книги из ГПНТБ / Учебник механика военно-воздушных сил. Радиооборудование самолетов

Принцип супергетеродинного приема состоит в том, что колебания высокой частоты принятого сигнала пре­ образуются в колебания так называемой промежуточ­ ной частоты. Промежуточная частота также является высокой частотой, но она ниже частоты принимаемых сигналов. В процессе преобразования частоты закон из­ менения модулированных сигналов не меняется^ Преоб­ разование частоты сигнала /с в промежуточную часто­ ту /пр производится в смесителе методом биений. Для получения биений в смесителе супергетеродинный при­ емник содержит маломощный генератор (гетеродин), колебания которого на частоте fT складываются с коле­ баниями принимаемого сигнала. В результате одновре­ менного воздействия на смеситель принимаемых сигна­ лов и сигналов гетеродина на его выходе выделяются колебания разностной частоты, называемой также про­ межуточной частотой /пр = /г— /с- Модулированные коле­ бания высокой частоты поступают из антенны через входную цепь в усилитель высокой частоты, имеющий обычно один каскад. Его главное назначение — обеспе­ чить предварительную избирательность. Поэтому УВЧ вместе с входной цепью иногда называют преселекто­ ром.

Входная цепь и усилитель высокой частоты точно такие же, как и в приемнике прямого усиления. От уси­ лителя высокой частоты колебания подводятся к преоб­ разователю частоты, состоящему из двух частей: смеси­ теля (первого детектора) и гетеродина. К смесителю подводятся напряжения входного сигнала и гетеродина, а с его выхода напряжение промежуточной частоты под­ водится к усилителю промежуточной частоты. Основное усиление полезных сигналов и ослабление помех дости­ гается в усилителе промежуточной частоты, который настраивается на заводе и в процессе работы приемника не перестраивается. Назначение остальных каскадов супергетеродинного приемника такое же, как и назначе­ ние соответствующих каскадов в приемнике прямого уси­ ления.

Преобразование принимаемого сигнала в сигнал про­ межуточной частоты обеспечивает супергетеродинному приемнику по сравнению с приемником прямого усиле­ ния ряд преимуществ: высокую избирательность, высо­ кую чувствительность, постоянство чувствительности и

241

избирательности по диапазону и повышенную устойчи­ вость работы.

К недостаткам супергетеродинного приемника необ­ ходимо отнести: сложность схемы, появление свистов, возникающих за счет нелинейных процессов в преобра­ зователе, а также возможность приема сигналов по по­ бочному (зеркальному) каналу.

Настройка супергетеродинного приемника на часто­ ту прицимаемого сигнала сводится к тому, чтобы на­ строить'высокочастотные контуры входной цепи на ча­ стоту этого сигнала и одновременно с этим установить частоту гетеродина такой, которая отличалась бы от частоты принимаемого сигнала на постоянную величину, равную величине выбранного для данного приемника значения промежуточной частоты /пр. Эта разница ча­

водствуются следующим. Прежде всего промежуточная частота не должна лежать в диапазоне принимаемых частот. Если это условие не выполняется, то нормаль­

гетеродина должна быть fr=600 4- 601 = 1201 кгц. На вы­ ходе преобразователя образуются колебания на часто­ тах 600 и 601 кгц, которые, пройдя усилитель промежу­ точной частоты и детектор, образуют биения слыши­ мого тона 1 кгц, затрудняющие прием колебаний на частоте fc-

Промежуточную частоту нельзя брать очень высо­ кой из-за сравнительно низкого качества контуров на высоких частотах, что снизит избирательность усилите­ ля промежуточной частоты и его общее усиление.

Промежуточную частоту нельзя выбирать и очень низкой, поскольку при этом возникает опасность помех приему со стороны радиостанций, работающих на ча­ стотах, образующих побочный (зеркальный) канал приема.

Промежуточная частота может образоваться на вы­ ходе преобразователя за счет биений fr с частотами

242

ной частоты будут одинаково усиливаться сигналы двух радиостанций, частоты которых различаются на вели­ чину 2/пр. Сигналы мешающей радиостанции могут быть ослаблены только входной цепью и контурами усили­ теля высокой частоты.

Если fnp выбрать очень низкой, то расстройка ме­ шающей станции относительно fc (равная 2fnp) будет мала и ослабление ее в усилителе высокой частоты бу­ дет также мало.

С учетом этих соображений для радиовещания на длинных, средних и коротких волнах используется про­ межуточная частота /ър= 465 кгц.

