..:: | Назад | Содержание | Далее | ::..
Гетеродинирование (heterodyning) - это процесс нелинейного или параметрического смешивания двух сигналов различных частот для получения колебаний третьей частоты. Приемник супергетеродинного типа предложен Э.Армстронгом в 1918 г., он обеспечивает очень высокую и практически одинаковую избирательность во всех диапазонах волн, а также более равномерное усиление в высокочастотном тракте. Это достигается путем введения в главный тракт приемника преобразователя частоты, состоящего из смесителя (СМ), гетеродина (Г) и усилителя промежуточной частоты (УПЧ). Часть приемника – преселектор, включающий входную цепь, МШУ и УВЧ, подобен структуре приемника прямого усиления и обеспечивает чувствительность и предварительную селекцию на частоте.
В супергетеродинном приемнике (рисунок 3.11) спектр принимаемого сигнала с помощью преобразователя частоты переносится с несущей частоты f0 на более низкую промежуточную частоту.
Рисунок 3.11 - Структурная схема супергетеродинного приемника
Для супергетеродинного приемника: fпч=|f0 - fr|=| fr - f0|,
где fr - частота гетеродина.
В процессе преобразования частоты происходит перенос спектра сигнала в область промежуточной частоты без нарушения амплитудных и фазовых соотношений его составляющих. Резонансные контуры каскадов УПЧ настраиваются на промежуточную частоту. При перестройке колебательных систем преселектора одновременно изменяется и частота гетеродина таким образом, чтобы промежуточная частота оставалась постоянной. Поскольку УПЧ не перестраивается по частоте, то это позволяет получить в супергетеродинном приемнике высокую частотную избирательность при неизменной полосе пропускания, а также реализовать оптимальную фильтрацию сигнала от помех, применяя согласованные фильтры на промежуточной частоте. Таким образом, в супергетеродинном приемнике устраняются основные недостатки приемника прямого усиления.
Но главный недостаток супергетеродинного приемника - наличие дополнительных паразитных каналов приема. Основным паразитным каналом приема является зеркальный канал. Поскольку промежуточная частота равна абсолютной разности частот сигнала и гетеродина, то приемник может одновременно принимать радиосигналы двух передающих станций с разными несущими частотами f0 и f3 и, соответственно, спектрами S (f0), S (f3), расположенными симметрично (зеркально) относительно частоты гетеродина fr (рисунок 3.12).
Рисунок 3.12 - Ослабление зеркального канала полосовыми фильтрами
Если, например, частота f0 одного принятого сигнала меньше, а другого fз - больше частоты гетеродина fr на промежуточную частоту fпч, то на выходе УПЧ будут присутствовать два преобразованных сигнала с равными частотами – основной f пч=fr - f0 и зеркальной fзк=fз - fr. При этом fз - f0=2 fпч, зеркальный канал отстоит от основного (полезного, принимаемого) на удвоенное значение промежуточной частоты. Подавление частот зеркального канала осуществляется с помощью полосовых фильтров, включенных во входную цепь и УВЧ приемника. Они содержат резонансные контуры, которые настраиваются на частоту принимаемого сигнала f0. Эти же фильтры ослабляют сигнал частоты зеркального канала fз, по отношению к которой резонансные контуры расстроены (рисунок 3.12).
Соседним называют канал приема, примыкающий к основному каналу, рабочая частота которого отличается на западную величину от частоты настройки приемника на желаемую радиостанцию. Соседний канал приема возникает вследствие недостаточной избирательности приемника. Сигнал соседнего канала не отфильтровывается преселектором и создает в преобразователе частоты колебания на частотах, близких к промежуточной частоте и входящих в полосу пропускания УПЧ. В радиовещательных приемниках частота соседнего канала составляет 10 кГц.
Интермодуляционный канал приема возникает при прохождении через преселектор вместе с полезным сигналом частоты fс двух (и более) помех на частотах fn1, fn2 которые в смесителе образуют колебания с комбинационными частотами nfс± mfn1± pfn2±. . ., где n, m, p – целые числа. Если какая-либо одна или несколько из комбинационных частот попадает в полосу пропускания УПЧ, то создается интермодуляционный побочный канал приема. Для уменьшения влияния последнего необходимо повышать частотную избирательность преселектора и уменьшать усиление в УРЧ.
Подавление сигналов побочных каналов приема (в том числе и зеркального) улучшается при повышении промежуточной частоты fпч. Однако при этом ухудшается избирательность УПЧ приемника.
При изменении частоты настройки высокочастотного тракта приемника необходимо также одновременно перестраивать частоту гетеродина. Это достигается путем сопряжения органов настроек высокочастотного тракта и гетеродина, для чего в приемнике применяется единственная ручка (электронный элемент) настройки, с помощью которой одновременно изменяют резонансную частоту высокочастотного тракта и частоту колебаний гетеродина, сохраняя между ними фиксированную промежуточную частоту.
К недостаткам супергетеродинного приемника относится возможность приема помехи с частотой, близкой или равной промежуточной частоте. Такая помеха может пройти весь тракт без преобразования в преобразователе частоты и усилиться в УПЧ. Ее прием аналогичен приему по схеме прямого усиления независимо от частоты гетеродина. Для подавления подобных помех во входную цепь супергетеродинного приемника вводят режекторный фильтр, настроенный на промежуточную частоту.
В супергетеродинном приемнике возможно также появление комбинационных каналов приема, вызывающих комбинационные свисты. На некоторых частотах работы приемника в результате сложных процессов в преобразователе частоты получается сигнал с частотой f’пч, близкой к промежуточной частоте. Тогда полезный и паразитный сигналы одинаково увеличиваются в УПЧ, но при этом возникают биения (нелинейные эффекты) их несущих частот. В результате биений появляется низкочастотная огибающая полезного сигнала с разностной частотой fсе=|fпч - f’пч|, которая выделяется амплитудным детектором и после усиления в УПЧ прослушивается в виде свиста.
Побочные каналы приема могут быть практически устранены рациональным выбором промежуточной частоты, режима работы преобразователя частоты и необходимой частотной избирательности преселектора и усилителя промежуточной частоты. Наиболее эффективным является использование схем смесителя, выполняющих близкое к идеальному перемножение напряжений, а также использование электронной развязки цепей гетеродина и высокочастотного тракта.
..:: | Назад | Содержание | Далее | ::..