Er zijn verschillende schema's voor het bouwen van radio-ontvangers. Bovendien maakt het niet uit voor welk doel ze worden gebruikt - als ontvanger van zendstations of als signaal in een regelsysteemkit. Er zijn superheterodyne ontvangers en directe versterking. In het directe versterkings-ontvangercircuit wordt slechts één type oscillatie-omzetter gebruikt - soms zelfs de eenvoudigste detector. In feite is dit een detectorontvanger, slechts licht verbeterd. Als je let op het ontwerp van de radio, kun je zien dat eerst het hoogfrequente signaal wordt versterkt en vervolgens het laagfrequente signaal (voor uitvoer naar de luidspreker).
Kenmerken van superheterodynes
Doordat parasitaire oscillaties kunnen optreden, is de mogelijkheid om hoogfrequente oscillaties te versterken tot op zekere hoogte beperkt. Dit geldt vooral bij het bouwen van kortegolfontvangers. Net zohoge tonenversterker is het beste om resonante ontwerpen te gebruiken. Maar ze moeten een volledige herconfiguratie maken van alle oscillerende circuits die in het ontwerp zitten, wanneer de frequentie wordt gewijzigd.
Als gevolg hiervan wordt het ontwerp van de radio-ontvanger veel gecompliceerder, evenals het gebruik ervan. Maar deze tekortkomingen kunnen worden geëlimineerd door de methode te gebruiken om de ontvangen oscillaties om te zetten in één stabiele en vaste frequentie. Bovendien wordt de frequentie meestal verlaagd, hierdoor kunt u een hoog niveau van versterking bereiken. Op deze frequentie wordt de resonantieversterker afgestemd. Deze techniek wordt gebruikt in moderne superheterodyne ontvangers. Alleen een vaste frequentie wordt een tussenfrequentie genoemd.
Frequentieconversiemethode
En nu moeten we de bovengenoemde methode van frequentieconversie in radio-ontvangers overwegen. Stel dat er twee soorten oscillaties zijn, hun frequenties zijn verschillend. Wanneer deze trillingen bij elkaar worden opgeteld, verschijnt er een beat. Wanneer het wordt toegevoegd, neemt het signaal toe in amplitude of neemt het af. Als je let op de grafiek die dit fenomeen kenmerkt, zie je een heel andere periode. En dit is de periode van de beats. Bovendien is deze periode veel langer dan een soortgelijk kenmerk van een van de gevormde fluctuaties. Dienovereenkomstig is het tegenovergestelde waar met frequenties - de som van oscillaties is minder.
De beatfrequentie is eenvoudig genoeg om te berekenen. Het is gelijk aan het verschil in de frequenties van de oscillaties die werden toegevoegd. En met een verhogingverschil, neemt de slagfrequentie toe. Hieruit volgt dat bij het kiezen van een relatief groot verschil in frequentietermen, hoogfrequente beats worden verkregen. Er zijn bijvoorbeeld twee schommelingen - 300 meter (dit is 1 MHz) en 205 meter (dit is 1,46 MHz). Bij optelling blijkt de slagfrequentie 460 kHz of 652 meter te zijn.
Detectie
Maar superheterodyne type ontvangers hebben altijd een detector. De slagen die het gevolg zijn van de toevoeging van twee verschillende vibraties hebben een punt. En het is volledig consistent met de middenfrequentie. Maar dit zijn geen harmonische oscillaties van de middenfrequentie; om ze te verkrijgen, is het noodzakelijk om de detectieprocedure uit te voeren. Houd er rekening mee dat de detector alleen oscillaties met de modulatiefrequentie uit het gemoduleerde signaal ha alt. Maar in het geval van beats is alles een beetje anders - er is een selectie van oscillaties van de zogenaamde verschilfrequentie. Het is gelijk aan het verschil in frequenties die optellen. Deze methode van transformatie wordt de methode van heterodyning of mengen genoemd.
Implementatie van de methode wanneer de ontvanger actief is
Laten we aannemen dat trillingen van een radiostation in het radiocircuit komen. Om transformaties uit te voeren, is het noodzakelijk om verschillende extra hoogfrequente oscillaties te creëren. Vervolgens wordt de lokale oscillatorfrequentie geselecteerd. In dit geval moet het verschil tussen de termen van de frequenties bijvoorbeeld 460 kHz zijn. Vervolgens moet u de oscillaties toevoegen en toepassen op de detectorlamp (of halfgeleider). Dit resulteert in een verschilfrequentie-oscillatie (waarde 460 kHz) in een circuit dat is aangesloten op het anodecircuit. Moeten aandacht besteden aanhet feit dat dit circuit is afgestemd om op de verschilfrequentie te werken.