Подавление помех, поступающих через побочные ка­ налы, осуществляется в преселекторе (во входной части приемника), контуры которого настраиваются на часто­ ту основного сигнала. Другим побочным каналом может быть канал, частота которого равна или близка к про­ межуточной частоте приемника. Для устранения таких помех на входе приемника включаются специальные фильтры. Такими фильтрами могут быть параллельный и последовательный колебательные контуры. Парал­ лельный колебательный контур, настроенный на про­ межуточную частоту, включается последовательно в цепь антенны; благодаря своему большому сопротивле­ нию он создает препятствие для сигнала промежуточ­ ной частоты. Последовательный контур, настроенный на промежуточную частоту, включается параллельно входу приемника. Такой контур имеет малое сопротивление для промежуточной частоты, следовательно, вход для токов промежуточной частоты будет замкнут накоротко.

§ 7. УСИЛИТЕЛИ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ

В супергетеродинных приемниках основное усиление сигнала от антенны до детектора осуществляется усили­ телем промежуточной частоты. Наиболее существенные параметры радиоприемника — чувствительность, полоса пропускания и избирательность — обеспечиваются в основном именно этим усилителем. Усилители проме­ жуточной частоты являются резонансными усилите­ лями с фиксированной настройкой на заданную проме­ жуточную частоту. Эти усилители по существу являют­ ся усилителями высокой частоты.

243

Усилитель промежуточной частоты может состоять из нескольких каскадов.

Колебательные контуры усилителя могут быть на­ строены на одну частоту или соответствующим образом расстроены.

Применение того или иного варианта схемы опреде­ ляется величиной промежуточной частоты и полосой пропускания частот. При сравнительно низкой проме-

жуточной частоте и относительно узкой полосе пропу­ скания применяется схема (рис. Ѵ.14, а), в которой па­ раллельно катушке L включается конденсатор С0. При высокой промежуточной частоте и широкой полосе про­ пускания применяется схема (рис. V. 14,6) с малым со­ противлением шунта Rm и малой емкостью контура, со­ стоящей только из емкости монтажа и межэлектродных емкостей лампы. Большое применение имеют схемы одноконтурных усилителей промежуточной частоты с

244

симметрично расстроенными контурами. Такой усили­ тель должен иметь четное число каскадов. Все четные контуры настраиваются, например, на частоту f+Af, а все нечетные — на частоту f—А/. В усилителях проме­ жуточной частоты большое применение находят каска­ ды, в которых в качестве нагрузки использована система из двух связанных контуров (рис. V.14,в). Настраивая оба контура каскада на частоты, близкие к промежу­ точной частоте, можно получить от каждого каскада та­ кую же форму резонансной кривой, какую имеют два одноконтурных каскада с симметрично расстроенными контурами.

Поскольку промежуточная частота значительно ниже, чем частота принимаемых сигналов, то усилитель работает устойчиво. Это дает возможность повысить усиление каскада. Кроме того, в контурах можно при­ менять большие индуктивности, благодаря чему возра­ стает их добротность. По этим причинам коэффициент усиления и избирательность усилителей промежуточной частоты получаются выше,- чем у усилителей высокой частоты.

Усилители промежуточной частоты на транзисторах

Существует несколько разных схем усилителей про­ межуточной частоты, выполненных да транзисторах.

Простейшим усилителем промежуточной частоты яв­ ляется резонансный усилитель с одним контуром. Такие усилители обычно не требуют нейтрализации и темпе­ ратурной компенсации.

Усилитель промежуточной частоты (как и ламповый усилитель) обычно собирается по схеме с двухконтур­ ным фильтром, которая дает возможность получить вы­ сокую избирательность при малых искажениях сигнала.

Принципиальная схема такого усилителя промежу­ точной частоты представлена на рис. V.14, г. Работа его аналогична работе транзисторного усилителя высокой частоты. Для стабилизации работы усилителя исполь­ зуется цепочка нейтрализации, содержащая сопротив­ ление R 1 и конденсатор Сф

Для обеспечения заданной чувствительности прием­ ника необходимо иметь несколько каскадов усиления промежуточной частоты.

245

Для устойчивой работы многокаскадного УПЧ на транзисторах каждый его каскад должен быть нейтра­ лизован и стабилизирован по постоянному току. Все это значительно усложняет конструкцию и затрудняет нала­ живание транзисторных усилителей промежуточной ча­

стоты.

Для обеспечения устойчивой работы УПЧ иногда идут на увеличение количества каскадов, снижая при этом усиление каждого каскада, стабилизируя тем са­ мым их работу.

§ 8. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ

Преобразователь частоты состоит из гетеродина, сме­ сительной лампы и колебательных контуров. Часто функции гетеродина и смесителя выполняет одна много­ сеточная лампа. Иногда смеситель называют первым детектором приемника. Преобразователи частоты по своей схеме разделяются на односеточные, двухсеточные и диодные.

На рис. V.15, а приведена принципиальная схема односеточного преобразователя частоты на пентоде с отдельным гетеродином. Пентод Л\ является смесите­ лем. Гетеродин на пентоде Л<х представляет собой мало­ мощный генератор с самовозбуждением с автотранс­ форматорной обратной связью. В отличие от рассмот­ ренных в гл. IV генераторов с самовозбуждением

фильтры Сф, Лф. Они обеспечивают прохождение пере­ менной составляющей анодного тока лампы, помимо анодного источника питания, и тем самым предот­ вращают нежелательную связь между каскадами при­ емника.

