Приемник - супергетеродин, что это такое

Большая часть предыдущих практикумов была посвящена приемнику прямого усиления. Именно с него обычно и начинается практическое знакомство с радиоприемной техникой. Затем наступает следующий, более сложный этап радиолюбительского творчества — изучение и конструирование супергетеродинного приемника, обладающего лучшими, чем приемник прямого усиления, чувствительностью и селективностью.

Структурная схема супергетеродина

Супергетеродин от приемника прямого усиления отличается в основном методом усиления модулированных колебаний высокой частоты. В приемнике прямого усиления высокочастотный сигнал радиостанции усиливается без какого-либо изменения его частоты.

В супергетеродине же принятый сигнал преобразуется в колебания так называемой промежуточной частоты, равной обычно 465 кГц, на которой и происходит основное усиление сигнала. Что же касается детектирования, усиления колебаний низкой частоты и .преобразования их в звуковые колебания, то эти процессы в приемниках обоих типов происходят принципиально одинаково.

Структурную схему супергетеродина и упрощенные графики, иллюстрирующие процессы, происходящие в основных узлах и блоках приемника этого типа, ты видишь на рис. 81. Его входной контур, с помощью которого осуществляется настройка на радиостанции, такой же, как в приемнике прямого усиления. С «(его принятый сигнал радиостанции поступает в смеситель.

Сюда же, в смеситель, подается еще сигнал от местного маломощного генератора колебаний высокой частоты, называемого гетеродином. В смесителе они преобразуются в колебания промежуточной частоты (ПЧ), равной разности частот гетеродина и принятого сигнала, которые далее усиливаются и детектируются. В большинстве случаев промежуточная частота равна 465 кГц. Колебания низкой частоты, выделенные детектором, тоже усиливаются и динамической головкой громкоговорителя преобразуются в звуковые колебания.

Структурная схема супергетеродина

Смеситель вместе с гетеродином выполняет функцию преобразования частоты, поэтому этот каскад супергетеродина называют преобразователем.

В данном случае, это преобразователь с отдельным гетеродином. В выходную цепь преобразователя включены колебательные контуры, настроенные на частоту 465 кГц. Они образуют фильтр промежуточной частоты (ФПЧ), выделяющий колебания промежуточной частоты и отфильтровывающий колебания частот входного сигнала, гетеродина и их комбинаций.

Запомни: при любой настройке радиовещательного супергетеродина частота его гетеродина должна превышать частоту входного сигнала на 465 кГц, то есть на значение промежуточной частоты. Так, например, при настройке приемника на радиостанцию, несущая частота которой 200 кГц (длина волны 1500 м), частота гетеродина должна быть 665 кГц (665 — 200 =465 кГц), для приема радиостанции, частота которой 1 МГц (длина волны 300 м), частота гетеродина должна быть 1465 кГц (1465 кГц-1 МГц = 465 кГц) и т. д.

Чтобы получить постоянную промежуточную частоту  при настройке приемника на радиоволну любой длины, нужно диапазон частот гетеродина сдвинуть по отношению к диапазону частот, перекрываемому входным контуром, на частоту, равную промежуточной. Достигается это соответствующим подбором чисел витков катушек входного и гетеродинного контуров, включением в контуры так называемых сопрягающих конденсаторов и одновременной настройкой этих контуров двухсекционным блоком конденсаторов переменной емкости.

Преобразователь частоты

Преобразователи частоты подавляющего большинства любительских и массовых промышленных супергетеродинов однотранзисторные. Их называют преобразователями с совмещенными гетеродинами, так как один и тот же транзистор выполняет одновременно роль гетеродина и смесителя.

Упрощенная схема такого преобразователя частоты показана на рис. 82. Сигнал радиостанции, на частоту которой настроен входной контур LKCKl через катушку связи LСВ подается на базу транзистора V. Через ту же катушку связи на базу того же транзистора подается и сигнал гетеродина. В результате в коллекторной цепи транзистора возникают колебания промежуточной частоты.

Преобразователь частоты

Сигнал гетеродина, частота колебаний «которого определяет настройку приемника, можно также подавать в эмиттерную цепь транзистора. Результат будет таким же.

