Es gibt mehrere Schemata zum Bau von Funkempfängern. Außerdem spielt es keine Rolle, für welchen Zweck sie verwendet werden - als Empfänger von Rundfunksendern oder als Signal in einem Steuersystem-Kit. Es gibt Überlagerungsempfänger und direkte Verstärkung. In der Direktverstärkungsempfängersch altung wird nur ein Typ von Schwingungswandler verwendet - manchmal sogar der einfachste Detektor. Tatsächlich ist dies ein nur leicht verbesserter Detektorempfänger. Wenn Sie auf das Design des Radios achten, können Sie sehen, dass zuerst das hochfrequente Signal verstärkt wird und dann das niederfrequente Signal (zur Ausgabe an den Lautsprecher).
Eigenschaften von Superheterodynen
Da Störschwingungen auftreten können, ist die Möglichkeit der Verstärkung hochfrequenter Schwingungen auf ein geringes Maß begrenzt. Dies gilt insbesondere beim Bau von Kurzwellenempfängern. AlsHöhenverstärker ist am besten, resonante Designs zu verwenden. Aber sie müssen eine vollständige Neukonfiguration aller Schwingkreise vornehmen, die im Design sind, wenn sie die Frequenz ändern.
Infolgedessen wird der Aufbau des Funkempfängers viel komplizierter, ebenso wie seine Verwendung. Diese Mängel können jedoch beseitigt werden, indem das Verfahren zum Umwandeln der empfangenen Schwingungen in eine stabile und feste Frequenz verwendet wird. Darüber hinaus wird die Frequenz normalerweise reduziert, wodurch Sie eine hohe Verstärkung erzielen können. Auf diese Frequenz wird der Resonanzverstärker abgestimmt. Diese Technik wird in modernen Überlagerungsempfängern verwendet. Nur eine Festfrequenz wird als Zwischenfrequenz bezeichnet.
Frequenzumrechnungsmethode
Und jetzt müssen wir die oben erwähnte Methode der Frequenzumsetzung in Radioempfängern betrachten. Angenommen, es gibt zwei Arten von Schwingungen, deren Frequenzen unterschiedlich sind. Wenn diese Vibrationen addiert werden, erscheint ein Beat. Wenn es hinzugefügt wird, nimmt die Amplitude des Signals entweder zu oder ab. Wenn Sie auf die Grafik achten, die dieses Phänomen charakterisiert, können Sie einen völlig anderen Zeitraum sehen. Und das ist die Periode der Beats. Darüber hinaus ist dieser Zeitraum viel länger als ein ähnliches Merkmal einer der gebildeten Schwankungen. Entsprechend ist es bei Frequenzen umgekehrt – die Summe der Schwingungen hat weniger.
Die Schwebungsfrequenz ist einfach zu berechnen. Sie ist gleich der Differenz der Frequenzen der addierten Schwingungen. Und das mit einer SteigerungUnterschied, die Schwebungsfrequenz steigt. Daraus folgt, dass bei Wahl eines relativ großen Frequenzunterschieds hochfrequente Schwebungen erh alten werden. Beispielsweise gibt es zwei Schwankungen - 300 Meter (das ist 1 MHz) und 205 Meter (das ist 1,46 MHz). Beim Hinzufügen stellt sich heraus, dass die Schwebungsfrequenz 460 kHz oder 652 Meter beträgt.
Erkennung
Aber Superhet-Empfänger haben immer einen Detektor. Die Schwebungen, die sich aus der Addition zweier unterschiedlicher Schwingungen ergeben, haben eine Periode. Und es ist völlig im Einklang mit der Zwischenfrequenz. Dies sind aber keine harmonischen Schwingungen der Zwischenfrequenz, um sie zu erh alten, muss das Detektionsverfahren durchgeführt werden. Bitte beachten Sie, dass der Detektor nur Schwingungen mit der Modulationsfrequenz aus dem modulierten Signal extrahiert. Doch bei Schwebungen ist alles etwas anders – es gibt eine Auswahl an Schwingungen der sogenannten Differenzfrequenz. Es ist gleich der Differenz der Frequenzen, die sich addieren. Diese Transformationsmethode wird Überlagerungs- oder Mischmethode genannt.
Durchführung der Methode bei laufendem Receiver
Nehmen wir an, es kommen Schwingungen von einem Radiosender in den Funkkreis. Um Transformationen durchzuführen, müssen mehrere hochfrequente Hilfsschwingungen erzeugt werden. Als nächstes wird die lokale Oszillatorfrequenz ausgewählt. In diesem Fall sollte die Differenz zwischen den Termen der Frequenzen beispielsweise 460 kHz betragen. Als nächstes müssen Sie die Schwingungen hinzufügen und sie auf die Detektorlampe (oder den Halbleiter) anwenden. Dadurch entsteht in einem mit dem Anodenkreis verbundenen Kreis eine Differenzfrequenzschwingung (Wert 460 kHz). Achten Sie daraufdie Tatsache, dass diese Sch altung so abgestimmt ist, dass sie auf der Differenzfrequenz arbeitet.
