Superheterodynový prijímač využíva zmiešavanie signálu na prevod vstupného rádiového signálu na stálu medzifrekvenciu (IF), s ktorou je možné ľahšie pracovať ako s pôvodným rádiovým signálom, ktorý má inú frekvenciu, v závislosti od vysielacej stanice. IF signál je potom zosilnený pásikom IF zosilňovačov a potom vedený do detektora, ktorý vydáva zvukový signál do zvukového zosilňovača, ktorý napája reproduktor. V tomto článku sa dozvieme o práci superheterodynového AM prijímača alebo skrátene superhet pomocou blokového diagramu.
Väčšina dnes nájdených prijímačov AM je superheterodynového typu, pretože umožňuje použitie filtrov s vysokou selektivitou v ich fázach so strednou frekvenciou (IF) a majú vysokú citlivosť (možno použiť antény s vnútornou feritovou tyčou) kvôli filtrom v stupni IF, ktoré pomáha im pri zbavovaní sa nežiaducich RF signálov. Tiež pásik zosilňovača IF poskytujúci vysoký zisk, dobrú silnú odozvu signálu z dôvodu použitia automatického riadenia zosilnenia v zosilňovačoch a ľahkej obsluhy (ovláda iba hlasitosť, prepínač napájania a ladiaci gombík).
Bloková schéma superheterodynového prijímača AM
Aby sme pochopili, ako to funguje, pozrime sa na blokový diagram prijímača Superheterodyne AM, ktorý je uvedený nižšie.
Ako vidíte, bloková schéma má 11 rôznych stupňov, každý stupeň má špecifickú funkciu, ktorá je vysvetlená nižšie
- RF filter: Prvým blokom je feritová tyčová anténa s kombináciou variabilného kondenzátora, ktorá slúži na dva účely - RF je indukované do cievky a paralelný kondenzátor riadi jej rezonančnú frekvenciu, pretože feritové antény dostávajú to najlepšie, keď rezonančná frekvencia cievka a kondenzátor sa rovnajú nosnej frekvencii stanice - týmto spôsobom funguje ako vstupný filter prijímača.
- Heterodynový miestny oscilátor: Druhým blokom je heterodyn, tiež známy ako miestny oscilátor (LO). Frekvencia lokálneho oscilátora je nastavená, takže súčet alebo rozdiel frekvencie RF signálu a frekvencie LO sa rovná IF použitému v prijímači (zvyčajne okolo 455 kHz).
- Mixér: Tretím blokom je mixér, RF signál a signál LO sa privádzajú do mixéra, aby sa vytvoril požadovaný IF. Mixéry nájdené v bežných prijímačoch AM vydávajú súčet, rozdiel frekvencií LO a RF a samotných signálov LO a RF. Najčastejšie v jednoduchých tranzistorových rádiách sú heterodyn a mixér vyrobené pomocou jedného tranzistora. V kvalitnejších prijímačoch a v tých, ktoré používajú vyhradené integrované obvody, ako napríklad TCA440, sú tieto stupne samostatné, čo umožňuje citlivejší príjem z dôvodu, že mixážny pult vydáva iba súhrnné a rozdielové frekvencie. V jednom tranzistorovom mixéri LO pracuje tranzistor ako bežný základný Armstrongov oscilátor a RF odoberané z cievky navinutej na feritovej tyči, oddelene od cievky rezonančného obvodu, sa privádza do základne.Pri frekvenciách odlišných od rezonančnej frekvencie rezonančného obvodu antény predstavuje nízku impedanciu, takže základňa zostáva uzemnená pre signál LO, ale nie pre vstupný signál, pretože obvod antény je paralelného rezonančného typu (nízka impedancia pri frekvenciách odlišných z rezonancie, takmer nekonečná impedancia na rezonančnej frekvencii).
- Prvý IF filter: Štvrtý blok je prvým IF filtrom. Vo väčšine prijímačov AM je to rezonančný obvod umiestnený v kolektore zmiešavacieho tranzistora s rezonančnou frekvenciou rovnou frekvencii IF. Jeho účelom je odfiltrovať všetky signály s frekvenciou odlišnou od frekvencie IF, pretože tieto signály sú nežiaducimi zmiešavacími produktmi a neprenášajú zvukový signál stanice, ktorú chceme počúvať.
