Структура радиовещательного приемника.

       В зависимости от вида принимаемых сигналов приемная радиоаппаратура делится на приемники амплитудно-модулированных или частотно- модулированных сигналов.

Основной составной частью любого радиоприемного устройства являются резонансные усилители. В зависимости от последовательности преобразования сигналов радиоприемники делятся на два основных типа: приемники прямого усилений и супергетеродинные приемники. Кроме этого существуют приёмники детекторные, регенеративные, сверхрегенеративные, приёмники прямого преобразования частоты.

Приемник прямого усиления (Рис.50) содержит входную цепь (преселектор) 1, усилитель радиочастоты 2, детектор 6 и усилитель звуковой частоты 7. Нагрузкой 8 усилителя звуковой частоты может быть головной телефон или громкоговоритель.

Рис. 50. Структурная схема приёмника прямого усиления.

 

Входная цепь предназначена для связи входа первого каскада с антенной и предварительного выделения сигнала принимаемой   радиостанции из всей совокупности сигналов наводимых в антенне. Входная цепь содержит колебательный контур, настраиваемый конденсатором переменной емкости на частоту радиостанции. Этот контур, как правило, индуктивно связывается с антенной.

Выделенный входным контуром сигнал усиливается одним или в крайнем случае двумя каскадами усилителя радиочастоты. Если  усилитель радиочастоты резонансный, то его колебательные контуры также должны перестраиваться при настройке входного контура. УРЧ обеспечивает усиление сигнала радиостанции до величины необходимой для работы детектора.

Детектор приемника прямого усиления диодный или транзисторный. Он выделяет модулирующее колебание (полезный сигнал) из модулированного по амплитуде сигнала принимаемой радиостанции.

После детектора сигнал звуковой частоты подается на усилитель, нагрузкой которого служит либо громкоговоритель, либо головной телефон.

В простейшем случае усилители радиочастоты и звуковой частоты могут отсутствовать. Такой радиоприемник называется детекторным.Он способен принимать сигналы достаточно мощных близко расположенных радиостанций.

Качественные показатели приемников прямого усиления оченьнизкие. Его чувствительность порядка нескольких десятков милливольт, избирательность - не более десяти - шестнадцати децибел, полоса пропускания 20 - 30 кГц. Такие приемники удовлетворительно работают в диапазоне длинных волн.

В настоящее время радиовещательные и профессиональные приемники строятся по схеме супергетеродинного типа. Такое построение схемы обеспечивает высокую избирательность, большую чувствительность, неискаженное воспроизведение принимаемого сигнала и устойчивый радиоприем.

Структурная схема супергетеродинного приемника, а также формы сигналов в его цепях показаны на рис. 51.

Рис. 51. Структурная схема супергетеродинного радиоприёмника.

 

Приемник состоит из входной цепи, усилителя радиочастоты (УРЧ), преобразователя частоты, в который входят гетеродин и смеситель, усилителя промежуточной частоты (УПЧ), детектора и усилителя звуковой частоты.

Входная цепь содержит входной колебательный контур и предназначена для выделения из совокупности электрических сигналов, возникающих в антенне колебаний интересующей нас радиостанции.

Усилитель радиочастоты содержит 1-2 каскада и предназначен для усиления входного сигнала и повышения избирательности приемника по зеркальному каналу. Усилитель радиочастоты может быть как резонансным, так и апериодическим. В простых приемниках усилитель радиочастоты отсутствует.

Принцип супергетеродинного приема заключается в преобразовании частоты принимаемого сигнала fc в промежуточную частоту f пр, на которой и осуществляется основное усиление сигнала. Преобразование частоты происходит в преобразователе, в состав которого входят смеситель и гетеродин. Гетеродин представляет собой маломощный генератор незатухающих колебаний синусоидальной формы. Промежуточная частота образуется в результате подачи на смеситель одновременно напряжения частоты принимаемого сигнала и напряжения частоты гетеродина. При этом fnp = f г- fc, (при f г > fc), или fnp = fc 2 - f г (при f г < fc 2). Процесс преобразования одинаково эффективен для двух частот сигнала fc 1 = f г - fnp и fc 2 = f г + fnp, расположенных симметрично относительно частоты гетеродина и отличающихся по частоте на 2 fnp. Оба эти сигнала в результате преобразования дадут промежуточную частоту, причем один из них является полезным, а другой мешающим, или зеркальной помехой. Преобразователь частоты может иметь отдельный от смесителя гетеродин или совмещенный со смесителем. В некоторых приемниках имеется два преобразователя, такие приемники называются - супергетеродин с двойным преобразованием частоты.

Основная избирательность сигналов от соседних мешающих радиостанций (избирательность по соседнему каналу) достигается на промежуточной частоте, которая остается неизменной при перестройке входного и гетеродинного контуров. Избирательность по соседнему каналу определяется параметрами колебательных контуров усилителя промежуточной частоты.

С целью повышения избирательности в каскадах УПЧ широко применяются полосовые и пьезоэлектрические фильтры.

