Суперхетеродинният приемник използва смесване на сигнала, за да преобразува входния радиосигнал в стабилна междинна честота (IF), с която може да се работи по-лесно от оригиналния радиосигнал, който има различна честота, в зависимост от излъчващата станция. Тогава IF сигналът се усилва от лента от IF усилватели и след това се подава в детектор, който извежда аудио сигнала в аудио усилвател, който захранва високоговорителя. В тази статия ще научим за работата на Superheterodyne AM приемник или суперхет за кратко с помощта на блокова схема.
Повечето AM приемници, открити днес, са от тип суперхетеродин, тъй като позволяват използването на филтри с висока селективност в техните междинни честотни (IF) етапи и те имат висока чувствителност (могат да се използват вътрешни феритни пръчкови антени) поради филтрите в IF фазата, които им помага да се отърват от нежеланите RF сигнали. Също така, усилвателната лента IF, осигуряваща висока печалба, добра силна реакция на сигнала поради използването на автоматичен контрол на усилването в усилвателите и лекота на работа (контролира само силата на звука, превключвателя на захранването и копчето за настройка).
Блок-схема на приемника за суперхетеродин AM
За да разберем как работи, нека разгледаме блок- схемата на приемника Superheterodyne AM, която е показана по-долу.
Както можете да видите блок-схемата има 11 различни етапа, всеки етап има специфична функция, която е обяснена по-долу
- RF филтър: Първият блок е намотката на антената с феритна пръчка и комбинацията от променлив кондензатор, която служи на две цели - RF се индуцира в намотката и паралелният кондензатор контролира резонансната честота на нея, тъй като феритните антени получават най-доброто, когато резонансната честота на бобината и кондензаторът са равни на носещата честота на станцията - по този начин те действат като входен филтър на приемника.
- Местен осцилатор на хетеродин: Вторият блок е хетеродинът, известен също като локален осцилатор (LO). Честотата на локалния осцилатор е зададена, така че или сумата, или разликата в честотата на радиочестотния сигнал и честотата на LO е равна на IF, използвана в приемника (обикновено около 455 kHz).
- Смесител: Третият блок е смесителят, RF сигналът и LO сигналът се подават към смесителя, за да се получи желаният IF. Миксерите, открити в често срещаните AM приемници, извеждат сумата, разликата в LO и RF честотите и самите LO и RF сигнали. Най-често в прости транзисторни радиостанции хетеродинът и миксерът се правят с помощта на един транзистор. При приемниците с по-високо качество и тези, които използват специални интегрални схеми, като TCA440, тези етапи са отделни, което позволява по-чувствително приемане, поради смесителя, извеждащ само сумата и разликата в честотите. В един транзисторен LO-миксер, транзисторът работи като генератор на армстронг с обща база и RF, взет от бобина, навита на феритния прът, отделно от намотката на резонансната верига, се подава към основата.При честоти, различни от резонансната честота на резонансната верига на антената, тя представлява нисък импеданс, така че основата остава заземена за LO сигнала, но не и за входния сигнал, поради антенната верига от паралелен резонансен тип (нисък импеданс при честоти различни от резонанс, почти безкраен импеданс при резонансната честота).
- Първи IF филтър: Четвъртият блок е първият IF филтър. В повечето AM приемници това е резонансна верига, поставена в колектора на смесителния транзистор с резонансна честота, равна на честотата IF. Целта му е да филтрира всички сигнали с честота, различна от честотата IF, тъй като тези сигнали са нежелани продукти за смесване и не носят звуковия сигнал на станцията, която искаме да слушаме.
- Първи IF усилвател: Петият блок е първият IF усилвател. Печалбите от 50 до 100 във всеки IF етап са често срещани, ако усилването е твърде високо, може да се получи изкривяване, а ако усилването е твърде високо, IF филтрите са твърде близо един до друг и не са екранирани правилно, може да се получи паразитно трептене. Усилвателят се управлява от AGC (Automatic Gain Control) напрежение от демодулатора. AGC намалява усилването на каскада, причинявайки изходния сигнал да бъде приблизително еднакъв, независимо от амплитудата на входния сигнал. В транзисторните AM приемници сигналът AGC най-често се подава към основата и има отрицателно напрежение - в NPN транзисторите, издърпващи напрежението на пристрастието на основата, намалява усилването.
- Втори IF филтър: Шестият блок е вторият IF филтър, точно както първият, той е резонансна верига, поставена в колектора на транзистора. Той позволява само сигнали от честотата на ПЧ - подобряване на селективността.
- Втори IF усилвател: Седмият блок е вторият IF усилвател, той е практически същият като първия IF усилвател, с изключение на това, че не се контролира от AGC, тъй като наличието на твърде много AGC контролирани етапи, увеличава изкривяването.
- Трети IF филтър: осмият блок е третият IF филтър, точно както първият, а вторият е резонансна верига, поставена в колектора на транзистора. Той позволява само сигнали от честотата на ПЧ - подобряване на селективността. Той подава IF сигнала към детектора.
