Структурные схемы радиоприёмника прямого усиления и супергетеродинного приёмника

Подавляющее большинство радиоприёмников строятся по двум основным схемам:

по схеме прямого усиления;

по схеме супергетеродинного типа.

Рассмотрим последовательно обе эти схемы:

Отдельные элементы этой схемы имеют следующие целевые назначения.

Входная цепь предназначена для передачи напряжения полезного сигнала из антенны на вход первого каскада усилителя высокой частоты и получения предварительной селекции принимаемых сигналов по частоте, с ослаблением по возможности напряжения мешающих сигналов. Она содержит один, а иногда и несколько колебательных контуров, настроенных на частоту принимаемых радиосигналов. Основными параметрами входной цепи являются коэффициент передачи по напряжению и избирательность.

Усилитель высокой частоты предназначен для усиления слабых сигналов наводимых в антенне до уровня, при котором возможно качественное детектирование. Поэтому он очень часто включает в себя несколько каскадов усиления. Вторая задача УВЧ — совместно с входной цепью обеспечить необходимую (основную) избирательность радиоприёмника, т.е. способность принимать сигналы только от нужного нам радиопередатчика при одновременной работе других радиопередающих устройств и источников помех. УВЧ, также как и входные цепи настраивается на частоту принимаемых радиосигналов. К основным показателям характеризующим качество работы УВЧ относятся: диапазон усиливаемых частот, коэффициент усиления, искажения вносимые усилителем. Таким образом, основное усиление принимаемого радиосигнала происходит непосредственно на частоте сигнала. Поэтому такие радиоприёмные устройства и называют радиоприёмниками прямого усиления.

Детектор преобразует форму напряжения, принятого и усиленного сигнала ВЧ в напряжение, соответствующее модулирующему (управляющему сигналу) напряжению в передатчике. Это преобразование высокочастотных модулированных сигналов в низкочастотные, форма которых точно соответствует форме огибающей модулированного сигнала называется детектированием. Для детектирования применяют нелинейные элементы. Выбор детектора определяется видом модуляции радиосигналов, для приёма которых предназначается РПрмУ. Принцип работы детектора сводится к выпрямлению подводимого к нему высокочастотного модулированного по амплитуде напряжения и усреднению выпрямленного напряжения за период высокой частоты. Одной из основных характеристик детектора является коэффициент передачи напряжения.

На УНЧ возлагается одна задача: довести мощность выделенного детектором модулирующего напряжения до такого уровня, при котором будет обеспечена нормальная работа оконечного аппарата.

Усилитель мощности применяется в тех случаях, когда для работы оконечного аппарата необходима значительная мощность.

Иногда в приёмнике прямого усиления могут отсутствовать некоторые звенья схемы (в детекторном РПрмУ — нет УВЧ).

Приемник прямого усиления не является совершенным и обладает рядом существенных недостатков:

невозможно получить большой на высоких частотах вследствие самовозбуждения УВЧ, обусловленного паразитными связями, влияние которых возрастает с переходом на короткие и ультракороткие волны;

трудно создать на высоких частотах амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) с узкой полосой пропускания и хорошей избирательностью;

сложно обеспечить неизменную избирательность (АЧХ) радиоприёмника в широком диапазоне рабочих частот при перестройке УВЧ.

По этим причинам приёмники прямого усиления находят сравнительно ограниченное применение. Их применяют, когда не требуется высокая чувствительность и приём предполагается на фиксированной частоте (без престройки).

Более широкое распространение получили приёмники супергетеродинного типа. Они свободны от недостатков присущих приёмникам прямого усиления, так как в них основное усиление радиосигнала происходит не на частоте принимаемого сигнала, а на промежуточноq f_пр, которая является постоянной величиной (f_пр=const) для каждого радиоприёмника.

Это позволяет обеспечить высокую избирательность с помощью неперестраиваемого усилителя промежуточной частоты (УПЧ), выполнить одноручечную перестройку приёмника и т.д. Таким образом для получения большого усиления с хорошей избирательностью применяются более сложные супергетеродинные приёмники (рис. 4).