Схема возможного варианта однотранзисторного преобразователя частоты

Полную принципиальную схему возможного варианта однотранзисторного преобразователя частоты, опыты с которым мы предлагаем провести, изображена на рис. 83.

Колебательный контур гетеродина образуют: ка-лушка L3, индуктивность которой можно изменять в небольших пределах ферритовым подстроечным сердечником, конденсатор переменной емкости С4, сопрягающий конденсатор С5 и подстроечный конденсатор Сб. Входной контур состоит из катушки L1, конденсатора переменной емкости С2 и подстроечного конденсатора СЗ. Контур связан с внешней антенной с помощью конденсатора небольшой емкости С1.

Какова роль сопрягающего конденсатора С5 в гетеродинном контуре? Это конденсатор обеспечивает настройку гетеродинного и входного контуров в середине диапазона, соответствующую разности их частот, равной 465 кГц.

В низкочастотном участке диапазона,- когда емкости конденсаторов настройки С4 и С2 наибольшие, контуры подстраивают подбором индуктивностей катушек L3 и L7, а в высокочастотном участке диапазона — подстроечными конденсаторами С6 и СЗ. Высокочастотный участок диапазона, перекрываемого приемником, часто называют началом, а низкочастотный — концом диапазона.

Катушка L3 гетеродинного контура имеет два отвода, превращающих ее в высокочастотный автотрансформатор. Ее нижняя (по схеме) секция, включенная через конденсатор С8 в эмиттерную цепь транзистора, выполняет роль катушки обратной связи, благодаря которой гетеродин возбуждается и генерирует колебания высокой частоты.

При включении питания в контуре L3C4C5C6 возникают очень слабые высокочастотные колебания, из которых наиболее сильными являются колебания, частота; которых равна резонансной частоте контура.

Через верхний (по схеме) отвод катушки L3, катушку L2 и конденсатор С7 часть напряжения высокой частоты с контура подается на базу транзистора.

Возникающие в результате этого изменения базового тока вызывают в несколько раз более мощные колебания эмиттерного тока, значительная часть которого через конденсатор С8 и нижний (по схеме) отвод катушки L3 поступает в контур гетеродина. Это приводит к увеличению амплитуды высокочастотных колебаний в контуре гетеродина.

Часть их снова подается на базу транзистора и т. д. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не установится равновесие, когда энергия высокочастотных колебаний, вводимых в контур, станет равной энергии потерь в контуре и цепи базы.

Сигналы радиостанции, принятые антенной, поступают в цепь базы транзистора (как и в приемнике прямого усиления) через катушку связи L2 и конденсатор 07.

В результате совместного воздействия колебаний гетеродина и высокочастотного сигнала радиостанции в коллекторной цепи транзистора преобразовательного каскада возникают колебани-я.многих частот, из которых контур L4C9, настроенный на частоту 465 кГц, выделяет в основном колебания этой промежуточной частоты и отсеивает колебания всех других частот. С контура L5C10, индуктивно связанного с контуром L4C9, сигнал промежуточной частоты подается на вход усилителя ПЧ.

схема варианта однотранзисторного преобразователя частоты

Какова роль резисторов Rl — R31 Они стабилизируют режим работы транзистора VI преобразовательного каскада. Осуществляется это следующим образом.

Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения источника питания, с которого на базу транзистора подается отрицательное напряжение смещения. При этом эмиттерный ток транзистора автоматически устанавливается такого значения, что на базе по отношению к эмиттеру оказывается напряжение смещения, равное 0,1 — 0,2 В, которое и открывает транзистор.

Если по какой-либо причине ток эмиттера начнет увеличиваться, например из-за повышения окружающей температуры, то и падение напряжения на резисторе R3 станет увеличиваться, а смещение на базе транзистора, наоборот, уменьшаться, что уменьшит ток эмиттера до первоначального значения. Аналогично происходит стабилизация режима работы транзистора при уменьшении тока в эмиттерной цепи.

Каскад на транзисторе V2 с головными телефонами В1 в коллекторной цепи выполняет роль пробника — детектора и усилителя колебаний НЧ. Резистор R4 обеспечивает необходимый режим работы транзистора по постоянному току. Такой каскад ты уже использовал в простейших транзисторных приемниках. Чуть позже этот транзистор будет работать в усилителе ПЧ опытного супергетеродина.

