Odbiornik superheterodynowy wykorzystuje miksowanie sygnału do konwersji wejściowego sygnału radiowego na stałą częstotliwość pośrednią (IF), z którą można łatwiej pracować niż oryginalny sygnał radiowy o innej częstotliwości, w zależności od stacji nadawczej. Sygnał IF jest następnie wzmacniany przez pasek wzmacniaczy IF, a następnie podawany do detektora, który przekazuje sygnał audio do wzmacniacza audio, który zasila głośnik. W tym artykule dowiemy się o działaniu superheterodynowego odbiornika AM lub w skrócie superheetu za pomocą schematu blokowego.
Większość dzisiejszych odbiorników AM jest typu superheterodynowego, ponieważ pozwalają one na użycie filtrów o wysokiej selektywności na ich stopniach częstotliwości pośredniej (IF) i mają wysoką czułość (można zastosować wewnętrzne anteny ferrytowe) dzięki filtrom w stopniu IF, który pomaga im pozbyć się niechcianych sygnałów RF. Również listwa wzmacniacza IF zapewnia wysokie wzmocnienie, dobrą mocną odpowiedź sygnału dzięki zastosowaniu automatycznej regulacji wzmocnienia we wzmacniaczach i łatwość obsługi (kontroluje tylko głośność, wyłącznik zasilania i pokrętło strojenia).
Schemat blokowy odbiornika superheterodynowego AM
Aby zrozumieć, jak to działa, przyjrzyjmy się diagramowi blokowemu odbiornika superheterodynowego AM, który pokazano poniżej.
Jak widać, schemat blokowy ma 11 różnych etapów, każdy stopień ma określoną funkcję, która została wyjaśniona poniżej
- Filtr RF: Pierwszym blokiem jest cewka anteny z prętem ferrytowym i kombinacja kondensatorów o zmiennej pojemności, która służy dwóm celom - RF jest indukowany w cewce, a równoległy kondensator kontroluje jego częstotliwość rezonansową, ponieważ anteny ferrytowe odbierają najlepiej, gdy częstotliwość rezonansowa cewka i kondensator są równe częstotliwości nośnej stacji - działa w ten sposób jako filtr wejściowy odbiornika.
- Lokalny oscylator heterodynowy: Drugi blok to heterodyna, znany również jako lokalny oscylator (LO). Częstotliwość lokalnego oscylatora jest ustawiona, więc albo suma, albo różnica częstotliwości sygnału RF i częstotliwości LO jest równa IF używanej w odbiorniku (zwykle około 455 kHz).
- Mikser: Trzeci blok to mikser, sygnał RF i sygnał LO są podawane do miksera w celu wytworzenia żądanego IF. Miksery znalezione w zwykłych odbiornikach AM generują sumę, różnicę częstotliwości LO i RF oraz same sygnały LO i RF. Najczęściej w prostych radiach tranzystorowych heterodyna i mikser są wykonane z jednego tranzystora. W odbiornikach wyższej jakości i tych, które wykorzystują dedykowane układy scalone, takie jak TCA440, te stopnie są oddzielne, co pozwala na bardziej czuły odbiór, ponieważ mikser generuje tylko sumę i różnicę częstotliwości. W jednym tranzystorowym mikserze LO, tranzystor działa jako oscylator Armstronga o wspólnej podstawie, a RF pobrany z cewki nawiniętej na pręcie ferrytowym, oddzielonym od cewki obwodu rezonansowego, jest podawany do podstawy.Przy częstotliwościach innych niż częstotliwość rezonansowa obwodu rezonansowego anteny wykazuje on niską impedancję, więc podstawa pozostaje uziemiona dla sygnału LO, ale nie dla sygnału wejściowego, ze względu na równoległy rezonans obwodu anteny (niska impedancja przy różnych częstotliwościach) od rezonansu, prawie nieskończona impedancja przy częstotliwości rezonansowej).
- Pierwszy filtr JEŻELI: Czwarty blok to pierwszy filtr JEŻELI. W większości odbiorników AM jest to obwód rezonansowy umieszczony w kolektorze tranzystora mieszacza o częstotliwości rezonansowej równej częstotliwości IF. Jego celem jest odfiltrowanie wszystkich sygnałów o częstotliwości innej niż częstotliwość IF, ponieważ są to niepożądane produkty miksujące i nie przenoszą sygnału audio stacji, której chcemy słuchać.
