2. Структурная электрическая схема приемника прямого усиления

Приемник прямого усиления (рисунок 1) состоит из входной цепи (ВЦ), усилителя

радиочастоты (УРЧ), детектора (Д) и усилителя частоты модуляции (УЧМ).

Рисунок 1- Структурная электрическая схема приемника прямого усиления

Входная цепь предназначена для предварительной селекции сигнала.

Усилитель радиочастоты в приемнике прямого усиления предназначен для усиления сигнала до уровня, необходимого для нормальной работы детектора, и для селекции сигнала.

Детектор предназначен для преобразования модулированного радиочастотного сигнала в низкочастотный сигнал, изменяющийся по закону модуляции.

Усилитель частоты модуляции предназначен для усиления сигнала до уровня, необходимого для нормальной работы оконечного устройства.

В начале века в приемниках прямого усиления для приема на слух телеграфных сигналов применяли дополнительный гетеродин (генератор), частота колебаний которого отличалась от частоты принимаемого сигнала fс на величину звуковой частоты Fзв. Такой приемник назвали гетеродинным (рисунок 2). За счет биений напряжений сигнала и гетеродина при приеме телеграфной посылки на выходе детектора действует напряжение звуковой частоты, а не постоянное напряжение, изменение которого вызывает щелчки в телефоне оператора. Векторная диаграмма биений приведена на рисунке 3. Из нее видно, что вектор результирующего колебания биений находится на окружности с радиусом U_c и с центром в конце вектора U_Г. При перемещении вектора изменяется его амплитуда и частота. Эти изменения происходят с звуковой частотой F_зв. Амплитудный детектор отслеживает изменения амплитуды сигнала на его входе. В результате на выходе детектора формируется низкочастотное колебание звуковой частоты.

Рисунок 2- Структурная электрическая схема гетеродинного приемника

Рисунок 3 – Векторная диаграмма биений напряжений сигнала и гетеродина

в гетеродинном приемнике

Недостатками приемника прямого усиления являются:

• трудность обеспечения высокого устойчивого усиления на радиочастоте,

• трудность получения высокой селективности на радиочастоте,

• конструктивная сложность диапазонного приемника, так как все каскады до детектора должны перестраиваться,

• непостоянство параметров диапазонного приемника в пределах поддиапазона.

Указанные недостатки привели к замене приемника прямого усиления супергетеродинным.

3. Структурная электрическая схема и принцип работы супергетеродинного радиоприемника

Супергетеродинный приемник (рисунок 4) отличается от приемника прямого усиления двумя каскадами: преобразователем частоты и усилителем промежуточной частоты.

Рисунок 4 – Структурная электрическая схема супергетеродинного радиоприемника

С помощью преобразователя частоты осуществляется перенос спектра принимаемого сигнала в область боле низких промежуточных частот.

Преобразователь частоты состоит из смесителя и гетеродина. Смеситель состоит из преобразующего элемента и фильтра промежуточной частоты.

Под действием напряжения гетеродина крутизна преобразующего элемента становится функцией времени (рисунок 5).

Рисунок 4 - Изменение крутизны во времени под действием напряжения гетеродина

Из рисунка следует:

1. В режиме усиления , где s - крутизна в рабочей точке;

2. В режиме преобразования , где .

При действии на входе преобразующего элемента напряжения

его выходной ток равен

(1)

Пусть , .

Тогда при получим , а при имеем .

Из последних соотношений видно, что существует линейная зависимость между промежуточной частотой и частотой сигнала, между фазой колебания промежуточной частоты и фазой сигнала, между амплитудой тока промежуточной частоты и амплитудой напряжения сигнала. Следовательно, преобразование частоты не изменяет закона модуляции при ЧМ, ФМ и АМ, а значит, допустимо в радиоприемнике.

При n=1 преобразование частоты называется простым, при n>1 - комбинационным.

Преимущества супергетеродинного приемника:

1. Возможность обеспечения высокого устойчивого усиления на более низкой промежуточной частоте,

2. Возможность обеспечения высокой селективности на более низкой промежуточной частоте,

3. Конструктивная простота диапазонного приемника из-за необходимости перестройки только преселектора (входных цепей и УРЧ) и гетеродина,

4. Постоянство основных показателей качества диапазонного приемника при его перестройке в пределах диапазона.

Недостатком супергетеродинного приемника является наличие побочных (дополнительных, паразитных) каналов приема. Рассмотрим механизм их возникновения.

Обратимся к выражению (1) для тока на выходе преобразующего элемента. Выясним, при каких значениях частоты  колебания, действующего на сигнальном входе преобразующего элемента, в выходном токе  i присутствует составляющая промежуточной частоты и какова амплитуда этой составляющей.

Результат анализа этого выражения сведем в таблицу 2.

Таблица 2

Частота колебания на сигнальном входе 	Амплитуда тока промежуточной частоты I п р
 пр	S 0 U
n  г +  п р	0.5 S n U
n  г -  п р	0.5 S n U

На основании данных таблицы построим зависимость амплитуды тока промежуточной частоты и амплитуды напряжения промежуточной частоты на выходе преобразователя от частоты колебания на сигнальном входе (рисунок 6). На рисунке амплитуда тока представлена вертикальными отрезками, а амплитуда напряжения промежуточной частоты резонансными кривыми фильтра промежуточной частоты

Рисунок 6 – Частотная характеристика преобразователя частоты

Зависимость амплитуды напряжения промежуточной частоты от частоты колебания на сигнальном входе при постоянных значениях частоты гетеродина, амплитуде напряжения гетеродина и амплитуде напряжения входного колебания называется частотной характеристикой преобразователя частоты.

Из характеристики видно, что наряду с основным каналом приема существуют побочные каналы: канал прямого прохождения (канал промежуточной частоты), зеркальный канал, частота которого отличается от частоты сигнала на две промежуточных частоты, и другие, обусловленные высшими гармониками крутизны.

Наличие побочных каналов приема является недостатком супергетеродинного приемника.