Ci sono diversi schemi per costruire ricevitori radio. Inoltre, non importa per quale scopo vengano utilizzati: come ricevitori di stazioni emittenti o come segnale in un kit di sistema di controllo. Ci sono ricevitori supereterodina e amplificazione diretta. Nel circuito del ricevitore ad amplificazione diretta viene utilizzato un solo tipo di convertitore di oscillazione, a volte anche il rivelatore più semplice. In effetti, questo è un ricevitore rivelatore, solo leggermente migliorato. Se presti attenzione al design della radio, puoi vedere che prima viene amplificato il segnale ad alta frequenza, quindi il segnale a bassa frequenza (per l'uscita all' altoparlante).
Caratteristiche delle supereterodine
A causa del fatto che possono verificarsi oscillazioni parassite, la possibilità di amplificare le oscillazioni ad alta frequenza è limitata in piccola misura. Ciò è particolarmente vero quando si costruiscono ricevitori a onde corte. Comel'amplificatore degli alti è meglio usare design risonanti. Ma devono effettuare una riconfigurazione completa di tutti i circuiti oscillatori che sono nel progetto, quando si cambia la frequenza.
Di conseguenza, il design del ricevitore radio diventa molto più complicato, così come il suo utilizzo. Ma queste carenze possono essere eliminate utilizzando il metodo di conversione delle oscillazioni ricevute in una frequenza stabile e fissa. Inoltre, la frequenza è solitamente ridotta, questo consente di ottenere un alto livello di guadagno. È a questa frequenza che viene sintonizzato l'amplificatore risonante. Questa tecnica è utilizzata nei moderni ricevitori supereterodina. Solo una frequenza fissa è chiamata frequenza intermedia.
Metodo di conversione della frequenza
E ora dobbiamo considerare il suddetto metodo di conversione della frequenza nei ricevitori radio. Supponiamo che ci siano due tipi di oscillazioni, le loro frequenze sono diverse. Quando queste vibrazioni vengono sommate, appare un battito. Quando viene aggiunto, il segnale aumenta in ampiezza o diminuisce. Se presti attenzione al grafico che caratterizza questo fenomeno, puoi vedere un periodo completamente diverso. E questo è il periodo dei battiti. Inoltre, questo periodo è molto più lungo di una caratteristica simile di una qualsiasi delle fluttuazioni che si sono formate. Di conseguenza, con le frequenze è vero il contrario: la somma delle oscillazioni è inferiore.
La frequenza del battito è abbastanza facile da calcolare. È uguale alla differenza nelle frequenze delle oscillazioni che sono state sommate. E con un aumentodifferenza, la frequenza del battito aumenta. Ne consegue che quando si sceglie una differenza relativamente grande in termini di frequenza, si ottengono battiti ad alta frequenza. Ad esempio, ci sono due fluttuazioni: 300 metri (questo è 1 MHz) e 205 metri (questo è 1,46 MHz). Quando viene aggiunto, risulta che la frequenza del battito sarà 460 kHz o 652 metri.
Rilevamento
Ma i ricevitori di tipo supereterodina hanno sempre un rilevatore. I battiti che risultano dall'aggiunta di due diverse vibrazioni hanno un punto. Ed è pienamente coerente con la frequenza intermedia. Ma non si tratta di oscillazioni armoniche della frequenza intermedia, per ottenerle è necessario eseguire la procedura di rilevamento. Si noti che il rivelatore estrae solo le oscillazioni con la frequenza di modulazione dal segnale modulato. Ma nel caso dei battiti, tutto è leggermente diverso: c'è una selezione di oscillazioni della cosiddetta frequenza differenziale. È uguale alla differenza di frequenze che si sommano. Questo metodo di trasformazione è chiamato metodo dell'eterodina o del missaggio.
Implementazione del metodo quando il ricevitore è in esecuzione
Supponiamo che le oscillazioni di una stazione radio entrino nel circuito radiofonico. Per eseguire trasformazioni, è necessario creare diverse oscillazioni ausiliarie ad alta frequenza. Successivamente, viene selezionata la frequenza dell'oscillatore locale. In questo caso, la differenza tra i termini delle frequenze dovrebbe essere, ad esempio, 460 kHz. Successivamente, è necessario aggiungere le oscillazioni e applicarle alla lampada del rivelatore (o semiconduttore). Ciò si traduce in un'oscillazione di frequenza differenziale (valore 460 kHz) in un circuito collegato al circuito dell'anodo. Necessità di prestare attenzioneil fatto che questo circuito sia sintonizzato per funzionare alla frequenza differenziale.