- Pierwszy wzmacniacz IF: Piąty blok to pierwszy wzmacniacz IF. Wzmocnienia od 50 do 100 na każdym stopniu IF są powszechne, jeśli wzmocnienie jest zbyt wysokie, mogą wystąpić zniekształcenia, a jeśli wzmocnienie jest zbyt wysokie, filtry IF są zbyt blisko siebie i nie są odpowiednio ekranowane, mogą wystąpić oscylacje pasożytnicze. Wzmacniacz jest sterowany napięciem AGC (Automatic Gain Control) z demodulatora. AGC obniża wzmocnienie stopnia, powodując, że sygnał wyjściowy jest mniej więcej taki sam, niezależnie od amplitudy sygnału wejściowego. W tranzystorowych odbiornikach AM sygnał AGC podawany jest najczęściej do bazy i ma napięcie ujemne - w tranzystorach NPN obniżanie napięcia polaryzacji bazy zmniejsza wzmocnienie.
- Drugi filtr IF: Szósty blok to drugi filtr IF, podobnie jak pierwszy jest to obwód rezonansowy umieszczony w kolektorze tranzystora. Przepuszcza tylko sygnały o częstotliwości IF - poprawiając selektywność.
- Drugi wzmacniacz IF: Siódmy blok jest drugim wzmacniaczem IF, jest praktycznie taki sam jak pierwszy wzmacniacz IF, z wyjątkiem tego, że nie jest kontrolowany przez AGC, ponieważ posiadanie zbyt wielu stopni kontrolowanych przez AGC zwiększa zniekształcenia.
- Trzeci filtr IF: ósmy blok to trzeci filtr IF, podobnie jak pierwszy, a drugi to obwód rezonansowy umieszczony w kolektorze tranzystora. Przepuszcza tylko sygnały o częstotliwości IF - poprawiając selektywność. Dostarcza sygnał IF do detektora.
- Detektor: Dziewiąty blok to detektor, zwykle w postaci diody germanowej lub tranzystora połączonego z diodą. Demoduluje AM poprzez prostowanie IF. Na jego wyjściu znajduje się silny składnik tętnienia IF, który jest odfiltrowywany przez filtr dolnoprzepustowy rezystor-kondensator, więc pozostaje tylko element AF, który jest podawany do wzmacniacza audio. Sygnał audio jest dalej filtrowany, aby zapewnić napięcie AGC, jak w zwykłym zasilaczu DC.
- Wzmacniacz audio: Dziesiąty blok to wzmacniacz audio; wzmacnia sygnał audio i przekazuje go do głośnika. Pomiędzy detektorem a wzmacniaczem audio zastosowano potencjometr regulacji głośności.
- Głośnik: Ostatnim blokiem jest głośnik (zwykle 8 omów, 0,5 W), który wysyła dźwięk do użytkownika. Głośnik jest czasami podłączony do wzmacniacza audio przez gniazdo słuchawkowe, które odłącza głośnik po podłączeniu słuchawek.
Obwód odbiornika superheterodynowego AM
Teraz, gdy znamy podstawową funkcjonalność odbiornika superheterodynowego, spójrzmy na typowy schemat obwodu odbiornika superheterodynowego. Poniższy obwód jest przykładem prostego obwodu radiowego tranzystora zbudowanego przy użyciu superczułego tranzystora TR830 firmy Sony.
Obwód może wydawać się skomplikowany na pierwszy rzut oka, ale jeśli porównamy go ze schematem blokowym, którego nauczyliśmy się wcześniej, staje się prosty. Więc podzielmy każdą sekcję obwodu, aby wyjaśnić jego działanie.
Antena i mikser - L1 jest anteną ferrytową, tworzy obwód rezonansowy z równolegle zmiennymi kondensatorami C2-1 i C1-1. Uzwojenie wtórne łączy się z podstawą tranzystora miksera X1. Sygnał LO jest podawany do nadajnika z LO przez C5. Wyjście IF jest pobierane z kolektora przez IFT1, cewka jest odczepiana na kolektorze w sposób autotransformatorowy, ponieważ gdyby obwód rezonansowy był podłączony bezpośrednio między kolektorem a Vcc, tranzystor znacznie obciążyłby obwód, a szerokość pasma byłaby zbyt wysoki - około 200kHz. To dotknięcie zmniejsza szerokość pasma do 30 kHz.
