книги из ГПНТБ / Черкасов А.Л. Радиотовары учебник

Работа приемника прямого усиления сводится к следующему. Высокочастотное электромагнитное по­ ле, вырабатываемое передающей станцией, воздейст­ вует на антенну приемника и возбуждает в ней элект­ рические колебания высокой частоты. Назначение приемной антенны сводится, следовательно, к преоб­ разованию электромагнитных колебаний в электриче­ ские, которые для радиоприемника являются входным сигналом. Так как на антенну воздействуют радио­ волны многих радиостанций, то на входе возникает множество электродвижущих сил (входных сигна­ лов) . Чтобы был возможен прием одной станции, не­ обходимо выделить полезный сигнал и подавить сиг­ налы остальных радиостанций.

Приемник прямого усиления не может обеспечить высокой чувствительности и хорошей избирательно­ сти, особенно в диапазонах коротких и ультракорот­ ких волн.

Как известно, полоса пропускания /7 = 2ДТ одиноч­ ного колебательного контура и его добротность Q свя­ зана соотношением

где fo— частота принимаемого сигнала; F— частота контура.

Добротность контура Q есть величина, обратная зату­ ханию d\

сопротивление контура.

Добротность контура на всех диапазонах практи­ чески может быть получена почти неизменной, в ре­ зультате чего в диапазоне более коротких волн поло­ са пропускания увеличивается, а избирательность кон­ тура ухудшается. Например, при f0 = 300 кГц и Q=100

120

имеет полосу /7 = 300 кГц. Этот пример дает некоторое представление о причине плохой избирательности приемника прямого усиления.

Сигнал, принятый антенной и выделенный входным избирательным устройством, из-за большого ослаб­ ления при распространении на сотни и тысячи кило­ метров очень мал. Величина его обычно составляет десятки и сотни микровольт. Поэтому полезный сиг­

зонанс на частоту принимаемого сигнала. Поэтому усилители высокой частоты называют резонансными. Принцип работы усилительного каскада сводится

кследующему. Поступающее на сетку пентода пере­ менное напряжение высокой частоты с контура вход­ ной цепи L,C|, индуктивно связанного с антенной, вы­ зывает изменение анодного тока ia. Переменная со­ ставляющая анодного тока лампы / т, проходя через сопротивление Rk контура С2Ь2, создает на нем пере­ менное напряжение Ur, равное Im-Rk. При достаточно большом сопротивлении Rk напряжение Ur будет во много раз больше напряжения сигнала, подводимого

ксетке. В этом и заключается сущность усиления электронной лампой. Физически это объясняется уси­ лительным свойством лампы, благодаря которому из­ менение напряжения на сетке оказывает большее

121

влияние на изменение анодного тока, чем изменение анодного напряжения.

Основным показателем работы усилителя высокой частоты является коэффициент усиления (Дрез). Он зависит от свойств лампы и резонансного сопротивле­ ния контура и может быть определен (для каскада на пентоде) по формуле

Крез ~ S• Крез,

где 5 — крутизна характеристики лампы; Крез— резонансное сопротивление контура.

Чем выше крутизна характеристики и больше резо­ нансное сопротивление,, тем больше коэффициент уси­ ления.

Усиленное переменное напряжение, создаваемое в контуре C2Ls (см. рис. 43), через разделительный кон­ денсатор Ср подается на следующий каскад усиления или на детектор.

Д е т е к т и р о в а н и е есть процесс, обратный моду­ лированию, поэтому его иногда называют демодуля­ цией. Сложный модулированный сигнал представляет собой комбинацию и^высокочастотной составляющей, которая называется несущей, и низкочастотной состав­ ляющей, в которой заключена передаваемая инфор­ мация (речь, музыка, см. рис. 11). Высокочастотная составляющая необходима для «транспортировки» низкочастотного сигнала от передающей радиостан­ ции к месту приема. После того как радиосигнал при­ нят антенной и усилен в блоке УВЧ, потребность в несущей частоте исчезает, так как она выполнила свои функции.

Детектор как раз и служит для разделения моду­ лированного сигнала на его составляющие. В качестве детекторов используют электронные и полупроводни­ ковые диоды. Принцип действия диодного детектора основан на свойствах электронных ламп и р—«-пере­ хода в полупроводниковых приборах пропускать ток в одном направлении.

Рассмотрим работу детекторной ступени на при­ мере схемы диодного детектора (рис. 44). Модулиро­ ванные колебания высокой частоты, поступающие на детекторную ступень, содержат постоянную составля­

122

ющую электрического тока, переменную составляю­ щую ВЧ и переменную составляющую НЧ. Нагрузкой диода служит резистор R (0,1—0,5 МОм). Параллель­ но этому сопротивлению включен конденсатор Си имеющий емкость 100—200 пФ. Для токов высокой частоты он имеет малое сопротивление, поэтому на нагрузочном резисторе R выделяется только постоян­ ное напряжение и напряжение звуковой частоты. Че­ рез конденсатор С2 на усилитель низкой частоты по-

икк

Рис. 44. Схема диодного детектора и график физических процессов, протекающих в его цепи:

а — напряжение на контуре; б — ток в цепи детектора; в —- напряжение на нагрузке детектора

дается только переменное напряжение звуковой частоты. Конденсатор С2 должен иметь малое сопротив­ ление для токов низкой частоты, а следовательно, до­ статочно большую емкость.

