главная
каскады приемника
входная цепь
ам и чм детекторы
АРУ и АПЧГ

ПРИЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

   Одним из старейших устройств в радиотехнике являются приемники. Они прошли вековой рубеж в своем развитии от приемников, способных улавливать разряды молнии до современных миниатюрных устройств, помещающихся в спичечном коробке.    Изобретению радио, а так же первого радиоприемного устройства мы обязаны нашему соотечественнику А. С. Попову, применивший на практике в 1895 году принцип беспроводной передачи сигнала на расстояние. Им же была составлена и первая в России программа учебного курса, которая называлась «Программа чтений о телеграфии без проводов». На Первой Международной Конференции в 1903 году в Берлине, германский министр горячо отозвался о изобретении русских: «… в 1895 году Попов изобрел прием телеграфных сигналов с помощью волн Герца. Его мы должны благодарить за первый радиографический аппарат».    Мы до сих пор пользуемся этим изобретением, будь это обычный FM-приемник, телевизор или спутниковая система. Конечно, приемники в наше время уже не так актуальны, как скажем 70 лет назад, когда они вместе с печатными изданиями являлись главными источниками распространения информации. Но по-прежнему пользуются успехом, например, у автомобилистов, слушающие новости или музыку в дальней дороге.    Было время, когда радиолюбители, собрав свой первый детекторный приемник, считали это великим чудом. Нынешнее поколение радиолюбителей начинают свои шаги в радиоэлектронике с изготовления приемников прямого усиления или чего-либо еще. Но детекторный приемник так и останется первым радиоприемником в развитии радио.

