Raadiovastuvõtjate ehitamiseks on mitu skeemi. Pealegi pole vahet, mis eesmärgil neid kasutatakse - ringhäälingujaamade vastuvõtjana või signaalina juhtimissüsteemi komplektis. Seal on superheterodüünvastuvõtjad ja otsevõimendus. Otsese võimenduse vastuvõtja ahelas kasutatakse ainult ühte tüüpi võnkemuundurit - mõnikord isegi kõige lihtsamat detektorit. Tegelikult on see detektori vastuvõtja, ainult veidi täiustatud. Kui pöörate tähelepanu raadio kujundusele, näete, et esm alt võimendatakse kõrgsageduslikku signaali ja seejärel madalsageduslikku signaali (kõlarisse väljundiks).
Superheterodüünide omadused
Parasiitvõnkumiste esinemise tõttu on kõrgsageduslike võnkumiste võimendamise võimalus vähesel määral piiratud. See kehtib eriti lühilaine vastuvõtjate ehitamisel. NaguKõrgete võimendite puhul on kõige parem kasutada resonantslahendusi. Kuid nad peavad sageduse muutmisel täielikult ümber konfigureerima kõik kavandatud võnkeahelad.
Selle tulemusena muutub raadiovastuvõtja disain ja ka selle kasutamine palju keerulisemaks. Kuid neid puudusi saab kõrvaldada, kasutades vastuvõetud võnkumiste teisendamist üheks stabiilseks ja fikseeritud sageduseks. Lisaks vähendatakse tavaliselt sagedust, mis võimaldab teil saavutada kõrge võimenduse. Sellel sagedusel häälestatakse resonantsvõimendit. Seda tehnikat kasutatakse kaasaegsetes superheterodüünvastuvõtjates. Ainult fikseeritud sagedust nimetatakse vahesageduseks.
Sageduse teisendusmeetod
Ja nüüd peame kaaluma ülalmainitud raadiovastuvõtjate sageduste muundamise meetodit. Oletame, et võnkumisi on kahte tüüpi, nende sagedused on erinevad. Kui need vibratsioonid kokku liita, ilmub löök. Lisamisel signaali amplituud kas suureneb või väheneb. Kui pöörata tähelepanu seda nähtust iseloomustavale graafikule, võib näha hoopis teistsugust perioodi. Ja see on löökide periood. Pealegi on see periood palju pikem kui mis tahes moodustunud kõikumise sarnane omadus. Vastav alt sellele on sagedustega vastupidine – võnkumiste summal on vähem.
Lööksagedust on piisav alt lihtne arvutada. See võrdub liidetud võnkumiste sageduste erinevusega. Ja koos tõusugaerinevus, löögisagedus suureneb. Sellest järeldub, et valides suhteliselt suure sageduse erinevuse, saadakse kõrgsageduslikud löögid. Näiteks on kaks kõikumist - 300 meetrit (see on 1 MHz) ja 205 meetrit (see on 1,46 MHz). Lisamisel selgub, et löögisagedus on 460 kHz ehk 652 meetrit.
Tuvastamine
Aga superheterodüüni tüüpi vastuvõtjatel on alati detektor. Löökidel, mis tulenevad kahe erineva vibratsiooni lisamisest, on periood. Ja see on täielikult kooskõlas vahepealse sagedusega. Kuid need ei ole vahesageduse harmoonilised võnked, nende saamiseks on vaja läbi viia tuvastamisprotseduur. Pange tähele, et detektor eraldab moduleeritud signaalist ainult modulatsioonisagedusega võnkumised. Aga löökide puhul on kõik veidi teisiti – seal on valik nn erinevussagedusega võnkeid. See on võrdne summeeruvate sageduste erinevusega. Seda muundamismeetodit nimetatakse heterodünimise või segamise meetodiks.
Meetodi rakendamine, kui vastuvõtja töötab
Oletame, et raadiojaama võnkumised tulevad raadioahelasse. Teisenduste läbiviimiseks on vaja luua mitu kõrgsageduslikku abivõnkumist. Järgmisena valitakse kohaliku ostsillaatori sagedus. Sel juhul peaks sageduste tingimuste vahe olema näiteks 460 kHz. Järgmiseks peate lisama võnkumised ja rakendama need detektorlambile (või pooljuhile). Selle tulemuseks on sageduse erinevus (väärtus 460 kHz) anoodiahelaga ühendatud ahelas. Vaja tähelepanu pöörataasjaolu, et see ahel on häälestatud töötama erineva sagedusega.
