3. Супергетеродинная структура приемника

Наибольшее распространение для большинства радиосистем различного назначения получила супергетеродинная структура приемника с одно- или многократным преобразованием частоты.

ВЦ УВЧ СМ УПЧ Д

Преселектор

Г УНЧ

Преобраз.

частоты ОУ

Часть такого приемника ВЦ и УВЧ подобна приемнику прямого усиления и обеспечивает предварительную селекцию и усиление принимаемого сигнала по высокой частоте (преселектор). С выхода преселектора напряжение сигнала и помехи поступает на преобразователь частоты (ПЧ).

В свою очередь преобразователь промежуточной частоты состоит из смесителя, на который подается сигнал с выхода УВЧ и гетеродина, атогенератора, вырабатывающего сигналы с частотой f_Г. В результате на выходе смесителя возникают колебания с частотами:

f_ПЧ=| f_C – f_Г |,

где f_C – частота полезного принимаемого сигнала, f_Г – частота гетеродина.

Таким образом, в процессе преобразования частоты происходит перенос спектра сигнала в область более низкой (промежуточной частоты) без нарушения его амплитудных и фазовых соотношений гармоник . Частотно-избирательные блоки, расположенные за смесителем (УПЧ) постоянно настроены на промежуточную частоту. Промежуточная частота всегда фиксирована и не зависит от частоты принимаемого сигнала. Поскольку она принимается много ниже частоты сигнала f_C>>f_ПЧ, то на ней достаточно легко удается обеспечивать высокую избирательность сигнала по соседнему каналу и достаточное усиление.

При перестройке приемника по частотному диапазону происходит одновременная перестройка только лишь резонансных систем преселектора (ВЦ и УВЧ) и гетеродина, причем перестройка осуществляется так, что на выходе смесителя всегда образуется фиксированная промежуточная частота.

При создании приемных устройств различают верхнюю (когда частота гетеродина больше несущей частоты принимаемого сигнала) и нижнюю (когда частота гетеродина меньше несущей частоты принимаемого сигнала) настройки. И в том и другом случае частота гетеродина изменяется синхронно с изменением настройки входного контура, и разность в настройке и в том и другом случаях равна промежуточной частоте. Таким образом, в приемнике супергетеродинного типа устраняются основные недостатка приемников прямого усиления.

F_C, f_Г

Верхняя настройка

f_ПЧ

F_C

f_Г

Нижняя настройка

f_Г f_ПЧ

t

Рисунок 3 - Верхняя и нижняя настройки супергетеродинного приемника

Из соображений конструктивной простоты, как правило, в таких приемниках применяется нижняя настройка частоты гетеродина.

Вместе с тем, обладая несомненными достоинствами, супергетеродинные приемники не лишены ряда недостатков. Одним из них является наличие паразитного (зеркального канала приема сигналов).

Поскольку промежуточная частота равна абсолютной разности частот сигнала и гетеродина, такой приемник может одновременно принимать радиосигналы с разными несущими частотами, расположенными симметрично (зеркально) относительно частоты гетеродина. И в том и в другом случае на выходе смесителя будет возникать одна и та же промежуточная частота, модулированная сигналами различных радиостанций. Такая помеха радиоприему носит название зеркальной помехи.

S

F_ПЧ f_ПЧ

F_C f_Г f_ЗК f

Рисунок 4 - Положение зеркального канала на оси частот

Как можно видеть из графиков частота несущего сигнала зеркального канала f_ЗК отличается от частоты полезного сигнала F_C на удвоенное значение промежуточной частоты.

Ослабить помехи по зеркальному каналу можно двумя способами: увеличить частотную избирательность входной цепи. Однако, чем выше промежуточная частота, тем сложнее обеспечить высокую избирательность УПЧ с полосой пропускания, сопряженной с шириной спектра полезного сигнала.

Второй способ заключается в многократном изменении промежуточной частоты приемника (многократное гетеродинирование). При этом первую промежуточную частоту выбирают достаточно высокой, чтобы убрать помеху по зеркальному каналу как можно дальше за пределы полосы пропускания преселектора.

Еще одним видом помехи при приеме сигналов является сигнал, несущая частота, которого равна или близка к промежуточной частоте приемника (прямой канал приема). Такая помеха проходит без преобразования частоты в канал УПЧ приемника. Для ее устранения во входную цепь приемника вводят режекторные фильтры, настроенные на промежуточную частоту.