книги из ГПНТБ / Смирнов Б.В. Основы электроники и техники связи учебник

Однако и приемник прямого усиления обладает серьезным недостатком, который состоит в следующем. Если /о — частота принимаемых колебаний, то полоса пропускания одиночного кон­ тура с добротностью Q составляет

2AF = — . Q

Добротность контура остается практически неизменной на длинных, средних, промежуточных и коротких волнах. Поэтому полоса пропускания 2AF существенным образом зависит от диапа­

волны) полоса пропускания приемника прямого усиления увеличи­ вается.

Чтобы получить одинаковые полосы пропускания при приеме длинных, средних и коротких волн, усиление принятых колебаний должно происходить только на одной частоте. В этом заключает­ ся идея супергетеродинного приема.

Супергетеродинный приемник. Если приемник прямого усиле­ ния работает на двух видах частот — высокой и низкой, то супер­ гетеродинный приемник работает на трех видах частот — высокой, промежуточной и низкой (рис. 176,б).

В супергетеродинном приемнике колебания модулированной высокой частоты 1 принимаются антенной А, выделяются вход­ ными фильтрами ВФ, усиливаются в усилителе высокой частоты УВЧ, а затем подаются на преобразователь частоты. Последний

(колебания 2). С этого усилителя колебания подаются на детектор Д, где происходит демодуляция с выделением колебаний низкой частоты 3. Последние после усиления в усилителе низкой частоты УНЧ поступают в оконечный аппарат ОА.

Для преобразования частоты применяются преобразователь­ ные лампы, обладающие'нелинейными анодно-сеточными характе­ ристиками (с переменной крутизной). Подавая на сетку преобразо­ вательной лампы два колебания — высокой частоты /0 и гетероди­ на /г (рис. 178, а), получим в ее анодной цепи составляющие раз­ личных частот, в том числе составляющие с частотами /г — fc п /г+/с. Включив в анодную цепь преобразовательной лампы резо­ нансный контур LC, настроенный на одну из этих частот, получим колебания новой, промежуточной частоты / п р = / г — /с или /пР=

= / г + / с .

Обычно частоту местного генератора (гетеродина) /г выбира­ ют так, чтобы она несильно отличалась от частоты принимаемо­ го сигнала fc- В современных радиоприемниках промежуточная

266

частота равна 465 кГц. Иногда встречаются и другие величины промежуточной частоты (110,450, 1200 кГц).

В схемах односеточного преобразования (рис. 178,а) на управ­ ляющую сетку пентода подаются колебания двух частот—-прини­ маемого сигнала /с и гетеродина /г. При использовании транзисто­ ров напряжение сигнала с магнитной антенны МА подается в

частоты в обеих схемах транзисторного преобразователя частоты включается последовательно с катушкой Ь2 связи гетеродина.

Для двухсеточного преобразования используются многосеточиые лампы, например гептоды, имеющие пять сеток. Первые две сетки служат для подключения элементов гетеродина (вторая сет­ ка играет роль анода гетеродина), а сигнальная сетка — для пода­ чи на преобразователь напряжения принимаемых колебаний (рис. 178,6).

Коэффициент усиления преобразовательного каскада на лам­ пах в 3—4 раза меньше коэффициента усиления усилительного каскада.

Супергетеродинные приемники настраивают на принимаемую радиостанцию одной ручкой, которой вращают подвижные пласти­ ны конденсаторов настройки входной цепи и гетеродина. Входные цепи могут иметь один, два или три каскада усиления высокой частоты. В соответствии с количеством входных контуров приме­ няются двух -.трех- или четырехсекционные конденсаторы настрой­ ки с одинаковой емкостью конденсаторов в каждой секции. Что­ бы обеспечить при одноручечной настройке постоянство промежу­ точной частоты, необходимо принять специальные меры по сопря­ жению контуров гетеродина с контурами входных цепей.

Частота входного контура усилителя высокой частоты

1

/с =

2я УДС

Зависимость изменения частоты /с этого контура от его емко­ сти изображена в виде кривой АБ на рисунке 179, а.

Частота контура гетеродина должна составлять

/г = /с + /пр = ------- + /пр.

2л У LC!

где /пр — промежуточная частота.

Зависимость, соответствующая последнему выражению, пока­ зана кривой В Т ' на рисунке 179, а.

