§5.13. СУПЕРГЕТЕРОДИННЫЙ ПРИЕМНИК
В настоящее время наиболее широкое применение получили радиоприемники супергетеродинного типа. Основная идея супергетеродинного приемника состо-ит в преобразовании частоты принимаемых антен-ной модулированных высокочастотных колебаний с несущей частотой со.? Простейший приемник, описанный в предыдущем параграфе, имеет один усилитель низкой частоты.
Вместе с сигналом в нем усиливаются неизбежные помехи, которые особенно велики на низких частотах.Радиоприемник с непосредственным усилением высокочастотного сигнала, изображенный на блок-схеме (см. рис. 5.25), также имеет существенный недостаток. При очень высоких частотах (коротких волнах) невозможно получить большое усиление сигнала. Дело в том, что на высоких частотах оказываются существенными паразитные емкости соединительных проводов, электродов, транзисторов и т. д. Соответствующие им сопротивления оказываются малыми для колебаний высокой частоты, что приводит к шунтированию усиливающих элементов приемника.
В супергетеродинном радиоприемнике имеется специальный маломощный генератор — гетеродин. Гетеродин вырабатывает колебания такой частоты со1, что разность частот
со - (Oj получается значительно меньше несущей частоты, но сильно превышает частоты звуковых колебаний. Для приема радиовещательных станций частота, определяемая разностью со - Юр лежит в диапазоне 440—470 кГц.
Блок-схема супергетеродинного приемника изображена на рисунке 5.38. В супергетеродинном приемнике принятые ан-
Колебания Усиленные высокой колебания частоты высокой
частоты
Колебания промежуточной частоты 460 кГц
Усиленные Колебания Усиленные колебания низкой колебания промежуточной частоты низкой частоты частоты
тенной высокочастотные модулированные колебания усиливаются и вместе с колебаниями, вырабатываемыми гетеродином, поступают в особое устройство — смеситель, в котором происходит преобразование частот. С этой целью высокочастотное модулированное напряжение ux(t) подается на базу транзистора, а напряжение u2(t) гетеродина — на эмиттер.
Сила тока в цепи коллектора оказывается зависящей от этих двух напряжений. Если бы вольт-амперная характеристика транзистора была линейной, то сила тока на выходе (в цепи коллектора) представляла бы простую сумму двух сил токов различных частот: і ~ аих + Ьи2. Преобразование (изменение) частоты основано на нелинейности характеристики транзистора. Вольт-амперная характеристика транзистора (смесителя) содержит наряду с линейным членом еще и квадратичный член і ~ (аиг + Ьи2)2. Преобразование частот осуществляется за счет члена2аЪиЛ и9 = 2ab sin Ш sin ю, t = /ег „ , ч
1 ^ 1 (5.13.1)
= ab cos (ю - ю1)і - ab cos (ю + m^f.
В результате в спектре колебаний появляются новые (промежуточные) частоты: разностная и суммарная.
В дальнейшем, с использованием явления резонанса, производится выделение и усиление колебаний на одной разностной частоте со - Wj с помощью усилителя промежуточной частоты. Существенно, что промежуточная частота ю - cOj при настройке приемника на различные станции остается постоянной. Это достигается одновременным изменением емкостей конденсатора приемного контура и контура гетеродина. Для этого подвижные пластины обоих конденсаторов размещаются на одной и той же оси. Постоянство промежуточной частоты позволяет выбрать оптимальные параметры усилителя промежуточной частоты, что обеспечивает постоянство чувствительности приемника в пределах всего диапазона принимаемых частот.
После усиления на промежуточной частоте сигнал поступает в детектор, в котором преобразуется обычным образом в колебания звуковой частоты. Колебания звуковой частоты после дополнительного усиления приводят в действие громкоговоритель (динамик) приемника.