Основными преимуществами супергетеродина по сравнению с приемником прямого усиления являются:

Тема: «Неосновные каналы радиоприема»

 

В супергетеродинном приемнике усиление и избирательность по высокой частоте осуществляются не только на частоте принимаемого сигнала , но и на некоторой промежуточной частоте _.

 

Схема супергетеродинного приемника включает в себя: входную антенну, обеспечивающую преобразование электромагнитной волны в радиосигнал; входное устройство (входная цепь), обеспечивающее избирательность по частоте; УВЧ, обеспечивающий усиление на частоте сигнала и тем самым вносящий вклад в обеспечение заданной чувствительности; преобразователь частоты, состоящий из гетеродина и смесителя (назначением ПЧ является замена несущей частоты на постоянную более низкую промежуточную частоту); УПЧ - усилитель, нагрузкой которого являются полосовые фильтры с фиксированной настройкой (УПЧ вносит основной вклад в обеспечение заданной чувствительности и избирательности; детектор; УНЧ; ОУ.

 

Pис. 1

Преобразование частоты в осуществляется в преобразователе частоты ПЧ, состоящим из смесителя С и гетеродина Г. Гетеродин генерирует колебания частотой _. В смесителе, являющимся нелинейным элементом или элементом с периодически меняющимися параметрами, образуются комбинационные частоты вида ,

где m и n - целые числа. Одна из этих частот и используется в качестве промежуточной частоты. Обычно наиболее удобным оказывается использование разностной частоты, т.е. выбирается

при изменениях частоты сигнала по диапазону частота гетеродина также изменяется и притом по такому закону, чтобы промежуточная частота оставалась постоянной, т.е. по закону:

где На эту постоянную промежуточную частоту и настраиваются контуры УПЧ. Для повышения чувствительности и избирательности приемника иногда применяют двойное и даже тройное преобразование частоты.

 

 

Pис. 2

 

Приемники с преобразованием частоты были названы супергетеродинными в отличие от гетеродинных приемников, в которых гетеродин предназначен для выделения низкой частоты при слуховом приеме телеграфных сигналов.

 

 

Pис. 3

 

Основными преимуществами супергетеродина по сравнению с приемником прямого усиления являются:

1) Постоянство по диапазону. Благодаря этому все контуры, входящие в состав УПЧ, имеют фиксированную настройку и просты по конструкции, что позволяет применить в УПЧ большое число каскадов с резонансными контурами. Это облегчает получение большого усиления большой избирательности, и электрические показатели приемника в целом становятся более постоянными в пределах всего диапазона принимаемых частот.

2) Возможность получения промежуточной частоты более низкой, чем частота принимаемого сигнала. Так как полоса пропускания каждого резонансного контура пропорциональна его резонансной частоте ( ), то понижение этой частоты позволяет сузить полосу пропускания приемника, что особенно важно при приеме весьма высоких частот. Понижение резонансной частоты в ряде случаев облегчает также возможность получения большого и устойчивого усиления, особенно при приеме весьма высоких частот.

3) Возможность осуществления усиления до детектора не только на частоте сигнала , но и на существенно отличной от нее частоте . Это обстоятельство облегчает получение весьма большого устойчивого усиления (порядка 1000000 и более), т.к. наиболее опасными являются паразитные связи, охватывающие каскады с примерно одинаковой резонансной частотой.

Таким образом, благодаря особенностям структурной схемы, в супергетеродинном приемнике значительно проще, чем в приемнике прямого усиления, достигаются большое усиление, большая избирательность и постоянство электрических параметров.

 

На ряду с большими преимуществами супергетеродинный приемник имеет по сравнению с приемником прямого усиления и некоторые недостатки, основными из которых являются:

1) Необходимость дополнительного блока - преобразователя частоты. Этот недостаток может оказаться существенным при конструировании простейших приемников, от которых не требуется высокой чувствительности, а следовательно, и большой избирательности. В таких случаях переход от схемы прямого усиления может вызвать не упрощение, а неоправданное усложнение приемника.

2) Большее влияние внутреннего шума в активном приборе, работающем в режиме преобразователя частоты, чем в таком же приборе, работающем в режиме усиления. Для устранения этого недостатка (в случае, когда уровень внутреннего шума сравним с уровнем внешних помех) требуется осуществить некоторое усиление сигнала до преобразования частоты, с тем чтобы уровень сигнала превышал уровень внутреннего шума преобразователя частоты.

3) Наличие паразитных каналов приема. При супергетеродинном приеме существуют такие частоты , отличные от частоты сигнала которые в преобразователе частоты преобразуются в такую же промежуточную частоту, что и частота сигнала, и для которых, следовательно, контуры УПЧ не обладают ни какой избирательностью. К таким паразитным каналам приема относятся соседний, зеркальный, комбинационный, интермодуляционный и прямой.

а) Соседний канал приема - это канал на частотах , примыкающий к основному каналу ( ), вследствие недостаточной избирательности приемника не отфильтровываемый сигнал преселектором и создающий в ПЧ сигналы на частотах

близких к промежуточной частоте и входящих в полосу пропускания УПЧ.

 

 

Pис. 4

б) Зеркальный канал приема образуется внешней помехой на частоте , которая равна

 

Pис. 5

Если эта частота входит в полосу пропускания преселектора, имеющего частотную характеристику , показанную на рисунке, то в ПЧ образуется частота

т.е. такая же как частота

 

как от полезного сигнала. Следовательно происходит наложение спектра полезного сигнала и спектра помехи, т.е. частотная фильтрация помехи от сигнала становится невозможной.

 

Ослабить помеху по зеркальному каналу можно двумя путями: увеличением частотной избирательности преселектора; увеличением промежуточной частоты _.

В последнем случае (при увеличение ) согласно рассмотренному ранее выражению

увеличится и частота помехи , что позволяет лучше отфильтровывать ее в преселекторе. Однако, чем выше , тем труднее обеспечить высокую избирательность УПЧ с полосой пропускания, сопряженной с шириной спектра полезного сигнала. Для устранения помех одновременно по зеркальному и соседнему каналам применяют многократное преобразование (снижение) частоты:

 

в) Комбинационный канал приема образуется в результате взаимодействия комбинационных частот гетеродина и сигнала

где m, n > 1, образующих частоты, близкие к , т.е. входящие в полосу пропускания УПЧ. Усиливаясь так же, как и полезный сигнал на частоте

на демодуляторе образуются биения между частотами сигнала и комбинационными частотами

Если они входят в полосу пропускания усилителя низкой частоты УЗЧ, то являются помехой, воспроизводимой далее оконечным устройством ОУ.

Основной мерой устранения комбинационного канала приема является снижение уровня гармоник гетеродина и сигнала выбором соответствующего режима работы смесителя.

 

г) Интермодуляционный канал приема возникает при прохождении через преселектор двух и более помех на частотах ,

которые в смесителе образуют сигналы с комбинационными частотами

( - целые числа).