Mit einem Hochfrequenzverstärker können Sie das Signal umwandeln. Seine Amplitude nimmt deutlich zu. Der dafür verwendete Verstärker wird mit ZF (Intermediate Frequency Amplifier) abgekürzt. Es ist in allen Superheterodyne-Empfängern zu finden.
Praktische Triodensch altung
Um die Frequenz umzuwandeln, können Sie die einfachste Sch altung an einer einzelnen Triodenlampe verwenden. Die Schwingungen, die von der Antenne kommen, fallen durch die Spule auf das Steuergitter der Detektorlampe. Ein separates Signal kommt vom lokalen Oszillator, es wird dem Hauptsignal überlagert. Im Anodenkreis der Detektorlampe ist ein Schwingkreis eingebaut, der auf die Differenzfrequenz abgestimmt ist. Beim Erkennen entstehen Schwingungen, die in der ZF weiter verstärkt werden.
Aber Konstruktionen auf Radioröhren werden heute sehr selten verwendet - diese Elemente sind ver altet, es ist problematisch, sie zu bekommen. Es ist jedoch zweckmäßig, alle physikalischen Prozesse zu berücksichtigen, die in der Struktur auf ihnen ablaufen. Heptoden, Trioden-Heptoden und Pentoden werden häufig als Detektoren verwendet. Die Sch altung einer Halbleitertriode ist der einer Lampe sehr ähnlich. Die Versorgungsspannung ist geringer und die Wicklungsdaten der Induktivitäten.
IF auf Heptoden
Heptode ist eine Lampe mit mehreren Gittern, Kathoden und Anoden. Tatsächlich sind dies zwei Radioröhren, die in einem Glasbehälter eingeschlossen sind. Der elektronische Strom dieser Lampen ist ebenfalls üblich. BEIDie erste Lampe regt Schwingungen an - dadurch können Sie auf die Verwendung eines separaten lokalen Oszillators verzichten. Aber im zweiten sind die Schwingungen, die von der Antenne kommen, und die heterodynen gemischt. Schwebungen werden gewonnen, Schwingungen mit einer Differenzfrequenz werden davon getrennt.
Normalerweise sind die Lampen auf den Diagrammen durch eine gepunktete Linie getrennt. Die beiden unteren Gitter sind über mehrere Elemente mit der Kathode verbunden - es entsteht eine klassische Rückkopplungssch altung. Aber das Steuergitter direkt des Lokaloszillators ist mit dem Schwingkreis verbunden. Bei Rückkopplung entstehen Strom und Schwingungen.
Der Strom durchdringt das zweite Gitter und die Schwingungen werden auf die zweite Lampe übertragen. Alle Signale, die von der Antenne kommen, gehen zum vierten Gitter. Die Gitter Nr. 3 und Nr. 5 sind innerhalb der Basis miteinander verbunden und haben eine konstante Spannung an ihnen. Dies sind eigenartige Bildschirme, die sich zwischen zwei Lampen befinden. Das Ergebnis ist, dass die zweite Lampe vollständig abgeschirmt ist. Das Abstimmen eines Überlagerungsempfängers ist normalerweise nicht erforderlich. Die Hauptsache ist, die Bandpassfilter einzustellen.
Prozesse, die im Schema stattfinden
Der Strom schwingt, sie werden von der ersten Lampe erzeugt. In diesem Fall ändern sich alle Parameter der zweiten Radioröhre. Darin werden alle Schwingungen gemischt - von der Antenne und dem Lokaloszillator. Es werden Schwingungen mit einer Differenzfrequenz erzeugt. Im Anodenkreis ist ein Schwingkreis enth alten, der auf diese spezielle Frequenz abgestimmt ist. Als nächstes kommt die Auswahl ausSchwingungsanodenstrom. Und nach diesen Vorgängen wird ein Signal an den Eingang des ZF gesendet.
Mit Hilfe spezieller Konverterlampen wird der Aufbau des Superhet deutlich vereinfacht. Die Anzahl der Röhren wird verringert, wodurch mehrere Schwierigkeiten beseitigt werden, die beim Betrieb einer Sch altung mit einem separaten lokalen Oszillator auftreten können. Alles oben Besprochene bezieht sich auf die Transformationen der unmodulierten Wellenform (ohne Sprache und Musik). Das macht es viel einfacher, das Funktionsprinzip des Geräts zu betrachten.