Met een hoogfrequente versterker kun je het signaal omzetten. De amplitude neemt aanzienlijk toe. De versterker die hiervoor gebruikt wordt, wordt afgekort als IF (Intermediate Frequency Amplifier). Het is te vinden in alle superheterodyne type ontvangers.
Praktische triode-schakeling
Om de frequentie om te zetten, kunt u de eenvoudigste schakeling op een enkele triodelamp gebruiken. De trillingen die van de antenne komen, door de spoel, vallen op het stuurrooster van de detectorlamp. Een apart signaal komt van de lokale oscillator, het wordt bovenop de hoofdoscillator geplaatst. Een oscillerend circuit is geïnstalleerd in het anodecircuit van de detectorlamp - het is afgestemd op de verschilfrequentie. Wanneer gedetecteerd, worden oscillaties verkregen, die verder worden versterkt in de IF.
Maar constructies op radiobuizen worden tegenwoordig zeer zelden gebruikt - deze elementen zijn verouderd, het is problematisch om ze te krijgen. Maar het is handig om alle fysieke processen te overwegen die in de structuur op hen voorkomen. Heptoden, triode-heptodes en pentoden worden vaak gebruikt als detectoren. De schakeling op een halfgeleidertriode lijkt sterk op die waarin een lamp wordt gebruikt. De voedingsspanning is lager en de wikkelgegevens van de inductoren.
IF op heptoden
Heptode is een lamp met verschillende roosters, kathoden en anodes. In feite zijn dit twee radiobuizen in één glazen container. De elektronische stroom van deze lampen is ook gebruikelijk. BIJde eerste lamp wekt oscillaties op - hierdoor kunt u het gebruik van een afzonderlijke lokale oscillator wegwerken. Maar in de tweede zijn de oscillaties afkomstig van de antenne en de heterodyne gemengd. Er worden beats verkregen, oscillaties met een verschilfrequentie worden hiervan gescheiden.
Meestal worden de lampen op de diagrammen gescheiden door een stippellijn. De twee onderste roosters zijn via verschillende elementen met de kathode verbonden - een klassiek feedbackcircuit wordt verkregen. Maar het stuurrooster direct van de lokale oscillator is verbonden met het oscillerende circuit. Bij terugkoppeling treden stroom en oscillatie op.
De stroom dringt door het tweede rooster en de trillingen worden overgebracht naar de tweede lamp. Alle signalen die van de antenne komen gaan naar het vierde rooster. Grids nr. 3 en nr. 5 zijn onderling verbonden in de basis en hebben een constante spanning erop. Dit zijn eigenaardige schermen die tussen twee lampen zijn geplaatst. Het resultaat is dat de tweede lamp volledig is afgeschermd. Het afstemmen van een superheterodyne-ontvanger is meestal niet nodig. Het belangrijkste is om de banddoorlaatfilters aan te passen.
Processen die plaatsvinden in het schema
De stroom oscilleert, ze worden gecreëerd door de eerste lamp. In dit geval veranderen alle parameters van de tweede radiobuis. Daarin worden alle trillingen gemengd - van de antenne en de lokale oscillator. Oscillaties worden gegenereerd met een verschilfrequentie. Een oscillerend circuit is opgenomen in het anodecircuit - het is afgestemd op deze specifieke frequentie. Vervolgens komt de selectie vanoscillatie anode stroom. En na deze processen wordt er een signaal naar de ingang van de IF gestuurd.
Met behulp van speciale conversielampen wordt het ontwerp van de superheterodyne aanzienlijk vereenvoudigd. Het aantal buizen is verminderd, waardoor verschillende problemen worden geëlimineerd die kunnen optreden bij het bedienen van een circuit met behulp van een afzonderlijke lokale oscillator. Alles hierboven besproken verwijst naar de transformaties van de ongemoduleerde golfvorm (zonder spraak en muziek). Dit maakt het veel gemakkelijker om het werkingsprincipe van het apparaat te overwegen.
