2. Структурные схемы радиоприемников

2.1. Радиоприемник прямого усиления

Структурная схема простейшего радиоприемника прямого усиления приведена на рис. 3.2. Схема включает в себя входную цепь (ВЦ), усилитель радиосигналов на рабочей частоте (УРЧ), детектор и усилитель звуковой частоты (УЗЧ).

Во входной цепи приемника выделяется полезный сигнал и предварительно ослабляются сигналы других станций. УРЧ усиливает поступающие из входной цепи сигналы и осуществляет дальнейшее ослабление сигналов мешающих станций. Детектор преобразует модулированные колебания высокой частоты в колебания низкой частоты. УЗЧ усиливает колебания низкой частоты до заданного уровня, необходимого для работы головных телефонов.

Рис. 3.2. Структурная схема радиоприемника прямого усиления

Достоинством радиоприемника прямого усиления является простота построения и высокая частотная точность.

К основным недостаткам радиоприемника прямого усиления следует отнести низкую чувствительность и избирательность, а также их существенное изменение в зависимости от частоты настройки приемника.

Причину изменения избирательных свойств приемника по частотному диапазону можно пояснить следующим.

Основой любой избирательной цепи является колебательный контур. Полоса пропускания ( ) одиночного колебательного контура определяется выражением

,

где – резонансная частота контура;

– добротность контура.

Добротность (качество) контуров на всех диапазонах мало зависит от собственной частоты и с применением качественных параметров L и C может быть получена почти неизменной [2]. Отсюда следует, что в диапазоне более коротких волн увеличивается, а избирательность контура ухудшается. На рис. 3.3 показаны кривые избирательности колебательных контуров на различных участках частотного диапазона.

Кроме того, с ростом частоты сигнала уменьшается коэффициент усиления УРЧ, а следовательно, изменяется (уменьшается) чувствительность приемника. Увеличение каскадов усиления вызывает неустойчивую работу УРЧ.

Рис. 3.3. Кривые избирательности колебательных контуров на различных участках частотного диапазона

Таким образом, приемник прямого усиления не может обеспечить высоких технических характеристик в широком диапазоне частот, и поэтому в настоящее время практически не применяется.

2.2. Супергетеродинный радиоприемник

Основной причиной, ограничивающей возможность получения высоких технических характеристик приемника прямого усиления, является обработка сигнала на рабочей частоте приемника.

В супергетеродинном радиоприемнике основная обработка радиосигналов (выделение полезного сигнала, отделение его от помех, усиление и преобразование его в первичный сигнал) осуществляется не на рабочей частоте, а на фиксированной, сравнительно низкой частоте. Эту частоту, занимающую промежуточное положение между частотами принимаемого сигнала и первичного сигнала, принято называть промежуточной частотой.

Преобразование принимаемого сигнала в сигнал промежуточной частоты позволяет сравнительно просто решить проблему обеспечения высокой избирательности приемника, так как на фиксированной частоте удается создать фильтры с необходимыми частотными характеристиками. Кроме того, на постоянной частоте легко обеспечивается и требуемое усиление сигналов.

Обобщенная структурная схема супергетеродинного приемника с одним преобразованием частоты приведена на рис. 3.4. На практике чаще применяются приемники с двумя или тремя преобразованиями частоты.

Входная цепь (ВЦ) служит для согласования усилителя радиочастоты с антенной и обеспечения предварительной избирательности по побочным каналам приема (о побочных каналах приема см. ниже). ВЦ представляет собой перестраиваемую избирательную систему, состоящую из одного или нескольких связанных контуров.

Усилитель радиочастоты (УРЧ) обеспечивает предварительное усиление радиосигналов и требуемую избирательность по побочным каналам приема. УРЧ представляет собой 1-2 каскада резонансных усилителей.

частный тракт приема

Рис. 3.4. Структурная схема супергетеродинного радиоприемника

Преобразователь частоты состоит из смесителя (СМ), гетеродина и полосового фильтра (ПФ), включаемого на выходе смесителя. Постоянная промежуточная частота, получаемая на выходе преобразователя, позволяет использовать в последующих элементах приемного тракта неперестраиваемые многоконтурные избирательные системы, обеспечивающие высокую избирательность приемника в целом. Кроме того, сравнительно невысокая промежуточная частота позволяет обеспечить более высокий коэффициент усиления последующих усилителей, что улучшает чувствительность приемника.

Усилитель радиосигналов на промежуточной частоте (УПЧ) предназначен для компенсации потерь, вносимых смесителем и ПФ, и усиления принимаемых сигналов до уровня, обеспечивающего нормальную работу демодулятора.

В тракте промежуточной частоты обеспечивается основная избирательность принимаемых сигналов (избирательность по соседним каналам приема).

С этой целью после УПЧ в схему включаются многоконтурные избирательные цепи – фильтры сосредоточенной избирательности (ФСИ).

Демодулятор (детектор) предназначен для преобразования принимаемых радиосигналов в первичный электрический сигнал. Схема демодулятора зависит от вида принимаемого радиосигнала. В радиоприемниках, рассчитанных на прием нескольких видов радиосигналов, должно быть столько демодуляторов, сколько видов радиосигналов необходимо принимать. В силу этого весь тракт приема принято делить на две части: общий тракт приема, предназначенный для обработки всех видов принимаемых радиосигналов, и частные тракты приема для дальнейшей обработки отдельных видов радиосигналов. Граница между общим и частными трактами приема, показанная на рис. 3.4, весьма условна и находится в тракте промежуточной частоты. Часть тракта ПЧ, обеспечивающая компенсацию потерь в преобразователе частоты, относится к общему тракту, а другая его часть, обеспечивающая необходимую полосу пропускания для данного вида радиосигналов, входит в состав частного тракта приема.

Усилитель звуковой частоты (УЗЧ) предназначен для усиления первичных электрических сигналов до величины, обеспечивающей нормальную работу оконечной приемной аппаратуры. Тракт УЗЧ может быть общим для нескольких частных трактов приема.

Таким образом, достоинствами супергетеродинных приемников являются:

– высокая чувствительность, практически не зависящая от рабочей частоты;

– высокая избирательность, почти не меняющаяся в широком диапазоне частот.

Существенным недостатком супергетеродинных приемников является наличие побочных (ложных) каналов приема, возникающих на выходе преобразователя частоты.