- Prvý zosilňovač IF: Piaty blok je prvým zosilňovačom IF. Zisky 50 až 100 v každom stupni IF sú bežné, ak je zisk príliš vysoký, môže dôjsť k skresleniu a ak je zisk príliš vysoký, filtre IF sú príliš blízko pri sebe a nie sú správne tienené, môže dôjsť k parazitnej oscilácii. Zosilňovač je riadený napätím AGC (Automatic Gain Control) z demodulátora. AGC znižuje zosilnenie stupňa, čo spôsobuje, že výstupný signál bude zhruba rovnaký, bez ohľadu na amplitúdu vstupného signálu. V tranzistorových AM prijímačoch je signál AGC najčastejšie privádzaný do základne a má záporné napätie - v tranzistoroch NPN potiahnutím predpätého napätia základne nižšie znižuje zisk.
- Druhý IF filter: Šiesty blok je druhým IF filtrom, rovnako ako prvý z nich je rezonančným obvodom umiestneným v kolektore tranzistora. Umožňuje iba signály frekvencie IF - zvyšuje selektivitu.
- Druhý zosilňovač IF: Siedmy blok je druhým zosilňovačom IF, je prakticky rovnaký ako prvý zosilňovač IF, ibaže nie je riadený AGC, pretože príliš veľa stupňov ovládaných AGC zvyšuje skreslenie.
- Tretí IF filter: ôsmy blok je tretím IF filtrom, rovnako ako prvý a druhý je rezonančný obvod umiestnený v kolektore tranzistora. Umožňuje iba signály frekvencie IF - zvyšuje selektivitu. Napája IF signál do detektora.
- Detektor: Deviaty blok je detektor, zvyčajne vo forme germániovej diódy alebo tranzistora pripojeného k dióde. Demoduluje AM opravou IF. Na jeho výstupe je silná zložka IF zvlnenia, ktorá je odfiltrovaná dolnopriepustným filtrom rezistor-kondenzátor, takže zostáva iba komponent AF, je napájaný do zvukového zosilňovača. Zvukový signál sa ďalej filtruje, aby poskytoval napätie AGC, ako pri bežnom jednosmernom napájaní.
- Audio zosilňovač: Desiaty blok je audio zosilňovač; zosilňuje zvukový signál a prenáša ho do reproduktora. Medzi detektorom a zosilňovačom zvuku sa používa potenciometer regulácie hlasitosti.
- Reproduktor: Posledným blokom je reproduktor (zvyčajne 8 ohmov, 0,5 W), ktorý vydáva zvuk používateľovi. Reproduktor je niekedy pripojený k zosilňovaču zvuku cez konektor pre slúchadlá, ktorý ho odpojí, keď sú pripojené slúchadlá.
Obvod prijímača superheterodynu AM
Teraz poznáme základné funkčnosti fungovania superheterodynového prijímača, poďme sa pozrieť na typickú schému zapojenia superheterodynového prijímača. Nižšie uvedený obvod je príkladom jednoduchého tranzistorového rádiového obvodu skonštruovaného pomocou supercitlivého tranzistora TR830 od spoločnosti Sony.
Okruh sa na prvý pohľad môže zdať komplikovaný, ale ak ho porovnáme s blokovou schémou, ktorú sme sa naučili už skôr, stane sa jednoduchá. Poďme si teda rozdeliť každú časť obvodu, aby sme vysvetlili jeho fungovanie.
Anténa a mixér - L1 je feritová tyčová anténa, ktorá vytvára rezonančný obvod s paralelnými premennými kondenzátormi C2-1 a C1-1. Sekundárne vinutie sa spája do základne zmiešavacieho tranzistora X1. Signál LO je privádzaný do vysielača z LO pomocou C5. Výstup IF je odoberaný z kolektora IFT1, cievka je klepnutá na kolektor spôsobom autotransformátora, pretože ak by bol rezonančný obvod pripojený priamo medzi kolektor a Vcc, tranzistor by obvod značne zaťažil a šírka pásma by bola príliš veľká vysoká - okolo 200kHz. Toto odbočenie znižuje šírku pásma na 30kHz.