Modulierte Signale
In dem Fall, in dem die Umwandlung der modulierten Welle erfolgt, wird alles etwas anders gemacht. Die Schwingungen des Lokaloszillators haben eine konstante Amplitude. Die ZF-Schwingung und Schwebung werden ebenso moduliert wie der Träger. Um das modulierte Signal in Schall umzuwandeln, ist eine weitere Erkennung erforderlich. Aus diesem Grund wird bei Überlagerungs-HF-Empfängern nach Verstärkung ein Signal an den zweiten Detektor angelegt. Und erst danach wird das Modulationssignal dem Kopfhörer oder dem ULF-Eingang (Low Frequency Amplifier) zugeführt.
Im Design der ZF gibt es eine oder zwei Kaskaden vom resonanten Typ. In der Regel werden abgestimmte Transformatoren verwendet. Außerdem werden zwei Wicklungen gleichzeitig konfiguriert und nicht eine. Dadurch kann eine vorteilhaftere Form der Resonanzkurve erreicht werden. Die Empfindlichkeit und Selektivität der Empfangseinrichtung wird erhöht. Diese Transformatoren mit abgestimmten Wicklungen werden Bandpassfilter genannt. Sie werden mit konfigurierteinstellbarer Kern- oder Trimmerkondensator. Sie werden einmalig konfiguriert und müssen während des Betriebs des Empfängers nicht berührt werden.
LO-Frequenz
Sehen wir uns nun einen einfachen Überlagerungsempfänger an einer Röhre oder einem Transistor an. Sie können die Lokaloszillatorfrequenzen im erforderlichen Bereich ändern. Und sie muss so gewählt werden, dass bei beliebigen Frequenzschwingungen, die von der Antenne kommen, der gleiche Wert der Zwischenfrequenz erh alten wird. Beim Abstimmen des Superheterodyn wird die Frequenz der verstärkten Schwingung an einen bestimmten Resonanzverstärker angepasst. Es stellt sich als klarer Vorteil heraus - es ist nicht erforderlich, eine große Anzahl von Schwingkreisen zwischen den Röhren zu konfigurieren. Es reicht aus, die Überlagerungssch altung und den Eingang einzustellen. Es gibt eine deutliche Vereinfachung der Einrichtung.
Zwischenfrequenz
Um eine feste ZF zu erh alten, wenn man bei irgendeiner Frequenz arbeitet, die im Arbeitsbereich des Empfängers liegt, ist es notwendig, die Schwingungen des Lokaloszillators zu verschieben. Typischerweise verwenden Überlagerungsfunkgeräte eine ZF von 460 kHz. Viel seltener verwendet wird 110 kHz. Diese Frequenz gibt an, um wie viel sich die Bereiche des Lokaloszillators und der Eingangssch altung unterscheiden.
Mit Hilfe der resonanten Verstärkung wird die Empfindlichkeit und Selektivität des Gerätes erhöht. Und dank der Nutzung der Transformation der ankommenden Schwingung ist es möglich, den Selektivitätsindex zu verbessern. Sehr oft arbeiten zwei Radiosender relativ nahe beieinander (ltFrequenz), stören sich gegenseitig. Solche Eigenschaften müssen berücksichtigt werden, wenn Sie vorhaben, einen selbstgebauten Überlagerungsempfänger zusammenzubauen.
Wie Sender empfangen werden
Jetzt können wir uns ein konkretes Beispiel ansehen, um zu verstehen, wie ein Überlagerungsempfänger funktioniert. Angenommen, es wird eine ZF von 460 kHz verwendet. Und die Station arbeitet mit einer Frequenz von 1 MHz (1000 kHz). Und sie wird von einem schwachen Sender behindert, der auf einer Frequenz von 1010 kHz sendet. Ihr Frequenzunterschied beträgt 1%. Um eine ZF von 460 kHz zu erreichen, muss der lokale Oszillator auf 1,46 MHz abgestimmt werden. In diesem Fall gibt das störende Radio nur eine ZF von 450 kHz aus.
Und jetzt sieht man, dass sich die Signale der beiden Stationen um mehr als 2% unterscheiden. Zwei Signale flohen, dies geschah durch den Einsatz von Frequenzumrichtern. Der Empfang des Hauptbahnhofs wurde vereinfacht und die Selektivität des Radios verbessert.
Nun kennst du alle Prinzipien von Überlagerungsempfängern. In modernen Radios ist alles viel einfacher - Sie müssen nur einen Chip zum Bauen verwenden. Und darin sind mehrere Geräte auf einem Halbleiterkristall montiert - Detektoren, Lokaloszillatoren, HF-, NF-, ZF-Verstärker. Es bleibt nur noch, einen Schwingkreis und einige Kondensatoren, Widerstände hinzuzufügen. Und ein kompletter Empfänger ist zusammengebaut.