Kõrgsagedusvõimendit kasutades saate signaali teisendada. Selle amplituud suureneb oluliselt. Selleks kasutatav võimendi on lühendatud kui IF (Intermediate Frequency Amplifier). Seda võib leida kõigist superheterodüüni tüüpi vastuvõtjatest.
Praktiline trioodiahel
Sageduse teisendamiseks võite kasutada ühe trioodlambi lihtsaimat vooluringi. Antennilt läbi mähise tulevad võnked langevad detektorlambi juhtvõrele. Eraldi signaal tuleb kohalikust ostsillaatorist, see asetatakse peamise peale. Detektorlambi anoodahelasse on paigaldatud võnkeahel - see on häälestatud vahesagedusele. Tuvastamisel saadakse võnkumised, mida IF-s veelgi võimenduvad.
Kuid raadiotorude konstruktsioone kasutatakse tänapäeval väga harva - need elemendid on vananenud, nende hankimine on problemaatiline. Kuid on mugav arvestada kõigi nende struktuuris esinevate füüsikaliste protsessidega. Detektoridena kasutatakse sageli heptoode, triood-heptoode ja pentoode. Pooljuhttrioodi vooluahel on väga sarnane lambi kasutamisega. Toitepinge on väiksem ja induktiivpoolide mähiseandmed.
IF heptoodidel
Heptode on mitme võre, katoodide ja anoodidega lamp. Tegelikult on need kaks raadiotoru, mis on suletud ühte klaasanumasse. Levinud on ka nende lampide elektrooniline vool. ATesimene lamp ergastab võnkumisi - see võimaldab vabaneda eraldi lokaalse ostsillaatori kasutamisest. Teises aga segunevad antennist tulevad ja heterodüünsed võnked. Saadakse löögid, neist eraldatakse erineva sagedusega võnkumised.
Tavaliselt on skeemidel lambid eraldatud punktiirjoonega. Kaks alumist võre on ühendatud katoodiga läbi mitme elemendi - saadakse klassikaline tagasisideahel. Kuid otse kohaliku ostsillaatori juhtvõrk on ühendatud võnkeahelaga. Tagasiside korral tekib vool ja võnkumine.
Vool tungib läbi teise võrgu ja võnkumised kanduvad üle teisele lambile. Kõik signaalid, mis tulevad antennist, lähevad neljandasse võrku. Võred nr 3 ja nr 5 on aluse sees omavahel ühendatud ja neil on pidev pinge. Need on omapärased ekraanid, mis asuvad kahe lambi vahel. Tulemuseks on see, et teine lamp on täielikult varjestatud. Superheterodüünvastuvõtja häälestamine pole tavaliselt vajalik. Peaasi on ribapääsfiltrite reguleerimine.
Skeemis toimuvad protsessid
Voolus võngub, need on loodud esimese lambi poolt. Sel juhul muutuvad kõik teise raadiotoru parameetrid. Just selles on kõik vibratsioonid segatud - antennist ja kohalikust ostsillaatorist. Võnkumised tekitatakse erineva sagedusega. Anoodi vooluringis on võnkeahel - see on häälestatud sellele konkreetsele sagedusele. Edasi tuleb valik alatesvõnkeanoodi vool. Ja pärast neid protsesse saadetakse IF sisendisse signaal.
Spetsiaalsete konverteerivate lampide abil on superheterodüüni disain oluliselt lihtsustatud. Torude arv on vähenenud, välistades mitmed raskused, mis võivad tekkida ahela kasutamisel, kasutades eraldi lokaalset ostsillaatorit. Kõik ülalpool käsitletu viitab moduleerimata lainekuju transformatsioonidele (ilma kõne ja muusikata). See muudab seadme tööpõhimõtte arvestamise palju lihtsamaks.
