Супергетеродинный радиоприемник.
Задачу получить высокую чувствительность и хорошую избирательность удалось решить в 1919 г. американскому изобретателю Армстронгу. Им была предложена схема радиоприемника, получившая название «супергетеродинный радиоприемник».
Принцип работы супергетеродинного радиоприемника заключается переносе частоты принятого сигнала. Перенос осуществляется таким образом, чтобы основное усиление и фильтрация сигнала происходили на постоянной для этого радиоприемника частоте, не зависящей от частоты принимаемого сигнала. Обеспечить устойчивость усилителя работающего на фиксированной частоте много проще чем широкополосного или перестраиваемого по частоте. Тем более что мы всегда можем сами выбрать эту частоту. При выборе частоты основного усиления учитывают необходимость построения фильтра, определяющего избирательность радиоприемника. Этот фильтр может иметь необходимое число LC контуров. Отсутствие ограничений на число контуров объясняется тем, что эти контура настраиваются один раз, при изготовлении радиоприемника, а с другой стороны увеличение числа контуров способствует улучшению частотной избирательности радиоприемника.
f0 f0 fпч1 = f0±fг
Новый элемент схемы радиоприемника См. – смеситель. На смеситель подаются два сигнала – сигнал, усиленный УВЧ и сигнал гетеродина, так же нового для нас элемента. Гетеродин – маломощный генератор перестраиваемого по частоте гармонического напряжения постоянной амплитуды. На выходе смесителя – устройства с нелинейной вольтамперной характеристикой, получим сигнал состоящий из ряда гармоник fсм = nf0 ± mfг
где fсм – частота на выходе смесителя,
f0 – частота на выходе УВЧ (частота принимаемого сигнала)
fг – частота гетеродина
n и m – целые числа 1, 2, 3,…..к номера гармоник (чаще берут первые гармоники n=m=1, но возможны варианты)
Частота гетеродина выбирается, с учетом последнего, из соотношения fг = f0 ± fпч
где fпч – частота основного усиления и фильтрации усилителя промежуточной частоты (УПЧ), стоящего за смесителем.
В радиоприемнике супергетеродинной схемы частота настройки f0 определяется частотой настройки гетеродина. Но вследствие неоднозначности решения выражения f0=fг±fпч появляется два равноценных канала приема сигналов f1=fг+fпч и f2=fг -fпч. Необходимо выбрать один из двух каналов, так как одновременный прием двух сигналов невозможен – сигналы каналов f1 и f2 подавят друг друга. Расстояние (по частоте) между f1 и f2 равно 2fпч , что позволяет, сделав УВЧ настраиваемым полосовым фильтром, ослабить один из каналов приема f1 или f2 (не имеет значения какой). При таком решении проблемы неоднозначности настройки радиоприемника один канал является каналом настройки радиоприемника, а другой, подавленный УВЧ, называется зеркальным. Оценка эффективности подавления канала зеркальной частоты характеризуется избирательностью по зеркальному каналу Кзерк = 20 lg(К0/Кзерк)[дб] где К0 коэффициент передачи по каналу настройки радиоприемника, а Кзерк коэффициент передачи по зеркальному каналу радиоприемника при частоте настройки радиоприемника на частоту f0.
Отсюда ясно, что выбор частоты fпч является компромиссом между желанием увеличить эту частоту, чтобы зеркальная частота fз=f0 ±2fпч находилась «подальше» от принимаемой f0 и желанием уменьшить эту частоту, с целью облегчить решение проблем с устойчивостью УПЧ. В случае если выхода при поиске компромисса не найдено существует следующее решение, которое называется двойное преобразование частоты. Первая промежуточная частота f пч1 выбирается из условий обеспечения необходимой избирательности по первой зеркальной частоте, а вторая промежуточная частота f пч2 выбирается из условия обеспечения заданной избирательности по частоте при заданной расстройке (обычно 9 кГц).
f0 f0 fпч1 = f0±fг fпч1 fпч2 =fпч1±fг2 fпч2
Появляется вторая зеркальная частота fз2 =сonst, причем эта частота определяется как fз2 = fг2±fпч2 (fг2 и fпч2 известны и постоянны) так что не возникает особых проблем при её подавлении. По схеме с двойным преобразованием строят радиоприемники специального назначения и некоторые бытовые (антирадар для предупреждения об облучении измерителем скорости ГИБДД, тьюнер спутникового телевидения).