Детекторный радиоприемник.
Простейший приемник АМ радиосигналов, обладающий массой недостатков, но имеющий одно неоспоримое преимущество перед другими схемами приемников – это устройство не нуждается в источнике питания.
Здесь L1 и C1 резонансный контур, определяющий частоту настройки радиоприемника (частоту принимаемого сигнала) этот же контур определяет избирательность приемника.
VD1 – диод амплитудного детектора
R1 – резистор нагрузки АМ детектора, на нем выделяется полезный сигнал, которым был модулировано ВЧ напряжение (несущая)
C3 – конденсатор фильтра НЧ АМ детектора.
A – антенна, в простейшем случае, длинный вертикальный провод, служащий для приема и преобразования электромагнитного излучения радиопередатчика в электрический сигнал.
Принятые антенной сигналы фильтруются полосовым фильтром на контуре L1 C1, где выделяется принимаемый сигнал с полосой частот F, в которой находится спектр АМ радиосигнала. Полоса пропускания полосового фильтра ∆f должна совпадать с шириной спектра F. Если ∆f < F сигнал при детектировании потеряет ВЧ составляющие и будет воспроизведен с искажениями. Если ∆f > F то может сказаться влияние близких по частоте мощных станций. Единственным способом уменьшения полосы пропускания ∆f является увеличение добротности контура L1 C1, как конструктивные (увеличение диаметра намотки, применение серебреного провода или увеличение его диаметра) так и схемные – частичное включение детектора, уменьшающее шунтирование контура. Уменьшение полосы пропускания за счет включения второго контура невозможно – технологические допуски на изготовление компонент не позволяют выполнить два перенастраиваемых L1 C1 контура настроенных на одинаковую частоту. Если появляется необходимость увеличить полосу пропускания ∆f то L1 C1 контур можно шунтировать резистором.
При включении усилителя высокой частоты между входным L1 C1 контуром и детектором чувствительность радиоприемника повышается, причем даже несколько больше чем на коэффициент усиления усилителя ВЧ. Включение усилителя с большим входным сопротивлением увеличивает реальную добротность L1 C1 контура. Однако появляется опасность потери устойчивости УВЧ из-за неконтролируемой обратной связи через паразитную емкость и практически его коэффициент усиления зачастую ограничивается несколькими единицами. Применение УВЧ в детекторном радиоприемнике не дает ожидаемого эффекта, как по увеличению чувствительности, так и по повышению избирательность. Но такой детекторный радиоприемник потеряет свое преимущество перед другими схемами приемников – это устройство с УВЧ нуждается в источнике питания.
Введение контролируемой обратной связи (С5) и регулятора коэффициента усиления УВЧ позволило получить радиоприемник, который получил название «регенеративный радиоприемник».
При увеличении коэффициента усиления УВЧ усиление Кэкв=Кувч/(1±Кувч×Кос) где произведение (Кувч×Кос) мы (оператор) можем регулировать. В нашем случае ОС положительная и в знаменателе должен стоять – . По мере приближения (Кувч× Кос) к единице Кэкв стремиться к бесконечности, что означает чувствительность → 0. С другой стороны ширина полосы пропускания ∆f так же стремиться к 0. Некоторое сопутствующее нежелательное явление – зависимость частоты настройки от Кос.
Полученная схема позволяет получить радиоприемник с очень высокой чувствительностью, с узкой полосой пропускания ∆f. Но существенным недостатком такого радиоприемника является необходимость одновременно вращать три ручки настройки: «частота» «громкость» «коэффициент усиления УВЧ». Наличие только двух рук у оператора серьезно осложняет его работу и требует очень высокой квалификации. Регенеративным радиоприемником обычный потребитель пользоваться не может. И такие радиоприемники в середине тридцатых годов прошлого столетия, с появлением более прогрессивных схем, отошли в историю.
На смену регенеративным радиоприемникам пришли сверхрегенеративные радиоприемники. Принцип действия такого радиоприемника заключается в следующем – коэффициент усиления УВЧ детекторного приемника регулируется электронной схемой, вырабатывающей сигнал на уменьшение Кувч , если выходное напряжение приблизится к значению близкому к существующему при самовозбуждении. Коэффициент усиления УВЧ выбран так чтобы (Кувч×Кос) было чуть больше единицы без схемы управления. Схема управления поддерживает УВЧ вблизи режима самовозбуждения, не давая окончательно потерять устойчивость. При таком режиме работы УВЧ потребляемый им ток (среднее значение) будет пропорционален входному сигналу радиоприемника.
Здесь VT1 – транзистор УВЧ радиоприемника
L1 и C1 – входной резонансный контур, определяющий частоту настройки радиоприемника (несущую частоту принимаемого сигнала)
L2 – дроссель коллекторной цепи
С2 – входной конденсатор
C5 – конденсатор положительной обратной связи
Cб – конденсатор задержанной отрицательной обратной связи по среднему значению тока базы
Rб – резистор задержанной отрицательной обратной связи по среднему значению тока базы. Цепь RбCб в таком включении иногда называют «гридлик»
R3 – резистор нагрузки транзистора, на нем выделяется полезный сигнал, которым было модулировано ВЧ напряжение (несущая)
C3 – конденсатор фильтра НЧ
A – антенна
При отсутствии входного сигнала за счет положительной обратной связи (Кувч×Кос)>1 на выходе УВЧ появляются автоколебания, амплитуда которых нарастает. В некоторый момент времени из-за увеличившейся амплитуды колебаний на L1 C1 контуре базовый ток транзистора VT протекающий по цепи RбCб заряжает С6 до потенциала достаточного для запирания транзистора. С этого момента условия для нарастания и существования автоколебаний исчезают (Кувч×Кос)<1 так как Кувч при запертом транзисторе стремиться к нулю. Начинается разряд конденсатора Сб через резистор Rб. И процесс повторяется снова.
В цепи коллектора транзистора VT1 при нарастании автоколебаний и росте потенциала на Сб протекает ток поддерживающий этот процесс, а при разряде конденсатора Сб и запертом транзисторе VT1 тока нет.
Таким образом в цепи коллектора транзистора VT протекает ток, создающий на резисторе R3 импульсное напряжение с положительными импульсами продолжительности Тп (время разряда Сб) и с отрицательными импульсами продолжительности То (время заряда Сб). Среднее значение этого напряжения Uср=Iк×(Тп-То)/(Тп+То).
При наличии ВЧ сигнала на входе радиоприемника совпадающего с частотой настройки контура L1 C1 время Т0 уменьшается, тем больше чем больше входной сигнал. На время разряда Т0 входной сигнал практически не влияет так как в этот момент времени транзистор закрыт. Если сигнал ВЧ модулирован АМ то выше сказанное приведет к тому что Uср окажется пропорциональным модулирующей функции ВЧ сигнала. Таким образом, сверхрегенеративный радиоприемник не нуждается в детекторе, но в выходном сигнале присутствует сигнал импульсного напряжения, управляющего возникновением и срывом автоколебаний УВЧ. Частоту этих колебаний можно выбрать в ультразвуковом диапазоне, но частота этих колебаний зависит от интенсивности принимаемого сигнала и зачастую, при паузах передачи, прослушивается характерное «шипение».
Сверхрегенеративные радиоприемники не требуют высокой квалификации от пользователя, они проще в работе сотового телефона и одно время их выдавали даже милиционерам. Удовлетворительно решая задачи служебной связи, сверхрегенеративные радиоприемники оказались непригодными для высококачественной передачи сигналов в коммерческом вещании. Причина – неприятное «шипение» от которого не удалось избавиться.