Utilizzando un amplificatore ad alta frequenza, puoi convertire il segnale. La sua ampiezza aumenta notevolmente. L'amplificatore utilizzato per questo è abbreviato in IF (Intermediate Frequency Amplifier). Può essere trovato in tutti i ricevitori di tipo supereterodina.
Pratico circuito a triodo
Per convertire la frequenza, puoi utilizzare il circuito più semplice su una singola lampada a triodo. Le oscillazioni che provengono dall'antenna, attraverso la bobina, cadono sulla griglia di controllo della lampada del rivelatore. Un segnale separato proviene dall'oscillatore locale, è sovrapposto a quello principale. Un circuito oscillatorio è installato nel circuito dell'anodo della lampada del rivelatore: è sintonizzato sulla frequenza differenziale. Quando rilevate, si ottengono oscillazioni che vengono ulteriormente amplificate nell'IF.
Ma le costruzioni sui tubi radio sono usate molto raramente oggi - questi elementi sono obsoleti, è problematico ottenerli. Ma è conveniente considerare tutti i processi fisici che si verificano nella struttura su di essi. Come rivelatori vengono spesso usati eptodi, triodi-eptodi e pentodi. Il circuito su un triodo a semiconduttore è molto simile a quello in cui viene utilizzata una lampada. La tensione di alimentazione è inferiore e i dati di avvolgimento degli induttori.
IF su eptodi
Heptode è una lampada con diverse griglie, catodi e anodi. Si tratta infatti di due tubi radio racchiusi in un contenitore di vetro. Anche il flusso elettronico di queste lampade è comune. Ala prima lampada eccita le oscillazioni: ciò consente di eliminare l'uso di un oscillatore locale separato. Ma nel secondo, le oscillazioni provenienti dall'antenna e quelle eterodine si mischiano. Si ottengono i battiti, da essi si separano le oscillazioni con una frequenza diversa.
Di solito le spie sui diagrammi sono separate da una linea tratteggiata. Le due griglie inferiori sono collegate al catodo tramite diversi elementi: si ottiene un classico circuito di retroazione. Ma la griglia di controllo direttamente dell'oscillatore locale è collegata al circuito oscillatorio. Con il feedback, si verificano corrente e oscillazione.
La corrente penetra attraverso la seconda griglia e le oscillazioni vengono trasferite alla seconda lampada. Tutti i segnali che provengono dall'antenna vanno alla quarta griglia. Le griglie n. 3 e n. 5 sono interconnesse all'interno della base e hanno una tensione costante su di esse. Si tratta di schermi peculiari posti tra due lampade. Il risultato è che la seconda lampada è completamente schermata. La sintonizzazione di un ricevitore supereterodina di solito non è richiesta. La cosa principale è regolare i filtri passa-banda.
Processi che si svolgono nello schema
La corrente oscilla, sono creati dalla prima lampada. In questo caso, tutti i parametri del secondo tubo radio cambiano. È in esso che tutte le vibrazioni sono mescolate: dall'antenna e dall'oscillatore locale. Le oscillazioni sono generate con una frequenza diversa. Un circuito oscillatorio è incluso nel circuito dell'anodo: è sintonizzato su questa particolare frequenza. Poi viene la selezione dacorrente anodica di oscillazione. E dopo questi processi, un segnale viene inviato all'ingresso dell'IF.
Con l'aiuto di speciali lampade di conversione, il design della supereterodina è notevolmente semplificato. Il numero di tubi viene ridotto, eliminando diverse difficoltà che possono sorgere durante il funzionamento di un circuito utilizzando un oscillatore locale separato. Tutto quanto discusso sopra si riferisce alle trasformazioni della forma d'onda non modulata (senza voce e musica). Questo rende molto più facile considerare il principio di funzionamento del dispositivo.