- Детектор: Деветият блок е детекторът, обикновено под формата на германиев диод или диоден транзистор. Той демодулира AM чрез коригиране на IF. На изхода му има силен IF пулсиращ компонент, който се филтрира от резисторно-кондензаторен нискочестотен филтър, така че остава само AF компонент, той се подава към аудио усилвателя. Аудио сигналът се филтрира допълнително, за да осигури напрежението на AGC, както при обикновеното захранване с постоянен ток.
- Аудио усилвател: Десетият блок е аудио усилвателят; той усилва аудио сигнала и го предава върху високоговорителя. Между детектора и аудио усилвателя се използва потенциометър за регулиране на силата на звука.
- Високоговорител: Последният блок е високоговорителят (обикновено 8 ома, 0,5 W), който извежда аудио към потребителя. Високоговорителят понякога е свързан към аудио усилвателя чрез жак за слушалки, който изключва високоговорителя, когато слушалките са включени.
Superheterodyne AM Receiver Circuit
Сега, ние знаем основната функционалност на Superheterodyne Receiver, нека да разгледаме типична електрическа схема на Superheterodyne Receiver. Схемата по-долу е пример за проста транзисторна радио верига, конструирана с помощта на TR830 супер чувствителен транзистор от Sony.
Веригата може да изглежда сложна при първия поглед, но ако я сравним с блок-схемата, която научихме по-рано, тя става проста. И така, нека разделим всяка част от веригата, за да обясним нейната работа.
Антена и смесител - L1 е феритна пръчковидна антена, тя паралелно образува резонансна верига с променлив кондензатор C2-1 и C1-1. Вторичната намотка се свързва в основата на миксерния транзистор X1. LO сигналът се подава към излъчвателя от LO от C5. Изходът IF се взема от колектора от IFT1, бобината се потупва върху колектора по начин на автоматичен трансформатор, защото ако резонансната верига е свързана директно между колектора и Vcc, транзисторът би натоварил схемата значително и честотната лента би била твърде висока - около 200kHz. Това подслушване намалява честотната лента до 30kHz.
LO - стандартен генератор на обща база Армстронг, C1-2 е настроен заедно с C1-1, така че разликата в LO и RF честотите винаги да е 455kHz. LO честотата се определя от L2 и общия капацитет на C1-2 и C2-2 последователно с C8. L2 осигурява обратна връзка за трептенията от колектора до емитера. Основата е RF заземена.
X3 е първият IF усилвател. За да използваме трансформатор за захранване на основата на транзисторен усилвател, ние поставяме вторичния между основата и пристрастието и поставяме разединителен кондензатор между пристрастието и трансформатора, вторичен, за да затвори веригата за сигнала. Това е по-ефективно решение от подаването на сигнала през свързващ кондензатор към основата, свързана директно към резистори с отклонение
TM е измервател на силата на сигнала, измерващ тока, който тече в усилвателя IF, тъй като по-високите входни сигнали карат повече ток да преминава през IF трансформатора във втория усилвател IF, увеличавайки тока на захранване IF усилвател, който измервателят измерва. C14 филтрира захранващото напрежение заедно с R9 (извън екрана), тъй като РЧ и електрическа мрежа могат да се индуцират в бобината на метъра TM.
X4 е вторият IF усилвател, отклонението е фиксирано, зададено от R10 и R11, C15 заземява основата за IF сигнали; той е свързан с неразделения R12, за да осигури отрицателна обратна връзка, за да намали изкривяването, всичко останало е същото като при първия усилвател.
D е детекторът. Той демодулира IF и захранва отрицателното напрежение AGC. Използват се германиеви диоди, тъй като тяхното напрежение е два пъти по-ниско от силициевите диоди, което води до по-висока чувствителност на приемника и по-ниско аудио изкривяване / R13, C18 и C19 образуват PI топология нискочестотен аудио филтър, докато R7 контролира силата на AGC и образува нискочестотен филтър с C10, който филтрира AGC напрежението както от IF, така и от AF сигнала.
X5 е аудио предусилвател, R4 контролира силата на звука, а C22 осигурява отрицателна обратна връзка при по-високи честоти, осигурявайки допълнително нискочестотно филтриране. X6 е двигателят на степента на захранване. S2 и C20 образуват схема за управление на тона - при натискане на превключвателя C20 обосновава по-високи аудио честоти, действайки като груб нискочестотен филтър, това беше важно в ранните AM радиостанции, тъй като високоговорителите имаха много лоши нискочестотни характеристики и звукът звучеше ламарина ”. Отрицателната обратна връзка от изхода се прилага към емитерната верига на драйвера транзистор.
T1 инвертира фазата на сигналите, идващи към основата на X7, спрямо фазата в основата на X8, T2 превръща полувълновите токови издърпвания на всеки транзистор обратно към цяла форма на вълната и съответства на по-високия импеданс на усилвателя на транзистора (200 ома) към 8 -ом високоговорител. Единият транзистор дърпа ток, когато входният сигнал е с положителна форма на вълната, а другият, когато формата на вълната е отрицателна. R26 и C29 осигуряват отрицателна обратна връзка, намалявайки изкривяванията и подобрявайки качеството на звука и честотната характеристика. J и SP са свързани по начин, който изключва високоговорителя, когато са включени слушалки. Аудио усилвателят осигурява около 100mW мощност, достатъчна за цяла стая.