Moduleeritud signaalid
Juhul, kui toimub moduleeritud laine teisendamine, tehakse kõik veidi teisiti. Kohaliku ostsillaatori võnkumised on püsiva amplituudiga. IF-võnkumine ja löök on moduleeritud, nagu ka kandja. Moduleeritud signaali heliks muutmiseks on vaja veel ühte tuvastust. Just sel põhjusel suunatakse superheterodüün-HF-vastuvõtjates pärast võimendamist signaal teisele detektorile. Ja alles pärast seda suunatakse modulatsioonisignaal kõrvaklappidesse või ULF-sisendisse (madalsagedusvõimendisse).
IF konstruktsioonis on üks või kaks resonantstüüpi kaskaadi. Reeglina kasutatakse häälestatud trafosid. Pealegi on korraga konfigureeritud kaks mähist, mitte üks. Selle tulemusena on võimalik saavutada resonantskõvera soodsam kuju. Suureneb vastuvõtva seadme tundlikkus ja selektiivsus. Neid häälestatud mähistega trafosid nimetatakse ribapääsfiltriteks. Need on konfigureeritud kasutadesreguleeritav südamik või trimmeri kondensaator. Need konfigureeritakse üks kord ja neid ei pea vastuvõtja töötamise ajal puudutama.
LO sagedus
Nüüd vaatame lihtsat superheterodüünvastuvõtjat torul või transistoril. Saate muuta kohaliku ostsillaatori sagedusi vajalikus vahemikus. Ja see tuleb valida nii, et mis tahes sagedusvõnkumisega, mis antennilt tuleb, saadakse sama vahesageduse väärtus. Kui superheterodüün on häälestatud, reguleeritakse võimendatud võnkumise sagedus konkreetsele resonantsvõimendile. Selgub selge eelis - pole vaja konfigureerida suurt hulka torudevahelisi võnkeahelaid. Piisab heterodüünahela ja sisendi reguleerimisest. Seadistamine on oluliselt lihtsustatud.
Vahesagedus
Fikseeritud IF saamiseks, kui töötate mis tahes sagedusel, mis on vastuvõtja tööpiirkonnas, on vaja kohaliku ostsillaatori võnkumisi nihutada. Tavaliselt kasutavad superheterodüünraadiod IF sagedust 460 kHz. Palju harvemini kasutatav on 110 kHz. See sagedus näitab, kui palju kohaliku ostsillaatori ja sisendahela vahemikud erinevad.
Resonantsvõimenduse abil suurendatakse seadme tundlikkust ja selektiivsust. Ja tänu sissetuleva võnke teisenduse kasutamisele on võimalik selektiivsuse indeksit parandada. Väga sageli töötab suhteliselt lähedal kaks raadiojaama (vastav altsagedus), segavad üksteist. Selliseid omadusi tuleb arvestada, kui plaanite kokku panna omatehtud superheterodüünvastuvõtja.
Kuidas jaamu vastu võetakse?
Nüüd saame vaadata konkreetset näidet, et mõista, kuidas superheterodüünvastuvõtja töötab. Oletame, et kasutatakse IF-i, mis võrdub 460 kHz. Jaam töötab sagedusel 1 MHz (1000 kHz). Ja teda takistab nõrk jaam, mis edastab sagedusel 1010 kHz. Nende sageduste erinevus on 1%. 460 kHz sagedusega IF saavutamiseks on vaja lokaalne ostsillaator häälestada sagedusele 1,46 MHz. Sel juhul väljastab segav raadio ainult 450 kHz IF.
Ja nüüd näete, et kahe jaama signaalid erinevad rohkem kui 2%. Kaks signaali põgenes, see juhtus sagedusmuundurite kasutamise kaudu. Peajaama vastuvõtt on lihtsustatud ja raadio selektiivsus on paranenud.
Nüüd teate kõiki superheterodüünvastuvõtjate põhimõtteid. Kaasaegsetes raadiotes on kõik palju lihtsam – ehitamiseks tuleb kasutada ainult ühte kiipi. Ja selles on pooljuhtkristallile kokku pandud mitu seadet - detektorid, kohalikud ostsillaatorid, RF-, LF-, IF-võimendid. Jääb vaid lisada võnkeahel ja mõned kondensaatorid, takistid. Ja terve vastuvõtja on kokku pandud.
