Содержание

Главная >> Колебания и волны. Физика 11 кл. Мякишев

Глава 5. Электромагнитные волны

§ 5.13. Супергетеродинный приемник

В настоящее время наиболее широкое применение получили радиоприемники супергетеродинного типа. Основная идея супергетеродинного приемника состоит в преобразовании частоты принимаемых антенной модулированных высокочастотных колебаний с несущей частотой ω.

Простейший приемник, описанный в предыдущем параграфе, имеет один усилитель низкой частоты. Вместе с сигналом в нем усиливаются неизбежные помехи, которые особенно велики на низких частотах.

Радиоприемник с непосредственным усилением высокочастотного сигнала, изображенный на блок-схеме (см. рис. 5.25), также имеет существенный недостаток. При очень высоких частотах (коротких волнах) невозможно получить большое усиление сигнала. Дело в том, что на высоких частотах оказываются существенными паразитные емкости соединительных проводов, электродов, транзисторов и т. д. Соответствующие им сопротивления оказываются малыми для колебаний высокой частоты, что приводит к шунтированию усиливающих элементов приемника.

В супергетеродинном радиоприемнике имеется специальный маломощный генератор — гетеродин. Гетеродин вырабатывает колебания такой частоты ω₁, что разность частот ω - ω₁ получается значительно меньше несущей частоты, но сильно превышает часто́ты звуковых колебаний. Для приема радиовещательных станций частота, определяемая разностью ω - ω1 лежит в диапазоне 440—470 кГц.

Блок-схема супергетеродинного приемника изображена на рисунке 5.38. В супергетеродинном приемнике принятые антенной высокочастотные модулированные колебания усиливаются и вместе с колебаниями, вырабатываемыми гетеродином, поступают в особое устройство — смеситель, в котором происходит преобразование частот. С этой целью высокочастотное модулированное напряжение u₁(t) подается на базу транзистора, а напряжение u₂(t) гетеродина — на эмиттер. Сила тока в цепи коллектора оказывается зависящей от этих двух напряжений. Если бы вольт-амперная характеристика транзистора была линейной, то сила тока на выходе (в цепи коллектора) представляла бы простую сумму двух сил токов различных частот: i ≈ аu₁ + bu₂. Преобразование (изменение) частоты основано на нелинейности характеристики транзистора. Вольт-амперная характеристика транзистора (смесителя) содержит наряду с линейным членом еще и квадратичный член i ≈ (аu₁ + bu₂)². Преобразование частот осуществляется за счет члена

В результате в спектре колебаний появляются новые (промежуточные) частоты: разностная и суммарная.

В дальнейшем, с использованием явления резонанса, производится выделение и усиление колебаний на одной разностной частоте ω - ω₁ с помощью усилителя промежуточной частоты. Существенно, что промежуточная частота ω - ω₁ при настройке приемника на различные станции остается постоянной. Это достигается одновременным изменением емкостей конденсатора приемного контура и контура гетеродина. Для этого подвижные пластины обоих конденсаторов размещаются на одной и той же оси. Постоянство промежуточной частоты позволяет выбрать оптимальные параметры усилителя промежуточной частоты, что обеспечивает постоянство чувствительности приемника в пределах всего диапазона принимаемых частот.

После усиления на промежуточной частоте сигнал поступает в детектор, в котором преобразуется обычным образом в колебания звуковой частоты. Колебания звуковой частоты после дополнительного усиления приводят в действие громкоговоритель (динамик) приемника.