Сопоставляя две схемы, мы можем отметить, что последняя схема отличается от первой двумя дополнительными элементами: преобразователем частот, в составе смесителя и гетеродина (СМ и Г) и УПЧ. Остальные звенья однотипны и решают такие же задачи, как и одноименные звенья в приемнике прямого усиления.

Входная цепь и усилитель высокой частоты радиоприёмника по схеме супергетеродинного типа дополнительно обеспечивают избирательность по зеркальному каналуисключают (ослабляют) прохождение на вход смесителя колебаний с частотой f_c^/ , которые с напряжением гетеродина частоты т.е.

В преобразователе частоты принимаемый радиосигнал f_c преобразуется в радиосигнал промежуточной частоты f_пр= f_c - f_г, что происходит в смесителе при взаимодействии принимаемого радиосигнала f_c и напряжения частоты гетеродина f_г, поступающего в смеситель от местного генератора (гетеродина). Главным требованием, предъявляемым к напряжению промежуточной частоты, является требование сохранения вида и характера модуляции, присущего принимаемому сигналу. На рисунках представлены временные диаграммы для амплитудно-модулированного радиосигнала: напряжение сигнала до преобразования частоты и после.

Смеситель выполняется на электронных лампах или полупроводниковых приборах, работающих в нелинейном режиме. На выходе смесителя кроме тока промежуточной частоты f_пр = f_c - f_г возникают токи других частот (побочных), например f_c + f_г и др. При помощи фильтра настроенного на промежуточную частоту f_пр=const (с полосой пропускания ∆f_пч, равной активной ширине спектра принимаемого радиосигнала) ток промежуточной частоты выделяется из всех остальных составляющих токов. ТО обстоятельство, что фильтр промежуточной частоты настраивается на неизменную частоту f_пр=const, которая как правило ниже частоты сигнала f_c , позволяет получить в радиоприёмных устройствах супергетеродинного типа стабильные характеристики избирательности, которые не зависят от диапазона рабочих частот.

Преобразованный радиосигнал на промежуточной частоте f_пр (является постоянной величиной f_пр=const для каждого радиоприёмника) поступает в УПЧ и усиливается до уровня, необходимого для работы детектора.

Несмотря на усложнение схемы, супергетеродинные приемники получаются с меньшим числом каскадов, чем радиоприемник прямого усиления с теми же качественными показателями, т.к. на высоких частотах (больше 10-20 МГц), ППУ построить значительно труднее. Объясняется это тем, что с повышением частоты уменьшается УВЧ и ухудшается его избирательность. Этот недостаток почти не сказывается на работе супергетеродинных приёмников. В них преобразователь частоты уменьшает значение несущей частоты до более низкой, равной частоте промежуточной. Напряжение П.Ч. усиливается в УПЧ и подается в детектор. При этом основные усиления и избирательность в ВЧ тракте осуществляется в каскадах УПЧ на постоянной и не зависящей от настройки радиоприемника частоте.

Заключение

Литература

1. Бузыкин Г. А., Ветроградов В. И. и др. Основы авиационной техники и авиационное радиотехническое оборудование. Москва, Воениздат, 1966.

2. Линде Д. П., Радиопремные и радиопередающие устройства. Москва, Воениздат, 1972.

3. Лебедев А. А. Основы авиационной техники. Часть II, Москва, 1978.

4. Чинаев П. И. Самолет, его оборудование и вооружение. Москва, Воениздат, 1976.

Оглавление

Введение

1. Авиационные радиопередающие устройства.

Назначение, основные параметры.

2. Авиационные радиоприёмные устройства.

Назначение, основные параметры.

Заключение

Литература

В лекции рассматриваются: общие сведения по авиационным радиопередающим и приемным устройствам. Рассмотрены основные параметры, приведены типовые структурные схемы, изложены принципы работы.

Лекция предназначена для преподавательского состава проводящего занятия со студентами по ВУС-461300. Лекция может быть использована студентами для самостоятельной работы.