LO - Štandardný spoločný základný Armstrongov oscilátor, C1-2 je naladený pozdĺž C1-1 tak, aby rozdiel medzi LO a RF frekvenciami bol vždy 455kHz. Frekvencia LO je určená L2 a celkovou kapacitou C1-2 a C2-2 v sérii s C8. L2 poskytuje spätnú väzbu pre oscilácie z kolektora do vysielača. Základňa je uzemnená RF.
X3 je prvý IF zosilňovač. Aby sme použili transformátor na napájanie základne tranzistorového zosilňovača, umiestnili sme sekundár medzi základňu a predpätie a umiestnili sme oddeľovací kondenzátor medzi predpätie a transformátor sekundárne, aby sme uzavreli obvod pre signál. Toto je efektívnejšie riešenie ako dodávanie signálu cez spojovací kondenzátor k základni pripojenej priamo k predpätiam
TM je merač sily signálu merajúci prúd prúdiaci do zosilňovača IF, pretože vyššie vstupné signály spôsobujú, že prúdi viac prúdu cez transformátor IF do druhého zosilňovača IF, čím sa zvyšuje napájací prúd zosilňovača IF, ktorý meria merač. C14 filtruje napájacie napätie spolu s R9 (mimo obrazovku), pretože do cievky merača TM možno indukovať RF a elektrický šum v sieti.
X4 je druhý IF zosilňovač, predpätie je pevne nastavené R10 a R11, C15 uzemňujú základňu pre IF signály; je pripojený k neoddelenému R12, aby poskytoval negatívnu spätnú väzbu s cieľom znížiť skreslenie, všetko ostatné je rovnaké ako v prvom zosilňovači.
D je detektor. Demoduluje IF a dodáva záporné napätie AGC. Používajú sa germániové diódy, pretože ich dopredné napätie je dvakrát nižšie ako kremíkové diódy, čo spôsobuje vyššiu citlivosť prijímača a nižšie zvukové skreslenie / R13, C18 a C19 tvoria PI topológiu dolnopriepustného zvukového filtra, zatiaľ čo R7 riadi silu AGC a vytvára dolnopriepustný filter s C10, ktorý filtruje napätie AGC z IF aj AF signálu.
X5 je zvukový predzosilňovač, R4 reguluje hlasitosť a C22 poskytuje negatívnu spätnú väzbu pri vyšších frekvenciách a poskytuje ďalšie dolnopriechodné filtrovanie. X6 je vodič výkonového stupňa. S2 a C20 tvoria riadiaci obvod tónov - keď je stlačený spínač, C20 uzemní vyššie zvukové frekvencie, fungujúce ako hrubý dolnopriepustný filter, čo bolo dôležité v skorých AM rádiách, pretože reproduktory mali veľmi zlý nízkofrekvenčný výkon a zvuk znel „ plechový “. Negatívna spätná väzba z výstupu sa aplikuje na obvod vysielača tranzistora budiča.
T1 invertuje fázu signálov prichádzajúcich na základňu X7 verzus fáza na základni X8, T2 otočí ťahy polvlnného prúdu každého tranzistora späť na celý priebeh a prispôsobí vyššiu impedanciu zosilňovača tranzistora (200 ohmov) na 8 -ohm reproduktor. Jeden tranzistor odoberá prúd, keď je vstupný signál pri pozitívnom tvare krivky, a druhý, keď je tvar krivky záporný. R26 a C29 poskytujú negatívnu spätnú väzbu, znižujú skreslenie a zlepšujú kvalitu zvuku a frekvenčnú odozvu. J a SP sú spojené spôsobom, ktorý vypne reproduktor, keď sú pripojené slúchadlá. Zvukový zosilňovač poskytuje výkon okolo 100 mW, čo postačuje na celú miestnosť.