3. Структурные схемы радиоприемников.

Существует два основных типа РПУ: приёмники прямого усиления и супер-гетеродинные.

Схема радиоприёмника прямого усиления приведена на рис 5.

Рис. 5. Структурная схема РПУ прямого усиления.

Приёмник состоит из следующих элементов: входной цепи усилителя ра­диочастоты, детектора, усилителя звуковой (низкой) частоты и оконечного уст­ройства. Входная цепь обычно включает одиночный колебательный контр, пе­рестраиваемый в пределах заданного диапазона частот. Она выполняет сле­дующие функции: частотную избирательность с ослаблением сильных помех, согласование антенны с входом усилителя с целью передачи максимальной мощности сигнала из антенны на вход УРЧ.

После входной цепи принятый сигнал слаб и его мощность недостаточна для обеспечения нормальной работы детектора. Усилитель радиочастоты обес­печивает необходимое усиление сигнала и дополнительную частотную избира­тельность. Он представляет собой усилительный каскад, в выходной цепи кото­рого в качестве нагрузки включён колебательный контр. Входной сигнал обыч­но составляет единицы микровольт, а для нормальной работы детектора требуются единицы вольт. Следовательно, УРЧ должен обеспечивать усиление по­рядка 10⁶. Для получения такого большого усиления требуется несколько кас­кадов УРЧ.

Усилитель низкой частоты усиливает выходное напряжение детектора до необходимого уровня, обеспечивающего работу оконечного устройства.

Приемники прямого усиления просты по исполнению но обладают рядом недостатков: плохой избирательностью, малой чувствительностью, непостоянным коэффициентом усиления и полосой пропускания в пределах рабочего диапазона.

Объясняется это тем, что колебательные контуры приемников , входящие во входную цепь и УРЧ имеют примерно одинаковую и неизменную добротность. Однако при частотной перестройке контуров изменяется их полоса пропускания, поскольку она связана с частотой соотношением:

Поэтому в диапазоне, например, коротких волн полоса пропускания будет существенно шире, чем в диапазоне длинных волн.

Существенно лучше параметры имеют супергетеродинные приемники.

Структурная схема такого приёмника приведена на рис. 6.

Рис. 6. Структурная схема супергетеродинного приемника.

Входная цепь и УРЧ выполняют те же функции что и в приёмнике прямого усиления. Совокупность входной цепи и УРЧ в супергетеродинном приёмнике называют преселектором, т.к. эти элементы осуществляют предварительную избирательность. После УРЧ принятый сигнал подаётся на вход преобразователя частоты, который состоит из смесителя и гетеродина. Гетеродином называют маломощный автогенератор синусоидальных колебаний. Колебания гетеродина и УРЧ поступают на смеситель, который является нелинейным устройством. В смесителе в результате взаимодействия двух напряжений, имеющих разные частоты (f_c и f_г) образуется много комбинационных составляющих этих частот, в том числе и составляющая, частота которой равна разности частот гетеродина и сигнала. f_пр= f_г- f_с

Эта частота называется промежуточной. Резонансная система в выходной цепи смесителя, настроена на эту частоту. В диапазонных приемниках промежуточная частота должна оставаться неизменной при любой настройке приемника в пределах диапазона. Это достигается одновременной перестройкой контуров входной цепи и гетеродина. Таким образом, назна­чение преобразователя состоит в том, чтобы преобразовать высокую радиочас­тоту принимаемого сигнала в более низкую (промежуточную), сохраняя закон модуляции и обеспечивая её постоянство при перестройке приёмника.

С выхода преобразователя напряжение промежуточной частоты подаётся на вход УПЧ. В УПЧ контуры настраиваются на постоянную (промежуточную) частоту и в процессе работы приёмника не перестраиваются. Постоянство промежуточной частоты, а так же то, что она значительно ни­же радиочастоты принимаемого сигнала, обеспечивает ряд важных преиму­ществ супергетеродинного приёмника:

- независимость параметров УПЧ от настройки приёмника (постоянства ко­эффициента усиления и неизменности АЧХ);

- высокую избирательность, т.к. резонансная характеристика системы не пе­рестраиваемых контуров может быть близка к идеальной ;

-высокую устойчивость работы, т.е. паразитные обратные связи, вызываю­щие самовозбуждение, на более низкой промежуточной частоте значительно слабее, а это даёт возможность увеличивать коэффициент усиления не снижая устойчивости;

-упрощение конструкции резонансных цепей УПЧ, т.к. их не нужно перестраивать;

-высокую чувствительность, т.к. на более низкой и постоянной частоте мож­но получить более высокое устойчивое усиление.

Таким образом, в супергетеродинном приёмнике усиление осуществляется на трёх частотах: радиочастоте, промежуточной и низкой.

Наряду с достоинствами супергетеродинный приём имеет и некоторые не­достатки. Наиболее существенные из них - наличие побочных (паразитных) ка­налов приёма. Они создаются в процессе преобразования частоты. Наиболее опасный канал - зеркальный. Он образуются следующим образом. На входе приёмника всегда действует много колебаний имеющих различные частоты. Среди них может оказаться колебание с частотой, отличающейся от частоты сигнала на удвоенную промежуточную частоту f_з= f_с+2 f_пр .

Рис. 7. Взаимное расположение частот основного и зеркального канала.

При этом колебание с частотой f₃ преобра­зуется в колебание с частотой f_пр так же, как и сигнал. Супергетеродинный приёмник в этом случае будет принимать одновременно коле­бания двух частот f_з и f_c, симметрично распо­ложенных относительно частоты гетеродина.

Второй побочный канал приёма – канал промежуточной частоты. Помеха на частоте, равной промежуточной частоте приёмника, проходит прямо через смеситель и выделяется в фильтре его выходной цепи, т.к. он настроен на промежуточную частоту. Такая помеха называется помехой прямого прохо­ждения.

Мешающее действие зеркальной помехи и помехи прямого прохождения ослабляется преселектором. Таким образом, в супергетеродинном приёмнике избирательность по зеркальному каналу осуществляют входные цепи и УРЧ, а по соседнему каналу - УПЧ.

Детектор и УНЧ в супергетеродинном приёмнике выполняют те же функ­ции что и в приёмнике прямого усиления.

Для повышения избирательности по соседнему и зеркальному каналам кро­ме обычных супергетеродинных приёмников с одним преобразованием частоты применяют приёмники с двойным, а иногда и с тройным преобразованием.