1. Принцип действия и основные блок-схемы приемников

Устройства, обеспечивающие усиление слабых сигналов и выделение переданных сообщений называются радиоприёмными устройствами.

Основными показателями приемника являются:

1. Чувствительность

2. Избирательность

3. Выходная мощность

Чувствительностью называется величина минимальной ЭДС на выходе приёмника, при которой он отдает номинальную выходную мощность при заданном превышении сигнала над помехой. Чувствительность лучших профессиональных приёмников достигает долей микровольта, а у бытовых она составляет величину в единицы и даже десятки милливольт.

Избирательностью называют свойство приёмника выделять заданный частотный диапазон из всего спектра частот на его выходе. Количественно избирательность определяется по формуле:

, (1.1)

где К_р – коэффициент усиления схемы при резонансной частоте;

- абсолютное значение коэффициента усиления при заданной настройке (обычно избирательность оценивается в дБ).

Выходная мощность определяется назначением приемника и типом нагрузки.

В настоящее время используется два основных типа приемника:

1. Прямого усиления

2. Супергетеродинные

Рис. 1.1. Блок-схема приёмника прямого усиления

Схема работает следующим образом.

Наводимые в антенне ЭДС от различных источников поступают на входное устройство (ВУ). Основным назначением, которого является предварительное очищение сигнала от помех, то есть избирательность. Для осуществления избирательности обязательным элементом ВУ является колебательный контур, затем сигнал подается на вход усилителя радиочастоты (УРЧ), где подвергается окончательной избирательности и усилению. Нагрузкой УРЧ служит колебательный контур. Высокочастотный (ВЧ) сигнал с выхода УРЧ поступает на детектор (Д) преобразующий его в колебания звуковой частоты. Для осуществления этого преобразования Д должен содержать элемент с нелинейной ВАХ. В качестве такого элемента обычно используют диоды.

Поскольку сигнал на выходе Д мал, но обычно усиливается в усилителе низкой частоты (УНЧ) число каскадов которого определяется назначением приемника и типом нагрузки.

Преимущества:

1. Простота схемы

2. малые габариты и вес

3. Высокая аппаратурная надежность

4. Относительно низкая стоимость

Недостатки:

1. Низкая чувствительность

2. Плохая избирательность

Эти недостатки устранены в схеме супергетеродинного приемника.

Рис. 1.2. Блок-схема супергетеродинного приемника

С – смеситель;

Г – гетеродин (маломощный автогенератор);

УПЧ – усилитель промежуточной частоты.

Первые два блока работают как в предыдущей схеме. Затем сигнал принимаемой радиостанции f₁ поступает на вход смесителя, на второй которого подается частота f₂ от гетеродина. В результате преобразования этих частот на выходе смесителя появляется частота f₃ = . Для осуществления такого преобразования смеситель должен обладать нелинейной ВАХ. Частота f₃ обычно ниже f₁, но выше звуковой, поэтому она называется промежуточной. Промежуточная частота усиливается в УПЧ схема, которого аналогична УРЧ, но в качестве нагрузки используются системы связанных колебательных контуров (полосовые фильтры). Последние два блока работают как и в приемнике прямого усиления.

Более высокие значения чувствительности и избирательности в данной схеме объясняется следующими основными свойствами:

1. Использование гетеродина и смесителя позволяют переносить спектр принимаемого сигнала в более низкочастотную область (промежуточная частота) в результате чего коэффициент усиления УПЧ принципиально больше чем у УРЧ;

2. Усиление в УПЧ сопровождается избирательностью, что в свою очередь обеспечивает лучшее подавление помех, а следовательно повышение чувствительности. Увеличение избирательности можно объяснить физически и математически.

Физически: Чем больше чувствительность, тем выше избирательность. Общая избирательность схемы равна:

(1.2)

Математически: Избирательность тем выше, чем больше относительная частота настройки Y:

(1.3)

Для приемника прямого усиления:

(1.4)

Для супергетеродинного:

(1.5)

Поскольку f₃ <f₁, то

Основным недостатком супергетеродинного приемника является наличие так называемой «зеркальной» помехи. Поскольку f₃ = , то очевидно, что она будет присутствовать на выходе смесителя как при приеме нужной радиостанции f₁=f₂+f₃, так и какой – то мешающей f '₁=f₂+f₃. Частота f '₁ отличается от частоты гетеродина на f₃ или от частоты принимаемого сигнала на 2f₃ называется частотой «зеркальной» помехи (рис. 1.3).

Рис. 1.3.

Для нормальной работы гетеродинного приемника необходимы постоянные промежуточные частоты f₃ , поскольку именно постоянный контур УПЧ. Для разных диапазонов ГОСТом установлены следующие значения промежуточных частот: на километровых, гектометровых, декаметровых f₃=465кГЦ; в УКВ (метровые) диапазоне f₃=6,5МГЦ; телевидение для канала звука f₃=31,5МГЦ, для канала изображения f₃=38МГЦ.

Для поддержания постоянства промежуточной частоты, обычно конденсаторы колебательных контуров (ВУ, УРЧ и Г), насаживаются на общую ось и параметры схем разбираются таким образом, чтобы изменение частоты f₁ и f₂ было примерно одинаково.

Основными методами борьбы с «зеркальной» помехой являются:

1. Предселекция – предварительная избирательность, т.е. очень точная настройка контуров ВУ и УРЧ в резонанс на частоту f₁ и выбор контуров с максимально – допустимой добротностью.

2. Двойное преобразование частоты с использованием двух смесителей, двух гетеродинов и двух УПЧ.

При этом первая ПЧ выбирается большой для подавления «зеркальной» помехи, а вторая – меньшей для обеспечения необходимой избирательности.