekvencí rovnou frekvenci IF. Jeho účelem je odfiltrovat všechny signály s frekvencí odlišnou od frekvence IF, protože tyto signály jsou nežádoucími směšovacími produkty a nenesou zvukový signál stanice, kterou chceme poslouchat.
5. První IF zesilovač: Pátý blok je prvním IF zesilovačem. Zisky 50 až 100 v každém stupni IF jsou běžné, pokud je zesílení příliš vysoké, může dojít ke zkreslení, a pokud je zesílení příliš vysoké, jsou filtry IF příliš blízko u sebe a nejsou správně stíněné, může dojít k parazitní oscilaci. Zesilovač je řízen napětím AGC (Automatic Gain Control) z demodulátoru. AGC snižuje zesílení stupně, což způsobuje, že výstupní signál bude zhruba stejný, bez ohledu na amplitudu vstupního signálu. V tranzistorových přijímačích AM je signál AGC nejčastěji přiváděn na základnu a má záporné napětí - v tranzistorech NPN, které snižují základní zkreslení napětí základny, snižuje zisk.
6. Druhý IF filtr: Šestý blok je druhým IF filtrem, stejně jako první je rezonančním obvodem umístěným v kolektoru tranzistoru. Umožňuje pouze signály frekvence IF - zlepšuje selektivitu.
7. Druhý IF zesilovač: Sedmý blok je druhý IF zesilovač, je prakticky stejný jako první IF zesilovač, kromě toho, že není řízen AGC, protože má příliš mnoho stupňů řízených AGC, zvyšuje zkreslení.
8. Třetí IF filtr: osmý blok je třetím IF filtrem, stejně jako první a druhý je rezonanční obvod umístěný v kolektoru tranzistoru. Umožňuje pouze signály frekvence IF - zlepšuje selektivitu. Napájí IF signál do detektoru.
9. Detektor: Devátým blokem je detektor, obvykle ve formě germaniové diody nebo diody připojeného tranzistoru. Demoduluje AM opravou IF. Na jeho výstupu je silná složka IF zvlnění, která je odfiltrována nízkoprůchodovým filtrem rezistor-kondenzátor, takže zůstává pouze komponenta AF, je přiváděna do zvukového zesilovače. Zvukový signál je dále filtrován, aby poskytoval napětí AGC, jako u běžného stejnosměrného napájecího zdroje.
10. Zesilovač zvuku: Desátým blokem je zvukový zesilovač; zesiluje zvukový signál a předává ho do reproduktoru. Mezi detektorem a audio zesilovačem je použit potenciometr pro ovládání hlasitosti.
11. Reproduktor: Posledním blokem je reproduktor (obvykle 8 ohmů, 0,5 W), který vydává zvuk uživateli. Reproduktor je někdy připojen k audio zesilovači prostřednictvím konektoru pro sluchátka, který odpojí reproduktor, když jsou připojena sluchátka.

Obvod přijímače superheterodynu AM

Nyní známe základní funkčnost superheterodynového přijímače, pojďme se podívat na typické schéma zapojení superheterodynového přijímače. Níže uvedený obvod je příkladem jednoduchého tranzistorového rádiového obvodu konstruovaného pomocí vysoce citlivého tranzistoru TR830 od společnosti Sony.

Okruh se na první pohled může zdát komplikovaný, ale pokud ho porovnáme s blokovým diagramem, který jsme se dříve naučili, stane se jednoduchým. Rozdělme tedy každou část obvodu, abychom vysvětlili jeho fungování.

Anténa a směšovač - L1 je feritová tyčová anténa, tvoří rezonanční obvod s paralelně proměnným kondenzátorem C2-1 a C1-1. Sekundární vinutí se spojí do základny směšovacího tranzistoru X1. Signál LO je přiváděn do emitoru z LO pomocí C5. Výstup IF je převzat z kolektoru pomocí IFT1, cívka je na kolektoru poklepána autotransformátorovým způsobem, protože pokud by byl rezonanční obvod připojen přímo mezi kolektor a Vcc, tranzistor by obvod značně zatěžoval a šířka pásma by byla příliš vysoká - kolem 200 kHz. Toto klepnutí snižuje šířku pásma na 30kHz.

LO - standardní oscilátor Armstrong se společnou základnou, C1-2 je vyladěn vedle C1-1, aby rozdíl frekvencí LO a RF byl vždy 455kHz. Frekvence LO je určena L2 a celkovou kapacitou C1-2 a C2-2 v sérii s C8. L2 poskytuje zpětnou vazbu pro oscilace od kolektoru k emitoru. Základna je uzemněna RF.

X3 je první IF zesilovač. Chcete-li použít transformátor k napájení základny tranzistorového zesilovače, umístili jsme sekundární mezi základnu a předpětí a vložili jsme oddělovací kondenzátor mezi předpětí a sekundární transformátor, abychom uzavřeli obvod pro signál. Toto je efektivnější řešení než přivádění signálu přes vazební kondenzátor k základně připojené přímo k předpjatým odporům

TM je měřič síly signálu, který měří proud proudící do zesilovače IF, protože vyšší vstupní signály způsobují, že více proudu protéká transformátorem IF do druhého zesilovače IF, což zvyšuje napájecí proud zesilovače IF, který měřič měří. C14 filtruje napájecí napětí spolu s R9 (mimo obrazovku), protože do cívky měřiče TM lze vyvolat vysokofrekvenční a elektrický šum.

X4 je druhý IF zesilovač, zkreslení je pevně nastaveno R10 a R11, C15 uzemňuje základnu pro IF signály; je připojen k neodpojenému R12, aby poskytoval negativní zpětnou vazbu, aby se snížilo zkreslení, vše ostatní je stejné jako v prvním zesilovači.

D je detektor. Demoduluje IF a dodává záporné napětí AGC. Používají se germániové diody, protože jejich dopředné napětí je dvakrát nižší než křemíkové diody, což způsobuje vyšší citlivost přijímače a nižší zkreslení zvuku / R13, C18 a C19 tvoří PI topologii low-pass audio filtru, zatímco R7 řídí sílu AGC a tvoří dolní propust s C10, která filtruje napětí AGC jak ze signálu IF, tak z AF.

X5 je předzesilovač zvuku, R4 řídí hlasitost a C22 poskytuje negativní zpětnou vazbu na vyšších frekvencích a poskytuje další filtrování s nízkým průchodem. X6 je ovladač výkonového stupně. S2 a C20 tvoří obvod ovládání tónu - při stisknutí spínače C20 uzemní vyšší zvukové frekvence, které fungují jako hrubý nízkofrekvenční filtr, což bylo důležité v časných rádiích AM, protože reproduktory měly velmi špatný nízkofrekvenční výkon a přijímaný zvuk zněl “ plechový". Negativní zpětná vazba z výstupu je aplikována na obvod emitoru tranzistoru budiče.

T1 invertuje fázi signálů přicházejících na základnu X7 ve srovnání s fází na základně X8, T2 mění poloviční vlnové proudy každého tranzistoru zpět na celý tvar vlny a odpovídá vyšší impedanci zesilovače tranzistoru (200 ohmů) na 8 -ohm reproduktor. Jeden tranzistor odebírá proud, když je vstupní signál na křivce pozitivní, a druhý, když je křivka záporná. R26 a C29 poskytují negativní zpětnou vazbu, snižují zkreslení a zlepšují kvalitu zvuku a frekvenční odezvu. J a SP jsou připojeny způsobem, který vypne reproduktor, když jsou připojena sluchátka. Zvukový zesilovač poskytuje výkon přibližně 100 mW, což je dostatečné množství pro celou místnost.