Для нормальной работы громкоговорителя требу­ ется относительно большое напряжение (единицы'— десятки вольт), поэтому выделенный на детекторе низкочастотной сигнал подвергается значительному усилению в блоке усилителя низкой частоты (УНЧ). В качестве низкочастотных (выходных) усилителей используют лучевые тетроды, пентоды и полупровод­ никовые триоды (транзисторы).

Физические процессы в схеме УНЧ аналогичны рассмотренным процессам в схеме УВЧ. Отличие со­ стоит в том, что на каскад УНЧ обычно подают

123

переменное напряжение значительно большей ампли­ туды и более низкой частоты.

Усиленный до необходимой мощности низкочастот­ ный сигнал подается на громкоговоритель.

Приемникам прямого усиления свойственны мно­ гие недостатки, важнейшими из которых являются низкая чувствительность и плохая избирательность. Поэтому в настоящее время их выпускают в ограни­ ченном количестве.

Б л о к - с х е м а с у п е р г е т е р о д и н н о г о п р и ­ е м н и к а б е з У К В д и а п а з о н а отличается тем,

Рис. 45. Блок-схема супергетеродина

что имеет генератор высокочастотных колебаний, ис­ пользуемый для преобразования частоты принятого сигнала в промежуточную.

Основными преимуществами приемников суперге­ теродинного типа являются: высокая чувствительность и избирательность в широком диапазоне частот, высо­ кое усиление сигнала, широкая полоса пропускания частот.

В отличие от приемника прямого усиления, рас­ смотренного выше, в супергетеродинном приемнике (рис. 45) между усилителем высокой частоты и де­ тектором располагаются три новых блока: преобра­ зователь частот (ПЧ), гетеродин и усилитель про­ межуточный частоты (УПЧ). Подобное усложнение приемников вызвано тем, что на высоких частотах приемники прямого усиления не позволяют получить необходимого усиления сигнала. При перестройке на более высокие частоты (СВ, КВ) они перестают «чув­ ствовать» сигналы отдаленных радиостанций. Поэтому в супергетеродинных приемниках используют прием

124

преобразования частоты принятого сигнала в более низкую частоту, называемую промежуточной. На этой частоте и происходит основное усиление сиг­ нала.

Назначение антенны, а также блоков УВЧ, УНЧ, детектора и громкоговорителя в супергетеродинных приемниках точно такое же, как и в приемниках пря­ мого усиления.

Рис. 46. Схема двухсеточного преобразователя частоты на гептоде с отдельным гетеродином

В качестве преобразователя частоты в супергете­ родинных приемниках используют диоды, триоды, пен­ тоды и гептоды.

На рис. 46 показана схема двухсеточного преоб­ разователя частоты на гептоде с отдельным гетероди­ ном. Гетеродин собран на триоде по схеме с транс­ форматорной обратной связью. Переменное напряже­ ние (Fv) с контура гетеродина подводится на третью сетку гептода через конденсатор связи Сс. Одновре­ менно с этим напряжение принимаемого радиосигна­ ла (Fc) с контура УВЧ снимается на первую сетку гептода. Под влиянием двух напряжений с частотами Fc и Fv, действующих на обе управляющие сетки гепгода, возникает сложное колебание анодного тока, со­ держащее разностную частоту Fr—Fc = Fup, называе­ мую промежуточной. Последняя выделяется с помо­

125

щью колебательного контура, включаемого в анодную цепь и имеющего собственную частоту, равную про­ межуточной Fnp, Промежуточная частота выделяется благодаря резонансу частот Fnp и контура.

Промежуточная частота будет постоянной при при­ еме любой станции на ДВ, СВ и КВ диапазонах, т. е. она не зависит от частоты приходящего с антенны вы­ сокочастотного сигнала. Это достигается благодаря сопряжению настроек в супергетеродинном приемни­ ке. Под с о п р я ж е н и е м понимается согласование настроек контуров входного избирательного устрой­ ства (ВИУ) и гетеродина в целях обеспечения усло­ вия Fr — Fc = Fnp = const.

Иначе говоря, разность частот принимаемого сиг­ нала и местного гетеродина должна быть постоянной. Для отечественных приемников Fnр равна 465 кГц (на диапазонах ДВ, СВ, КВ). Для УКВ диапазона Fnp

равна 6,75, 8,4 и 10,7 МГц.

Практическое согласование входных контуров и контура гетеродина производят следующим образом. Подбирают два переменных конденсатора одинаковой емкости и насаживают их жестко на одну общую ось так, чтобы при повороте оси, служащей ручкой наст­ ройки на любой угол, емкости конденсаторов оста­ вались равными, т. е. изменялись бы на одну и ту же величину.

Один переменный конденсатор входит в схему входной цепи, другой— в схему гетеродина. Индук­ тивности же подобраны таким образом (Fr<Z,K), что колебания контура гетеродина всегда будут опережать по частоте колебания входного контура, а следова­ тельно, и частоту принимаемого сигнала на 465 кГц.

