Супергетеродин радіоприймач Підручник

Вступ або підручник про основи того, як працює супергетерогенератор або супергетеродинний радіоприймач та як його можна використовувати в системах радіозв'язку.

Радіо супергета або дати йому повне ім'я приймач супергетеродина є однією з найпопулярніших форм приймача, що застосовується сьогодні в різноманітних додатках: від приймачів широкомовного зв'язку до двосторонніх радіозв'язків, а також у багатьох системах мобільного радіозв'язку.

Хоча використовуються й інші форми радіоприймача, приймач супергетеродину є однією з найбільш широко використовуваних форм. Хоча спочатку був розроблений в перші дні радіо- або бездротової технології, приймач супергетерогенезу або супергетеродину пропонує значні переваги у багатьох програмах. Природно, основна концепція розроблялася з її ранніх часів, і використовуються складніші та складніші версії, але основна концепція все ще залишається тією ж.

Історія приймача супергетеродина
Ця форма приймача заснована на ідеї змішування сигналів нелінійним способом. Цю ідею вперше помітили, коли були виявлені удари між двома сигналами. Р. Фессенден був першим, хто помітив це, і він запатентував цю ідею в 1901.

Однак ідея спала протягом кількох років, оскільки більшість приймачів складалися з детекторів та налаштованих мікросхем. Діодний термоелектронний клапан або вакуумна трубка був винайдений Амвросієм Флемінгом у 1904, а потім третю сітку додав Лі де Форест. Хоча ранні клапани або трубки використовувались, вони були дуже нестабільними і важко було отримати від них набагато корисніші характеристики.

Молодий інженер на ім'я Едвін Армстронг почав використовувати потужність вакуумної трубки або термоелектронного клапана, винайшов регенеративний приймач навколо 1910. Це забезпечило значне збільшення корисного прибутку порівняно з раніше досягнутим.

Саме початок Великої війни в 1914 дало новий поштовх дизайну радіоприймачів. Існувала вимога до чутливих радіоприймачів для різноманітних завдань. Перший великий крок зробив француз на ім’я Люсьєн Леві. У той час продуктивність клапанів була дуже низькою на частотах вище 100 кГц або близько того, і він розробив систему зниження частоти вхідного сигналу за допомогою системи ударів - сигнал потім міг бути налаштований і посилений ефективніше при меншій частоти.

Едвін Армстронг знову вийшов на перший план, розробивши приймач супергетеру або супергетеродину, як ми його знаємо сьогодні, з фільтром середньої частоти з проміжною частотою та змінним локальним осцилятором. Його ідея була розроблена в 1918, вже в кінці війни, і в результаті вона не використовувалася широко.

Після війни було виявлено, що подібні приймачі були постульовані німцями, але насправді жоден не був зроблений. У результаті Едвін Армстронг був заслужений винаходом.

Супергетеродиновий приймач спочатку не використовувався, оскільки вважалося, що багато клапанів у наборі не сприяють забезпеченню посилення сигналу, а клапани - дорогими. Однак, коли кількість радіостанцій зросла і вибірковість стала проблемою, поряд із падінням витрат термоелектронних клапанів, використання приймача перегріву почало зростати в кінці 1920 і на початку 1930. З тих пір він широко використовується.

Змішування і приймач перегріву

Ідея приймача супергетеродину обертається навколо процесу змішування. Тут RF змішувачі використовуються для множення двох сигналів разом. (Це не те саме, що мікшери, що використовуються в аудіо столиках, де сигнали додаються разом). Коли два сигнали множать разом, вихід є добутком миттєвого рівня сигналу на одному вході та миттєвого рівня сигналу на іншому вході. Виявлено, що вихід містить сигнали на частотах, відмінних від двох вхідних частот. Нові сигнали бачать на частотах, що є сумою та різницею двох вхідних сигналів, тобто якщо дві вхідні частоти f1 і f2, то нові сигнали бачать на частотах (f1 + f2) і (f1-f2). Для прикладу, якщо два сигнали, один на частоті 5 МГц і інший на частоті 6 МГц, змішуються разом, то генеруються нові сигнали на частотах 11 МГц і 1 МГц.

