Супергетеродинный приемник.

Для улучшения параметров радиоприемника следует устранить принципиальные недостатки приемника прямого усиления, т. е. осуществить основное усиление в неперестраиваемом усилителе и на постоянной более низкой частоте. Это реализуется в супергетеродинном приемнике. В настоящее время супергетеродин­ный приемник является наиболее совершенным и распространен­ным. Он отличается от приемника прямого усиления наличием двух дополнительных элементов - преобразователя частоты и усилителя промежуточной частоты (УПЧ). Структурная схема супергетеродинного приемника приведена на рис.1.

Входная цепь и УРЧ выполняют те же функции, что и в приемнике прямого усиления. Совокупность входной цепи и УРЧ в супергетеродинном приемнике называют преселектором, так как эти элементы осуществляют предварительную избирательность.

После усилителя радиочастоты принятый сигнал подается на вход преобразователя частоты, который состоит из смесителя и гетеродина. Гетеродином называют маломощный автогенератор. Он создает непрерывные синусоидальные колебания радиочасто­ты f_г, которая немного отличается от несущей частоты принима­емого сигнала f_с. Колебания гетеродина и УРЧ поступают на смеситель, в котором имеется нелинейный элемент (диод или транзистор).

В смесителе в результате взаимодействия двух напряжений, имеющих разные частоты f_с и f_г, в нелинейном элементе образуется много комбинационных составляющих этих частот, в том числе и составляющая, частота которой равна разности частот гетеродина и сигнала f_пр=f_г-f_с . Разностная частота выбирается ниже (или выше) частоты принимаемого

Рисунок 4.1 – Структурная схема супергетеродинного радиоприёмника и осциллограммы напряжений в отдельных каскадах

сигнала, но выше частоты модуляции. Поэтому она называется промежуточной и обозначается fпр. Резонансная система в выходной цепи смесителя, настроенная на эту частоту, выделяет напряжение сигнала промежуточной частоты.

В диапазонных приемниках промежуточная частота должна оставаться постоянной независимо от перестройки приемника. Это достигается одновременной перестройкой контуров входной I цепи и гетеродина с помощью одной ручки настройки.

Таким образом, назначение преобразователя частоты состоит в том, чтобы преобразовать высокую радиочастоту принимаемого сигнала в более низкую (промежуточную), сохраняя закон модуляции и обеспечивая ее постоянство при перестройке приемника. С выхода преобразователя напряжение промежуточной часто­ты подается на вход УПЧ. В УПЧ контуры настраиваются на постоянную (промежуточную) частоту и в процессе работы при­емника не перестраиваются.

Преимущества супергетеродинного приемника:

· независимость параметров УПЧ от настройки приемника (по­стоянство коэффициента усиления и неизменность АЧХ);

· высокую избирательность, так как резонансная характеристи­ка системы неперестраиваемых контуров может быть близка к идеальной (прямоугольной); высокую устойчивость работы, так как паразитные обратные связи, вызывающие самовозбуждение, на более низкой промежуточной частоте значительно слабее, а это дает возможность

Рисунок 4.2 - Образование зеркального канала при супергетеродинном приёме

· увеличивать коэффициент усиления, не снижая устойчивости;

· упрощение конструкции резонансных цепей УПЧ, так как их не нужно перестраивать;

· высокую чувствительность, так как на более низкой и постоям ной промежуточной частоте можно получить более высокое устойчивое усиление.

Таким образом, в супергетеродинном приемнике усиление осуществляется на трех частотах: радиочастоте, промежуточной и частоте модуляции, причем основное - на промежуточной.

Наряду с достоинствами супергетеродинный прием имеет и некоторые недостатки.

Недостатки супергетеродинного приемника:

1) наличие дополнительных каналов приема;

2) усложнение схемы и конструкции приемника;

3) возможное собственное излучение приемника в результате проникновения гетеродина в антенну;

4) снижение частотной точности за счет нестабильности частоты гетеродина.

Наиболее существенный из них - наличии дополнительных (паразитных) каналов приема. Они создаются в супергетеродинном приемнике в процессе преобразования частоты. Наиболее опасный канал - зеркальный или симметричный. Он образуется следующим образом. На входе приемника всегда действует много колебаний, имеющих различные частоты. Среди них может оказаться колебание с частотой, отличающейся от частоты сигнала на удвоенную промежуточную частоту f₃=fс±2f_пр как показано на рисунке 4.2. При этом колебание с частотой f₃ преобразуется в колебание с промежуточной частотой f_пр так же, как и сигнал. Супергетеродинный приемник в этом случае будет одновременно принимать колебание двух частот f_с и f₃, симметрично расположенных относительно частоты гетеродина. Одна из них fс соответствует сигналу, другая f_{3 -} помехе и называется зеркальной, так как расположена зеркально к частоте сигнала отно­сительно частоты гетеродина f_г .

Второй побочный канал приема - канал промежуточной час­тоты. Помеха на частоте, равной промежуточной частоте приёмника, проходит прямо через смеситель и выделяется в фильтре его выходной цепи, так как он настроен на промежуточную ­ частоту. Такая помеха называется помехой прямого прохождениями.

Мешающее действие зеркальной помехи и помехи прямого про- хождения ослабляется преселектором. Таким образом, в супергетеродинном приемнике избирательность по зеркальному каналу осуществляют входная цепь и УРЧ, а по соседнему каналу - УПЧ.

С выхода УПЧ сигнал подается на детектор. Детектор и УЗЧ в супергетеродинном приемнике выполняют те же функции, что и в приемнике прямого усиления.

Выводы по вопросу:

1) Детекторные радиоприемники и приемники прямого усиления обладают низкими качественными показателями, поэтому они находят ограниченное применение в ряде специальных систем.

2) В авиационном радиоэлектронном оборудовании наиболее широкое распространение получили супергетеродинные приемники, которые имеют наилучшие показатели, а их основной недостаток- наличие дополнительных каналов приема- может быть в значительной мере устранен различными методами.