(ПЧ) промежуточная частота подается в блок усиле­ ния промежуточной частоты (УПЧ), который содер­ жит один-два (реже три) усилительных каскада на высокочастотных пентодах. После этого следует де­ тектирование, усиление по звуковой частоте и преоб­ разование электрических сигналов в звуковые с по­ мощью громкоговорителя,

12S

Б л о к - с х е м а с у п е р г е т е р о д и н н о г о п р и ­ е м н и к а с УКВ д и а п а з о н о м отличается от выше­ рассмотренного супергетеродинного приемника нали­ чием блоков УКВ, амплитудного ограничителя и частотного детектора (ДЧМ). Вещание на УКВ диа­ пазоне осуществляется с применением частотной мо­ дуляции. Для более качественного приема входные цепи, усилитель высокой частоты и преобразователь частоты УКВ диапазона принято выполнять в виде, отдельного блока (рис. 47).

Прием радиостанций, излучающих сигналы с ам­ плитудной. модуляцией (ДВ, СВ, КВ), приемником

Рис. 47. Блок-схема супергетеродина с УКВ диапазоном

этого типа производится аналогично приему выше­ приведенной супергетеродинной схемы. -Поэтому рас­ смотрим лишь радиоприем по УКВ диапазону.

Усилитель высокой частоты (ЧМ), генератор и преобразователь (ЧМ) колебаний УКВ диапазона обычно собираются на одной комбинированной лам­ пе— двойном триоде. Левый триод выполняет роль УВЧ (ЧМ), а правый — генератора высокой частоты (гетеродина), причем на управляющую сетку гетеро­ дина подается усиленный принимаемый сигнал. Сле­ довательно, правый триод выполняет две функции — гетеродина и преобразователя. В его анодную цепь вводится колебательный контур, настроенный на про­ межуточную частоту (6.75 МГц).

Выделенная промежуточная частота поступает в усилитель промежуточной частоты (УПЧ ЧМ).

Во всех современных радиовещательных приемни­ ках, снабженных УКВ диапазоном, применяется ком­ бинированный усилитель промежуточной частоты

127

с двумя группами колебательных контуров, обеспечи­ вающими усиление как AM, так и ЧМ сигналов. Боль­ шая разница в значениях промежуточных частот AM и ЧМ трактов обеспечивает отсутствие взаимного

УПЧ можно одним из двух способов. Первый способ состоит в подключении выхода преобразователя ЧМ тракта к управляющей сетке первой лампы УПЧ (на

Ограничитель Дискриминатор

рис. 46 показано пунктирной линией). Другой способ предусматривает присоединение выхода блока УКВ к управляющей сетке преобразователя частоты AM тракта, который в этом случае играет роль дополни­ тельного УПЧ ЧМ (на рис. 47 показано сплошной линией).

После усиления по промежуточной частоте сигнал подается на амплитудный ограничитель, который слу­ жит для устранения вредной амплитудной модуляции и подачи на частотный детектор напряжения, моду­ лированного только по частоте. Обычно ограничитель представляет собой каскад усиления промежуточной частоты, работающей в специальном режиме.

Назначение частотного детектора заключается в преобразовании модулированных по частоте высоко­ частотных колебаний в колебания низкой звуковой частоты.

Большое распространение получила для частотного детектирования схема дискриминатора, показанная на рис. 48. Контур в анодной цепи ограничителя исвязан-

128

ный с ним вторичный контур настроены на среднюю промежуточную частоту сигнала. На аноды первого и второго диода подведено переменное напряжение пер­ вичного контура и половина переменного напряжения вторичного контура. При воздействии средней проме­ жуточной частоты, которая является и резонансной частотой контуров, анодные токи обоих диодов одина­ ковы. На резисторах Ri и R2 создаются одинаковые по величине напряжения. Напряжение на выходе в этом случае равно нулю.

Когда частота сигнала уменьшается, напряжение на резисторе R\ увеличивается, а на резисторе R2

Рис. 49. Блок-схема стереофонического радиоприемника:

/ — блок высокочастотного тракта

уменьшается. На выходе появляется положительное напряжение. В те моменты, когда частота сигнала увеличивается, возрастает напряжение на резисторе R2, а на выходе появляется отрицательное напряже­ ние.

Таким образом, на выходе схемы возникает пере­ менное напряжение, изменение которого соответст­ вует изменению частоты приходящего сигнала.

Выделенный на детекторе сигнал звуковой часто­ ты подвергается одноили двухкаскадному усилению (УНЧ) и возбуждает громкоговоритель.

Качество воспроизведения звука на УКВ диапазо­ не самое высокое по сравнению с ДВ, СВ и КВ. Это объясняется тем, что на этом диапазоне проявляется максимальная чувствительность и избирательность приемника. Большинство индустриальных помех не действует на УКВ прием, так как имеет амплитудный характер.

Б л о к - с х е м а с т е р е о ф о н и ч е с к о г о п р и ­ е м н и к а (рис. 49) позволяет осуществлять прием