LO - Standardowy oscylator Armstronga o wspólnej podstawie, C1-2 jest dostrojony obok C1-1, aby różnica częstotliwości LO i RF wynosiła zawsze 455 kHz. Częstotliwość LO jest określana przez L2 i całkowitą pojemność C1-2 i C2-2 w szeregu z C8. L2 zapewnia sprzężenie zwrotne z oscylacjami od kolektora do emitera. Podstawa jest uziemiona RF.
X3 to pierwszy wzmacniacz IF. Aby użyć transformatora do zasilania bazy wzmacniacza tranzystorowego, umieszczamy uzwojenie wtórne między podstawą a polaryzacją i umieszczamy kondensator odsprzęgający między polaryzacją a wtórnym transformatorem, aby zamknąć obwód dla sygnału. Jest to bardziej wydajne rozwiązanie niż podawanie sygnału przez kondensator sprzęgający do podstawy podłączonej bezpośrednio do rezystorów polaryzacji
TM to miernik siły sygnału mierzący prąd płynący do wzmacniacza IF, ponieważ wyższe sygnały wejściowe powodują przepływ większej ilości prądu przez transformator IF do drugiego wzmacniacza IF, zwiększając prąd zasilania wzmacniacza IF mierzony przez miernik. C14 filtruje napięcie zasilania wraz z R9 (poza ekranem), ponieważ RF i szum sieci elektrycznej mogą być indukowane w cewce miernika TM.
X4 jest drugim wzmacniaczem IF, odchylenie jest ustawione na stałe przez R10 i R11, C15 uziemia bazę dla sygnałów IF; jest podłączony do nieodsprzężonego R12, aby zapewnić ujemne sprzężenie zwrotne w celu zmniejszenia zniekształceń, wszystko inne jest takie samo jak w pierwszym wzmacniaczu.
D to detektor. Demoduluje IF i dostarcza ujemne napięcie AGC. Stosowane są diody germanowe, ponieważ ich napięcie przewodzenia jest dwukrotnie niższe niż diody krzemowe, co powoduje wyższą czułość odbiornika i mniejsze zniekształcenia dźwięku / R13, C18 i C19 tworzą dolnoprzepustowy filtr audio w topologii PI, podczas gdy R7 kontroluje siłę AGC i tworzy filtr dolnoprzepustowy z C10, który filtruje napięcie AGC zarówno z sygnału IF i AF.
X5 to przedwzmacniacz audio, R4 kontroluje głośność, a C22 zapewnia ujemne sprzężenie zwrotne przy wyższych częstotliwościach, zapewniając dodatkowe filtrowanie dolnoprzepustowe. X6 jest sterownikiem stopnia mocy. S2 i C20 tworzą obwód kontroli tonu - po naciśnięciu przełącznika C20 uziemia wyższe częstotliwości audio, działając jako prymitywny filtr dolnoprzepustowy, było to ważne we wczesnych radiotelefonach AM, ponieważ głośniki miały bardzo złą wydajność niskich częstotliwości i brzmiały odbierany dźwięk. metaliczny". Ujemne sprzężenie zwrotne z wyjścia podawane jest na obwód emitera tranzystora sterownika.
T1 odwraca fazę sygnałów docierających do bazy X7 w stosunku do fazy u podstawy X8, T2 zamienia prąd półfalowy każdego tranzystora z powrotem na cały przebieg i dopasowuje wyższą impedancję wzmacniacza tranzystora (200 omów) do 8 -ohm głośnik. Jeden tranzystor pobiera prąd, gdy sygnał wejściowy ma przebieg dodatni, a drugi, gdy przebieg jest ujemny. R26 i C29 zapewniają ujemne sprzężenie zwrotne, zmniejszając zniekształcenia i poprawiając jakość dźwięku i pasmo przenoszenia. J i SP są połączone w sposób, który wyłącza głośnik po podłączeniu słuchawek. Wzmacniacz audio dostarcza około 100 mW mocy, wystarczającej na całe pomieszczenie.