ВИДЫ ПРИЕМНИКОВ

   Приемники - это устройства, предназначенные для приема сигналов, распространяющихся при помощи радиоволн. В дальнейшем будем рассматривать приемники звукового вещания. Диапазон принимаемых радиоволн условно разбит на части: ДВ – 2027…1050 м ( 148…285 кГц), СВ – 517,4…186,7 м (525…1607 кГц), КВ – 75,9…24,8 м (3,95…12,1 МГц) и УКВ – 4,56…4,06 м (65,8…74 МГц) и внедренный вражеский диапазон FM – (88,0…107,9 МГц). Приемники характеризуются, кроме диапазона воспроизводимых частот, такими параметрами как:
чувствительность
минимальная напряженность сигнала в антенне или в точке приема электромагнитного поля, при которой обеспечивается нормальный радиоприем,
селективность
способность приемника ослаблять сигналы соседних каналов для удовлетворительного приема настроенной частоты сигнала,
коэффициент нелинейных искажений
это зависимость формы выходного сигнала от формы входного. И объясняется, в основном, применением в схеме нелинейных элементов: диодов, транзисторов и т. д.
   Кроме основных характеристик к приемникам применяются дополнительные параметры: действие АПЧГ (автоматическая подстройка частоты гетеродина), уровень фона переменного тока, уровень выходной мощности, уровень потребляемой мощности, уровень паразитного излучения гетеродина, степень подавления амплитудной модуляции при приеме сигнала с частотной модуляцией.
   Рассмотрим некоторые структурные схемы приемников. И первым, конечно, детекторный приемник.    Как мы видим на рис. 1 схема детекторного приемника состоит из входной цепи (L), связанной с приемной антенной и выделяющий сигнал принимаемой радиостанции, детектора (VD), преобразующий радиочастоту модулированного сигнала в электрические сигналы и воспроизводящее устройство (ВF), преобразующее электрические сигналы в звуковые. Работать такое устройство будет только при непосредственной близости от передающей радиостанции. И если можно говорить о достоинстве данной схемы, которая заключается в отсутствии источника питания, то недостатков в тысячу раз больше. Но это один из видов приемников. Его так же можно отнести к приемникам прямого усиления. Более подробно и интересно детекторный приемник представлен здесь.
   В состав радиоприемников прямого усиления дополнительно входят усилитель радиочастоты (УРЧ) и звуковой частоты (УЗЧ). Главным недостатком таких приемников является их падающая чувствительность и селективность с ростом частоты принимаемого сигнала. Структурные схемы приемников прямого усиления показаны на рис. 2.
   По структурной схеме на рис.2а можно выделить применение автоматической регулировки усиления для каскадов А1, А2 с целью предотвращения перегрузок при приеме мощный станций. Напряжение АРУ снимается с детекторного каскада U1, выполненного на германиевом диоде.
   Дальше идет схема (рис.2б) с применением микросхем К237ХА2, в которой реализованы УРЧ, детектор и усилитель АРУ, и К174УН4 – усилитель звуковой частоты (УЗЧ).
   Если в УРЧ применить полевые транзисторы, обладающие большим входным сопротивлением, можно повысить селективность и чувствительность приемника в разы (рис.2в).
   Одной из разновидностью приемников прямого усиления является приемник прямого преобразования, который на порядок сложнее первого, но значительно лучше по своим характеристикам и позволяет реализовать его в диапазоне УКВ при частотной модуляции сигнала.
   Такая структурная схема показана на (рис.2г). Особенностью этой схемы является применение синхронного фазового детектора U2 с синхронным гетеродином G1. Однако такие схемы построения приемников особо не нашли большого применения из-за своих низких характеристик. Более лучшими параметрами обладают приемники, построенные по супергетеродинной схеме.
   Супергетеродинная схема была изобретена незадолго до начала Второй мировой войны. Она позволила значительно улучшить показатели приемников и снизить влияние дестабилизирующих факторов. Отличительной чертой таких приемников является в использовании промежуточной частоты (ПЧ). Принимаемый сигнал преобразуется в промежуточную частоту, на которой и происходит основное усиление сигнала. Промежуточная частота стандартизирована и выбрана между ДВ и СВ диапазонами раной 465кГц. Главное достоинство применение ПЧ в том, что теперь мы имеем усилитель, в данном случаи УПЧ, настроенный строго на частоту 465 кГц, что позволяет использовать в нем контуры с малой добротностью, что легко выполняется конструктивно. И теперь при перестройки приемника на другие частоты, не нужно перестраивать сам УПЧ.
   Рассмотрим эту схему несколько подробнее (рис. 3). В состав схемы входит преобразователь частоты, который состоит из смесителя и гетеродина. Гетеродин (Г) представляет собой автогенератор, вырабатывающий частоту, отличную от частоты сигнала на 465 кГц. Частота гетеродина должна перестраиваться в соответствии с частотой принимаемого сигнала. Поэтому его контура должны быть сопряжены с входными цепями приемника: селектором и усилителем высокой частоты (УВЧ). Это достигается применением общей механической регулировкой для указанных каскадов.
   На смеситель (СМ) поступает полезный сигнал с УВЧ, туда же поступают и колебания с гетеродина. В виду нелинейности характеристики транзисторов смесителя, на его выходе получаются множества частот: суммарные и разностные частоты полезного сигнала и гетеродина. Но полезным здесь будет сигнал, частота которого равна промежуточной. Далее по каскадам сигнал проходит усиление (УПЧ), детектирование (Д), и снова усиление (УЗЧ).
   Однако стабильная работа супергетеродинного приемника обеспечивается только в диапазонах (ДВ), (СВ) и несколько в (КВ). Для нормальной работы приемника в диапазоне (УКВ) применяется вторая промежуточная частота, которая равна 10,7 МГц. Естественно это приводит к усложнению конструкции приемника. На рис. 4. приведена структурная схема супергетеродинного приемника.
   Особенность схемы заключается в использовании отдельного блока УКВ диапазона, который обычно содержит усилитель радиочастоты (УРЧ) и преобразователя частоты. При настройке приемника на диапазон УКВ, данный блок подключается к входу смесителя U1. Но как смеситель он работает только при подключении ДВ, СВ, КВ. В УКВ блок U1 работает в качестве дополнительного усилителя промежуточной частоты. Далее идут полосовые фильтры промежуточных частот, которые выделяют на вход УПЧ (A1) соответствующую промежуточную частоту.
   Одновременно с подключением блока УКВ происходит переключение входов УЗЧ. К нему подключается выход детектора частотно-модулированных сигналов (ЧМ). При этом отключается АМ детектор (амплитудно-модулированных сигналов).
   В городских условиях, где присутствует огромное количество телепередач и радиовещания, различных помех, остро стоит вопрос о улучшении качества приемников, в частности их селективности. Поэтому тракты АМ и ЧМ сигналов целесообразно разделять. Ниже приводятся раздельные схемы трактов этих сигналов, но конструктивно они могут быть сопряжены в одном устройстве.
   На рис. 5 приведена схема тракта стереофонического УКВ приемника ЧМ сигналов. Блок УКВ состоит из УРЧ, смесителя, часто выполняемый на полевых транзисторах, и гетеродина. Так же в нем присутствует цепь АРУ, которая предотвращает перегрузку смесителя при приеме сигналов с большим уровнем
   Управление настройкой на частоту приема и цепью АПЧ осуществляется блоком электронной настройки (БЭН). В блок входят кнопочные или сенсорные переключатели, цепь стабилизации напряжения, устройство отображения настройки частоты (ИН). Для перестройки на нужную частоту в блоке УКВ применяются варикапы или варикапные матрицы. С помощью их достигается малая зависимость емкости контура от уровня сигнала.
   Тракт УПЧ приемника часто реализуют на микросхемах, например, К174УР3, содержащая апериодический усилитель промежуточной частоты, ограничитель, квадратурный детектор ЧМ сигналов, предварительный усилитель звуковой частоты (УЗЧ), и микросхема К174ХА6, в которой реализованы цепи бесшумной настройки и АПЧ. Особенностью стереофонического приемника заключается в наличии стереодекодера (СД) с индикатором наличия стерео, а так же двух каналов УЗЧ стереотракта.
   Аналогично по такой структурной схеме строятся и высококачественные приемники АМ сигналов (рис. 6). Отличие состоит в тракте УРЧ, где применяется переключатель диапазонов, выполненный в виде конденсаторов переменной емкости либо варикапной матрицы большой емкости. Так же здесь кроме амплитудного детектора (U4), применяется частотный детектор (U3) для автоматической подстройки частоты (АПЧ) в диапазоне КВ. Дополнительно в цепи АРУ применен усилитель постоянного тока УПТ.
   Существует еще один вид приемника, такой как инфрадинный приемник звукового вещания. В принципе это доработанная схема приемника с амплитудной модуляцией, исключающая их недостатки, в частности, большие коэффициенты перекрытия по частоте в контуре гетеродина, а так же необходимость коммутирования контурных катушек в преселекторе (предварительный селектор).
   В статье использованы материалы из:
«Справочная книга радиолюбителя – конструктора» под редакцией Н. И. Чистякова. 1990 г.
ресурсы


Hosted by uCoz