Напряжение промежуточной частоты, усиленное до необходимого уровня, детектируется, а полученное при этом напряжение звуковой частоты после усиления в усилителе звуковой частоты подается на громкоговоритель или другое воспроизводящее устройство в зависимости от типа радиоприемника.

Одним из недостатков радиоприемника супергетеродинного типа является возможность приема мешающих радиостанций работающих на промежуточной или близкой к промежуточной частоте. Для подавления сигналов радиостанций, работающих на промежуточной частоте, до преобразователя включается режекторный фильтр.

 

Основные показатели приемника:

 

1. Избирательность приемника - способность выделять колебания принимаемой радиостанции и подавлять сигналы соседних и других радиостанций;

2. Полоса пропускания - это совокупность частот выше и ниже несущей частоты принимаемой радиостанции, которые передаются на детектор без искажений, превышающих допустимые значения;

3. Чувствительность — входное напряжение приемника, при котором он развивает нормальную мощность на нагрузке (Рнорм = 0,1Рном).

 

В качестве примера на рисунке 52 показана простейшая схема супергетеродина, содержащая входной контур L1C1С2 индуктивно связанный с преобразователем частоты.

Рис. 52. Схема электрическая принципиальная радиоприемника.

 

Преобразователь с совмещенным гетеродином выполнен на транзисторе VT1. Гетеродинный контур L5С8,С10,С11,С12 индуктивно связан с коллекторной цепью VT1 для получения положительной обратной связи, необходимой для возникновения незатухающих колебаний. Связь контура гетеродина с базовой цепью VT1 - автотрансформаторная.

В коллекторную цепь VT1 включен полосовой фильтр L3C5,L6C9,С7, настроенный на промежуточную частоту 465кГц. Связь между контурами полосового фильтра емкостная (С7).

Усилитель промежуточной частоты однокаскадный резонансный на транзисторе VT2. Колебательный контур L7C15 настроен на промежуточную частоту 465кГц, но имеет широкую полосу пропускания. Необходимая избирательность по соседнему каналу обеспечивается полосовым фильтром L3C5,L6C9,С7.

Детектор диодный выполнен на диоде VD1. Нагрузка детектора - резистор R9.

Радиоприемник не содержит схем автоматической регулировки усиления (АРУ) и усилителя звуковой частоты.

С целью повышения устойчивости работы приемника в цепь питания его включены развязывающие фильтры R10C18 и R5C3.

 

Вопросы для подготовки.

 

1.  Какие основные типы радиоприемников известны?

2.  Какие признакиприсущие различным схемам построенияприемника?

3.  Каково назначение входной цепи?

4. Почему входная цепь приемника называется преселектором?

5. За счет чего входная цепь, выполняет свои функции?

6.Какие каскады располагаются между входной цепью и детектором в приемнике прямого усиления?

7. В каком узле радиоприемника происходит выделение модулирующего колебания? Как называется этот процесс?

8. Какие узлы и устройства необходимо применить для того, чтобы осуществить громкоговорящее воспроизведение сигнала после детектора?

9. Как называется простейший радиоприемник? Какие узлы он содержит?

10. Перечислите и поясните суть основных показателей работы приемника.

11. Каково принципиальное отличие супергетеродинного приемника от приемника прямого усиления?

12. Что такое гетеродин? Какие функции он выполняет?

13.В каком каскаде приемника происходит преобразование частоты принимаемой радиостанции?

14. Сигналы каких частот действуют на выходе преобразователя частоты при преме немодулированного колебания?

15. Сигналы каких частот действуют на выходе преобразователя частоты при приеме модулированного колебания?

16.  Какие узлы содержит преобразователь частоты? Каковы их функции?

17.Какими достоинствами обладает супергетеродинный приемник? Каковы его недостатки?

18.Вкаком каскаде супергетеродинного приемника обеспечивается требуемая чувствительность и избирательность по соседнему каналу?

19.Какие узлы супергетеродинного приемника обеспечивают избирательность по зеркальному каналу?

20. Что такое "зеркальный канал"? Как он возникает?

21. Промышленный радиовещательный приемник настроен на частоту радиостанции 780 кГц. Определить частоту зеркальной помехи.

22. Начертите схему и объясните принцип действия преселектора.

23. Начертите схему и объясните принцип действия амплитудного детектора.

24. Как чаще всего строится полосовой фильтр радиовещательного приемника? В каком месте схемы он включается? Какую функцию выполняет?

25. Что называется сопряжением контуров? Какие контуры сопрягаются? Как это осуществляется и для чего необходимо?

26. Что такое АРУ, и для какой цели вводится в схему приемника?

27. Объясните назначение и принцип действия цепочек R10,C18 и R5,C3 простейшей схемы, приведенной на рисунке 52.

28. Каково назначение конденсаторов С6 и С16 в схеме на рис. 52?

29. Какие виды связи между колебательными контурами применены на рисунке 52. Укажите эти связи.

30. Поясните временные диаграммы сигналов, приведенные на рисунках 51 и 52.