Gemoduleerde signalen
In het geval dat de conversie van de gemoduleerde golf plaatsvindt, wordt alles een beetje anders gedaan. De trillingen van de lokale oscillator hebben een constante amplitude. De IF-oscillatie en beat worden gemoduleerd, net als de draaggolf. Om het gemoduleerde signaal om te zetten in geluid is nog een detectie nodig. Het is om deze reden dat in superheterodyne HF-ontvangers, na versterking, een signaal wordt toegevoerd aan de tweede detector. En pas daarna wordt het modulatiesignaal naar de hoofdtelefoon of de ULF-ingang (laagfrequente versterker) gevoerd.
In het ontwerp van de IF zijn er een of twee cascades van het resonante type. In de regel worden afgestemde transformatoren gebruikt. Bovendien zijn er twee wikkelingen tegelijk geconfigureerd en niet één. Hierdoor kan een voordeligere vorm van de resonantiecurve worden bereikt. De gevoeligheid en selectiviteit van het ontvangende apparaat wordt verhoogd. Deze transformatoren met getunede wikkelingen worden banddoorlaatfilters genoemd. Ze zijn geconfigureerd met behulp vanverstelbare kern of trimmer condensator. Ze worden eenmalig geconfigureerd en hoeven niet te worden aangeraakt tijdens de werking van de ontvanger.
LO frequentie
Laten we nu eens kijken naar een eenvoudige superheterodyne ontvanger op een buis of een transistor. U kunt de lokale oscillatorfrequenties in het vereiste bereik wijzigen. En het moet zo worden gekozen dat met alle frequentieoscillaties die van de antenne komen, dezelfde waarde van de middenfrequentie wordt verkregen. Wanneer de superheterodyne is afgestemd, wordt de frequentie van de versterkte oscillatie aangepast aan een specifieke resonantieversterker. Het blijkt een duidelijk voordeel - het is niet nodig om een groot aantal oscillerende circuits tussen buizen te configureren. Het is voldoende om het heterodyne circuit en de ingang aan te passen. Er is een aanzienlijke vereenvoudiging van de installatie.
Tussenliggende frequentie
Om een vaste IF te verkrijgen bij gebruik op een frequentie die binnen het werkbereik van de ontvanger ligt, is het noodzakelijk om de oscillaties van de lokale oscillator te verschuiven. Doorgaans gebruiken superheterodyne-radio's een IF van 460 kHz. Veel minder vaak gebruikt is 110 kHz. Deze frequentie geeft aan hoeveel de bereiken van de lokale oscillator en het ingangscircuit verschillen.
Met behulp van resonantieversterking wordt de gevoeligheid en selectiviteit van het apparaat verhoogd. En dankzij het gebruik van de transformatie van de inkomende oscillatie, is het mogelijk om de selectiviteitsindex te verbeteren. Heel vaak werken twee radiostations relatief dicht bij elkaar (volgensfrequentie), interfereren met elkaar. Met dergelijke eigenschappen moet rekening worden gehouden als u van plan bent een zelfgemaakte superheterodyne-ontvanger te monteren.
Hoe zenders worden ontvangen
Nu kunnen we naar een specifiek voorbeeld kijken om te begrijpen hoe een superheterodyne-ontvanger werkt. Laten we zeggen dat een IF gelijk aan 460 kHz wordt gebruikt. En het station werkt op een frequentie van 1 MHz (1000 kHz). En ze wordt gehinderd door een zwakke zender die uitzendt op een frequentie van 1010 kHz. Hun frequentieverschil is 1%. Om een IF gelijk aan 460 kHz te bereiken, is het noodzakelijk om de lokale oscillator af te stemmen op 1,46 MHz. In dit geval zal de storende radio een IF van slechts 450 kHz uitvoeren.
En nu kun je zien dat de signalen van de twee stations meer dan 2% verschillen. Twee signalen vluchtten weg, dit gebeurde door het gebruik van frequentieomvormers. De ontvangst van het hoofdstation is vereenvoudigd en de selectiviteit van de radio is verbeterd.
Nu ken je alle principes van superheterodyne ontvangers. In moderne radio's is alles veel eenvoudiger - je hoeft maar één chip te gebruiken om te bouwen. En daarin zijn verschillende apparaten geassembleerd op een halfgeleiderkristal - detectoren, lokale oscillatoren, RF-, LF-, IF-versterkers. Het blijft alleen om een oscillerend circuit en een paar condensatoren, weerstanden toe te voegen. En een complete ontvanger is gemonteerd.