Индуктивность контура гетеродина надо выбрать такой, чтобы его частота всегда была равной /г. Но так как значение индуктив­ ности контура гетеродина Ьг отличается от значения индуктивно-

267

Рис. 179. Зависимости изменения частоты входных контуров АБ и контуров гетеродина ВГ от емкости конденсатора настройки и по­ грешность сопряжения контуров (заштрихованная область).

сти входного контура L, то и изменение частоты гетеродина будет происходить по иному по сравнению с /г закону:

/; = -------------.

2л VL ?C

Этот закон изображен в виде кривой ВГ (рис. 179,а). Следовательно, точное сопряжение входного и гетеродинного

емкости конденсатора настройки (заштрихованная область). Точку совпадения частот, то есть точку точного сопряжения

контуров (0), можно выбрать в середине кривой В'Г' (рис. 179,6), чтобы погрешность сопряжения по диапазону была меньше, чем в первом случае, когда эта точка (В, В') находится на краю диапа­ зона (рис. 179, а).

Но одна точка точного сопряжения контура не обеспечивает необходимой точности настройки супергетеродинного приемника в пределах рабочего диапазона частот. Практически добиваются сопряжения контуров гетеродина и входных контуров в трех точ­ ках: в середине и по краям диапазона, перекрываемого данным конденсатором переменной емкости.

Для этой дели, помимо одного элемента в виде индуктивности LT, в контур гетеродина вводят еще два элемента точного сопряже­ ния (рис. 180): последовательно С2 и параллельно С3 (или С4) включаемые конденсаторы. В соответствии с этими тремя элемен­ тами настройки (Lr, С2, С3) удается получить три частоты точной

269

При детектировании в приемнике необходимо выделить переда­ ваемый сигнал, который в передатчике был модулирующим. Детек­ тирование возможно только в цепи с нелинейным элементом, обла­ дающей нелинейной вольт-амперной характеристикой, чтобы из модулированного колебания (рис. 181, а) можно было наряду с се­ мейством частотных составляющих со0—П и соо+П получить ис­ ходную частоту П (рис. 181,6). Для того чтобы в процессе детек­

3

Рис. 181. Спектр сигнала при детектировании амплитудно-модули- рованного сигнала:

а — до детектирования; б — после детектирования; в — идеальная форма де­ текторной характеристики.

270

К УНЧ

R

К УНЧ

нагрузка усилительной лампы.

отрезков прямой линии ав и вс (рис. 181,в). Подобная характери­ стика с определенной степенью приближения получается в схемах линейного детектирования.

низкой частоты, включается последовательно с диодом, схема детек­ тора называется п о с л е д о в а т е л ь н о й (рис. 182, а ) , если парал­ лельно — п а р а л л е л ь н о й (рис. 182, б ). В первой схеме сопро­ тивление конденсатора Сi выбирают малым, чтобы создать цепь токам высокой частоты, помимо сопротивления R. Во второй схеме конденсатор Са препятствует прохождению колебаний низкой час­ тоты через контур УПЧ, поэтому они поступают на параллельно включенное сопротивление R.

Модулированные колебания, поступающие на диод (рис. 183,а), образуют анодный-ток в виде отдельных импульсов, среднее зна­ чение которых соответствует форме огибающей модулированного колебания /,1Ч.

Когда на диод (рис. 182, а) поступает модулированное колеба­ ние с малой амплитудой, детектирование происходит на криволи­ нейном участке (нижнем сгибе) вольт-амперной характеристики диода. В результате этого амплитуда модулированного колебания

271

Рис. 183. Графики, иллюстрирующие работу диодного (а) и сеточного (б) детекторов.

оказывается пропорциональной не первой степени, как при линей­ ном детектировании, а квадрату первой гармонической составляю­ щей выделенных колебаний низкой частоты (квадратичное диодное детектирование).

Сочетание диодного детектора с усилительным каскадом приве­ ло к схеме сеточного детектирования (рис. 182,б, г). Для детекти­ рования используется промежуток сетка — катод триода, где сетка играет роль анода диода. Сопротивление нагрузки детектора R включается последовательно (рис. 182, б) или параллельно проме­ жутку сетка— катод триода (рис. 182,а).

Выделенные на сопротивление R колебания низкой частоты по­ ступают на сетку лампы, усиливаются и снимаются с анодной наг­ рузки Ra. лампы. Колебания высокой частоты, образующиеся после детектора и усиливаемые лампой, через конденсатор Сц замыкают­ ся на катод.