Поняття супергетеродинового приймача

У радіоперегріві прийнятий сигнал надходить на один вхід змішувача. Локально генерований сигнал (сигнал локального осцилятора) подається в інший. Результатом є те, що генеруються нові сигнали. Вони застосовуються до підсилювача та фільтра з фіксованою проміжною частотою (IF). Будь-які сигнали, які перетворюються вниз і потім потрапляють в смугу пропускання підсилювача IF, будуть посилюватися і переходити до наступних етапів. Ті, хто потрапляє поза смугу пропускання ІФ, відхиляються. Налаштування здійснюється дуже просто, змінюючи частоту локального осцилятора. Перевагою цього процесу є те, що можуть використовуватися дуже селективні фільтри з фіксованою частотою, які далеко не виконують будь-яких змінних частот. Вони, як правило, на меншій частоті, ніж вхідний сигнал, і знову це дає змогу їх продуктивність бути кращою та дешевшою.

Щоб побачити, як це працює в реальності, скористайтеся прикладом двох сигналів, одного на 6 МГц і іншого на 6.1 МГц. Візьмемо також приклад ІЧ, розміщеного на 1 МГц. Якщо для місцевого осцилятора встановлено значення 5 МГц, то два сигнали, що генеруються змішувачем в результаті сигналу МГц 6, падають на 1 MHz і 11 MHz. Природно, сигнал 11 МГц відхиляється, але сигнал на частоті МГц 1 проходить через етапи ІЧ. Сигнал на частоті 6.1 МГц виробляє сигнал на частоті 1.1 МГц (і 11.1 МГц), і це виходить за межі смуги частот ІФ, тому єдиним сигналом для проходження через ІФ є сигнал від сигналу на 6 МГц.

Якщо локальна частота генератора буде переміщена вгору на 0.1 МГц до 5.1 МГц, то сигнал на частоті 6.1 МГц породжує сигнал на частоті 1 МГц, і це пройде через ІЧ. Сигнал на частоті 6 МГц породжує сигнал 0.9 МГц в ІЧ і буде відхилений. Таким чином приймач діє як фільтр змінної частоти, і налаштування виконується.

Відповіді на зображення
Базова концепція супергетеродинового приймача виглядає добре, але є проблема. Є два сигнали, які можуть входити в ІЧ. З локальним осцилятором, встановленим на 5 МГц і з IF, вже було помічено, що сигнал на частоті 6 МГц змішується з локальним генератором, щоб видавати сигнал на частоті 1 МГц, який буде проходити через фільтр IF. Однак якщо сигнал на частоті 4 МГц потрапляє в змішувач, він виробляє два змішані продукти, а саме один на підсумковій частоті, що становить 10 МГц, в той час як різнична частота з'являється на 1 МГц. Це виявиться проблемою, оскільки цілком можливо для двох сигналів на абсолютно різних частотах ввести ПЧ. Небажана частота відома як зображення. На щастя, можна встановити налаштовану ланцюг перед змішувачем, щоб запобігти попаданню сигналу в змішувач або правильніше знизити його рівень до прийнятного значення.

На щастя, ця налаштована схема не повинна бути дуже гострою. Не потрібно відхиляти сигнали на сусідніх каналах, а натомість потрібно відхиляти сигнали на частоті зображення. Вони будуть відокремлені від шуканого каналу частотою, що дорівнює ПІВ. Іншими словами, якщо ІЧ на 1 МГц, зображення буде на відстані 2 МГц від потрібної частоти.

Незважаючи на те, що технологія радіозв'язку надзвичайно просунулася з моменту першого впровадження супергетеродинного радіоприймача, вона все ще дуже широко використовується для багатьох застосувань радіозв'язку.

Залишити повідомлення 

список повідомлень