На управляющую сетку смесителя с контура LC по­ дается напряжение сигнала с частотой fc. Одновремен­ но на эту же сетку подаются напряжение гетеродина с частотой fr через разделительный конденсатор С4 и от­

счет смещения, подаваемого на управляющую сетку лампы, смеситель работает в режиме анодного детек-

246

Рис. Ѵ .І5. Различные варианты схем преобразователей ча­ стоты:

247

тирования. В анодной цепи схемы возникает пульси­ рующий ток, который имеет множество составляющих—

в нагрузке смесителя выделяется только ток разностной частоты (/пр=/г—/с). Для выделения промежуточной (разностной) частоты в анодной цепи смесительной лам­ пы включается полосовой фильтр (контуры Ь2С2 и L3C3), настроенный на промежуточную частоту. Вели­ чина промежуточной частоты выбирается обычно в пре­ делах 450—470 кгц или ПО—130 кгц, так как в этих диапазонах почти нет работающих радиостанций. Вход­ ной контур смесителя LC и контур L{CX гетеродина на­ страиваются одной ручкой; переменные конденсаторы Сі и С имеют одинаковую емкость. Для того чтобы ча­ стота гетеродина была выше частоты сигнала на вели­ чину промежуточной частоты, в контур гетеродина по­ следовательно с конденсатором Сі включен конденса­ тор постоянной емкости С5 (конденсатор сопряжения) * который уменьшает емкость контура. Для согласования настройки контуров по диапазону используют конден­ сатор полупеременной емкости (триммер) Стр, вклю­ ченный параллельно конденсатору Cj. Недостатком односеточного преобразователя является возможность паразитной связи между контурами сигнала и гетеро­ дина, что может привести к неустойчивой работе гете­ родина.

В настоящее время большое применение находят схемы двухсеточного преобразования с совмещенным ге­ теродином. В этих схемах используются специальные лампы — гептоды-преобразователи. Одна из таких схем приведена на рис. V.15, б. В этой схеме пентод исполь­ зуется одновременно и как гетеродин, и как смеситель. Катод, первая и вторая сетки как бы являются триодом, на котором собрана схема гетеродина, причем вторая сетка выполняет роль анода. В цепи первой сетки вклю­ чен контур гетеродина L\Ch Катушка LCB, включенная в цепь второй сетки, является катушкой обратной связи. Таким образом, гетеродин собран по схеме с индуктив­ ной обратной связью. Конденсаторы С2 и С3 являются конденсаторами сопряжения. Напряжение сигнала по» дается на третью сетку, на которую одновременно цр-

243

Дается и отрицательное напряжение смещения, необхо­ димое для устранения сеточного тока. Вторая сетка наряду с выполнением функции анода гетеродина экрани­ рует сигнальную сетку от гетеродинной. Четвертая сет­ ка экранирует сигнальную сетку от анода гептода. На метровых и более коротких волнах гептоды из-за большого уровня собственных шумов не применя­ ются.

В диапазоне метровых волн преобразование выпол­ няется на пентодах по схеме двухсеточного преобразо­ вания с отдельным гетеродином.

Преобразователи частоты на транзисторах

Транзисторные преобразователи, как и ламповые, разделяются на преобразователи частоты с отдельным гетеродином и преобразователи частоты на одном тран­ зисторе.

По способу подачи напряжений сигнала и гетеро­ дина транзисторные преобразователи, как и ламповые, делятся на преобразователи, в которых напряжения сиг­ нала и гетеродина подаются на один электрод транзи­ стора, и преобразователи, в которых напряжения сигнала и гетеродина подводятся к разным электродам.

Принципиальная схема преобразователя с отдель­ ным гетеродином представлена на рис. V.15, в.

Напряжение принимаемого сигнала поступает на базу транзистора Ть являющегося смесителем. В эмиттерную цепь этого транзистора с контура гетеродина по­ ступает напряжение с частотой гетеродина.

Гетеродин собран на транзисторе Т2 по схеме с ин­ дуктивно-емкостной обратной связью. Сигнал промежу­ точной частоты, образующийся в коллекторной цепи смесителя, выделяется контуром L\C7 и подается на усилитель промежуточной частоты. Сопротивления Ru R2 и Ri, R5 служат для подачи смещения на базы транзи­ сторов Ті и Т2. Конденсаторы Сз и С5— разделительные. Сопротивления R3 и Re — нагрузочные. Емкость С9 слу­ жит для сопряжения настройки контуров гетеродина и усилителя высокой частоты. Емкость С6 и сопротивле­ ние R-i — развязывающий фильтр.

Принципиальная схема преобразователя частоты на одном транзисторе приведена на рис. V.15, г.

249