272

Диаграмма работы сеточного детектора показана на рисунке

183,6.

При детектировании однополосного сигнала необходимо восста­ новить в приемнике колебания несущей частоты. Несущие колеба­ ния в передатчике и приемнике должны быть одинаковыми по час­ тоте и фазе, в противном случае появятся искажения сигнала.

Для решения этой задачи используются три способа. Первый —

впередатчике в качестве генератора несущей частоты используется высокостабнльный кварцевый генератор, а в приемнике — генератор

савтоматической подстройкой частоты, которая работает от специ­ ального (управляющего) сигнала, создаваемого при формировании однополосного сигнала. При втором способе колебания несущей ча­ стоты в передатчике полностью не подавляются. Остаток несущей частоты с амплитудой, уменьшенной примерно на 20 дБ, передается

вприемник, где он выделяется узкополосным фильтром, а затем усиливается. При третьем способе в передатчике вместо остатка не­ сущей частоты создается специальный сигнал, примыкающий к бо­ ковой полосе.

Для детектирования однополосного сигнала используют обыч­

ные или специальные детекторы.

Для детектирования частотно-модулированных колебаний ис­ пользуют двухконтурный частотный детектор-дискриминатор (рис. 184). В этой схеме анодная нагрузка последнего каскада усилите­ ля промежуточной частоты Л\ состоит не из одного, а из двух кон­ туров 1 и 2. Их резонансные частоты сдвинуты (на одинаковое число килогерц) в разные стороны относительно средней частоты. Оба контура соединены последовательно,, причем к каждому из них

тому входное напряжение UBXi не усиливается лампой и напря­ жение на выходе лампы UBb]X1 мало. При уменьшении напряже­ ния смещения Uc2 под воздействием сигнала UBX2 пределы изме­ нения анодного тона лампы увеличиваются п напряжение на вы­ ходе Uвых2 возрастает. Если лампа имеет обычную, то есть неуд­ линенную, характеристику 2, описанный эффект не происходит.

Различают следующие схемы АРУ: а) простую; б) с задерж­ кой; в) усиленную.

В простой схеме (рис. 186, а) напряжение АРУ снимаетря с со­ противления нагрузки Rn детектора и после фильтра R<j,—Сф, сгла­ живающего пульсации, подается на сетки усилительных ламп кас­ кадов высокой и промежуточной частот, то есть в схему приемни­ ка. Амплитудная характеристика приемника при наличии АРУ становится более пологой (2, рис. 187).

В схеме АРУ с задержкой в цепь катода диода АРУ включено сопротивление R2, которое представляет собой часть потенциомет­ ра R 1—R2 (рис. 186,6). Потенциометр подключен к источнику по­ стоянного тока приемника. Полярность падений напряжения на со­ противлениях Rг и Rи получается различной. Поэтому напряже­ ние АРУ подается в схему приемника (через фильтр —Сф) только тогда, когда падение напряжения на сопротивления Rn ста­ нет больше постоянного, заранее заданного падения напряжения задержки Е3 на сопротивлении R2 (характеристика 3, рис. 187). '

274

Схема усиленной АРУ может быть двух видов — с дополни­ тельным усилением колебаний промежуточной частоты и с усиле­ нием напряжения постоянного тока (напряжения АРУ). Характе­ ристика усиленной АРУ отличается крутым переломом последейст­ вия напряжения задержки Е3 (характеристика 4, рис. 187).

Для регулировки усиления транзисторных приемников в цепь базы (рис. 188, а) или в цепь эмиттера (рис. 188,6) подается на­ пряжение АРУ Е-р. В результате изменяется эмиттерный ток, а сле­ довательно, и коэффициент усиления. При другом способе изменя­ ют интенсивность связи между транзисторными каскадами. Для этого между каскадами включают полупроводниковый диод Д\ (рис. 188,б). Когда сигнал отсутствует, диод Д\ открыт, что дости­ гается подбором сопротивлений R\ и Дг- С увеличением входного сигнала диод запирается постоянным потенциалом АРУ Др, по­ ступающим с детектора. Для переменного тока диод Д\ создает управляемый делитель напряжения, так как входной сигнал пере-

Рнс. 186. Схемы автоматической регулировки усиления в радио­

приемниках:

d — простая; б — с задержкой.