Супергетеродинный приемник

Приемник супергенеративного типа (предложен Э. Армстронгом в 1918 г.) обеспечивает очень высокую и практически одинаковую избирательность во всех диапазонах волн и более равномерное усиление в высокочастотном тракте. Это достигается путем введения в главный тракт приемника (рис. 6.2) преобразователя частоты, состоящего из смесителя (СМ), гетеродина (Г), и усилителя промежуточной частоты (УПЧ). Часть приемника – преселектор , включающий входную цепь, МШУ и УВЧ, подобен структуре приемника прямого усиления и обеспечивает чувствительность и предварительную селекцию на частоте.

В супергетеродинном приемнике спектр принимаемого сигнала с помощью преобразователя частоты переносится с несущей частоты на (как правило, более низкую) промежуточную частоту.

При перестройке колебательных систем преселектора одновременно изменяется частота гетеродина таким образом, чтобы промежуточная частота оставалась постоянной. Поскольку УПЧ не перестраивается по частоте, то это позволяет получить в супергетеродинном приемнике высокую частотную избирательность при неизменной полосе пропускания, а также реализовать оптимальную фильтрацию от помех, применяя согласованные фильтры на промежуточной частоте. Таким образом, в супергетеродинном приемнике устраняются основные недостатки приемника прямого усиления.

Недостаток схемы – наличие дополнительного канала приема (называемого «зеркальным»). Поскольку промежуточная частота равна абсолютной разности частот сигнала и гетеродина, то приемник может одновременно принимать радиосигналы двух передающих станций, расположенных симметрично (зеркально) относительно частоты гетеродина. Зеркальный канал отстоит от основного (полезного, принимаемого) на удвоенное значение промежуточной частоты. Подавление частот зеркального канала осуществляется с помощью полосовых фильтров, включенных во входную цепь и УВЧ приемника.

Соседним называют канал приема, примыкающий к основному каналу и рабочая частота которого отличается на заданную величину от частоты настройки приемника на желаемую радиостанцию. Соседний канал приема возникает вследствие недостаточной избирательности приемника. Сигнал соседнего канала не отфильтровывается преселектором и создает в преобразователе частоты колебания на частотах, близких к промежуточной частоте и входящих в полосу пропускания УПЧ. В радиовещательных приемниках частота соседнего канала составляет 10 кГц.

Интермодуляционный канал приема возникает при прохождении через преселектор вместе с полезным сигналом частоты f_с двух (и более) помех на частотах f_п1, f_п2, которые в смесителе образуют колебания с комбинационными частотами n f_с ± m f_п1 ± p f_п2 ± ..., где n, m, p – целые числа. Если какая-либо одна или несколько из комбинационных частот попадает в полосу пропускания УПЧ, то создается интермодуляционный побочный канал приема. Для уменьшения влияния последнего следует повышать частотную избирательность преселектора и уменьшать усиление в УРЧ.

При изменении частоты настройки высокочастотного тракта приемника необходимо также одновременно перестраивать частоту гетеродина. Это достигается путем сопряжения органов настроек высокочастотного тракта и гетеродина, для чего в приемнике применяется единственная ручка (обычно электронный элемент) настройки. С ее помощью одновременно изменяют резонансную частоту высокочастотного тракта и частоту колебаний гетеродина, сохраняя между ними фиксированную промежуточную частоту.

К недостаткам супергетеродинного приемника следует отнести и возможность приема помехи с частотой, близкой или равной промежуточной частоте. Такая помеха может пройти весь тракт без преобразования в преобразователе частоты и усилиться в УПЧ. Ее прием аналогичен приему по схеме прямого усиления независимо от частоты гетеродина. Для подавления подобных помех во входную цепь супергетеродинного приемника вводят режекторный фильтр, настроенный на промежуточную частоту.

В супергетеродинном приемнике возможно также появление так называемых комбинационных каналов приема, вызывающие комбинационные свисты. На некоторых частотах работы приемника в результате сложных процессов в преобразователе частоты получается сигнал с частотой, близкой к промежуточной частоте. Тогда полезный и паразитный сигналы одинаково усиливаются в УПЧ, но при этом возникают биения (нелинейные эффекты) их несущих частот. В результате подобных биений появляется низкочастотная огибающая полезного сигнала с разностной частотой, которая выделяется амплитудным детектором и после усиления прослушивается в виде свиста.

Побочные каналы приема могут быть практически устранены рациональным выбором промежуточной частоты, режима работы преобразователя частоты и необходимой частотной избирательности преселектора и усилителя промежуточной частоты. Наиболее эффективным является использование схем смесителя, выполняющих близкое к идеальному перемножение напряжений, а также электронной развязки цепей гетеродина и высокочастотного тракта.