Segnali modulati
Nel caso in cui avvenga la conversione dell'onda modulata, tutto viene fatto in modo leggermente diverso. Le oscillazioni dell'oscillatore locale hanno un'ampiezza costante. L'oscillazione e il battito dell'IF sono modulati, così come la portante. Per convertire il segnale modulato in suono, è necessaria un' altra rilevazione. È per questo motivo che nei ricevitori HF supereterodina, dopo l'amplificazione, viene applicato un segnale al secondo rivelatore. E solo dopo, il segnale di modulazione viene inviato alle cuffie o all'ingresso ULF (amplificatore a bassa frequenza).
Nel progetto dell'IF sono presenti una o due cascate di tipo risonante. Di norma, vengono utilizzati trasformatori sintonizzati. Inoltre, sono configurati due avvolgimenti contemporaneamente e non uno. Di conseguenza, è possibile ottenere una forma più vantaggiosa della curva di risonanza. La sensibilità e la selettività del dispositivo ricevente sono aumentate. Questi trasformatori con avvolgimenti sintonizzati sono chiamati filtri passa-banda. Sono configurati utilizzandocondensatore a nucleo regolabile o trimmer. Sono configurati una volta e non devono essere toccati durante il funzionamento del ricevitore.
Frequenza LO
Ora diamo un'occhiata a un semplice ricevitore supereterodina su un tubo o un transistor. È possibile modificare le frequenze dell'oscillatore locale nell'intervallo richiesto. E deve essere selezionato in modo tale che con eventuali oscillazioni di frequenza che provengono dall'antenna si ottiene lo stesso valore della frequenza intermedia. Quando la supereterodina è sintonizzata, la frequenza dell'oscillazione amplificata viene regolata su uno specifico amplificatore risonante. Si scopre un chiaro vantaggio: non è necessario configurare un gran numero di circuiti oscillatori inter-tubo. È sufficiente regolare il circuito eterodina e l'ingresso. C'è una notevole semplificazione della configurazione.
Frequenza intermedia
Per ottenere un IF fisso quando si opera a qualsiasi frequenza che sia nel range operativo del ricevitore, è necessario spostare le oscillazioni dell'oscillatore locale. Tipicamente, le radio supereterodina utilizzano un IF di 460 kHz. Molto meno comunemente usato è 110 kHz. Questa frequenza indica di quanto differiscono le gamme dell'oscillatore locale e del circuito di ingresso.
Con l'aiuto dell'amplificazione risonante, la sensibilità e la selettività del dispositivo vengono aumentate. E grazie all'utilizzo della trasformazione dell'oscillazione in ingresso, è possibile migliorare l'indice di selettività. Molto spesso, due stazioni radio operanti relativamente vicine (secondofrequenza), interferiscono tra loro. Tali proprietà devono essere prese in considerazione se si prevede di assemblare un ricevitore supereterodina fatto in casa.
Come vengono ricevute le stazioni
Ora possiamo guardare un esempio specifico per capire come funziona un ricevitore supereterodina. Diciamo che viene utilizzato un IF pari a 460 kHz. E la stazione opera a una frequenza di 1 MHz (1000 kHz). Ed è ostacolata da una stazione debole che trasmette a una frequenza di 1010 kHz. La loro differenza di frequenza è dell'1%. Per ottenere un IF pari a 460 kHz, è necessario sintonizzare l'oscillatore locale su 1,46 MHz. In questo caso, la radio interferente emetterà un IF di soli 450 kHz.
E ora puoi vedere che i segnali delle due stazioni differiscono di oltre il 2%. Due segnali sono fuggiti, ciò è avvenuto attraverso l'uso di convertitori di frequenza. La ricezione della stazione principale è stata semplificata ed è stata migliorata la selettività della radio.
Ora conosci tutti i principi dei ricevitori supereterodina. Nelle radio moderne, tutto è molto più semplice: è necessario utilizzare un solo chip per costruire. E in esso, diversi dispositivi sono assemblati su un cristallo semiconduttore: rivelatori, oscillatori locali, amplificatori RF, LF, IF. Resta solo da aggiungere un circuito oscillatorio e alcuni condensatori, resistori. E viene assemblato un ricevitore completo.