Для опытов с преобразовательным каскадом супергетеродина (по схеме рис. 83) потребуются: два высокочастотных маломощных транзистора серий П403, П416, П422, ГТ308, КТ326, КТ361 с коэффициентом h21э не менее 50, двухсекционный блок конденсаторов переменной емкости (КПЕ), желательно малогабаритный, головные телефоны и источник постоянного напряжения 9 В. Источником питания могут быть две батареи 3336Л, соединенные последовательно, или сетевой блок питания, смонтированный тобой ранее.

Катушки входной цепи, контуров гетеродина и ФПЧ сделай сам, используя для их намотки провод ПЭВ-1 или ПЭЛ 0,12...0,14. Роль высокочастотного сердечника катушек L1 и L2 будет выполнять отрезок ферритового стержня марки 400НН или 600НН диаметром 8 и длиной 40...50 мм (рис. 84, а). Контурная катушка L1 должна содержать 70...75 витков, а катушка связи L2 — 6...8 витков. Намотай их на бумажных гильзах, которые бы с небольшим трением можно было перемещать по стержню.

Катушки входной цепи, контуров гетеродина и ФПЧ

Для катушек контуров гетеродина и ФПЧ можно ис-пользрвать готовые унифицированные каркасы с фер-ритовыми кольцами и под-строечными сердечниками (рис. 84, б), аналогичные им самодельные каркасы с такими же кольцами и под-строечными сердечниками (рис. 85, 0) или отрезки ферритового стержня 400НН диаметром 8 и длиной 15...20 мм (рис. 84, г).

Каркас конструкции второго варианта можно сделать так: склеить из бумаги тонкостенную гильзу, затем насадить на нее с клеем БФ-2 ферритовые кольца марки 600НН с внешним диаметром 8 мм и хорошо просушить. Внутрь каркаса должен входить ферритовый стержень той же марки диаметром 2,8 и длиной 12 мм.

Гетеродинная катушка L3, намотанная на готовом или самодельном каркасе с ферритовыми кольцами (по рис. 84, в), должна содержать 105 витков с отводами, считая от начала (на схеме начало катушки обозначено точкой), от 6-го и 15-го витков, а катушки L4 и L5 контуров ФПЧ — по 110 витков. Отвод в катушке L5, тоже считая от начала, сделай от 15...20 витка. Если использовать отрезки ферритового стержня (по рис. 85, г), то катушка L3 должна содержать 60 витков с отводами от 3-го и 8-го витков, L4 — 65 витков, L5 — тоже 65 витков, но с отводом от 8... 10 витка.

При таких данных контурных катушек супергетеродин будет перекрывать диапазон средних волн, а контуры ФПЧ могут быть настроены на частоту 465 кГц.

Детали опытного приемника можно монтировать на макетной панели, но лучше на специально сделанном шасси, рис. 84. Общая длина . шасси, с учетом постепенного добавления к преобразователю частоты усилителя ПЧ, детектора и однокаскадного усилителя НЧ, около 240 мм, ширина 80 мм.

Расстояние между поперечными рядами монтажных стоек — 20 мм, между продольными — -15 мм. Блок КПЕ (от любого малогабаритного супергетеродина) укрепи на шасси с помощью -кронштейна из листового металла, лицевая сторона которого будет одновременно и шкалой настройки.

Ферритовый сердечник катушек L1 и L2 закрепи в отверстии, просверленном в панели шасси. Каркасы катушек L3, L4 и L5, сделанные по рис. 84, в, могут удерживаться на панели пластилином (чтобы их можно было перемещать). Расстояние между осями катушек L4 и L5 ФПЧ — около 2 мм. Подстроенные конденсаторы СЗ и С6 типа ПК-М или КПК-1 с наибольшей емкостью 20...30 пФ. Постоянные конденсаторы — типа КЛС, КСО, КДК, КТК. Емкости С7, С8 и СП не должны быть меньше 3000 пФ.

Монтируя гетеродинную катушку L3, не перепутай выводы: ее начало должно соединяться с плюсовым проводником источника питания, первый (от начала) отвод — через конденсатор С8 с эмиттером транзистора VI, второй — с катушкой связи L2, конец — с точкой соединения конденсаторов С5 и Сб.

Включив питание, сразу же измерь и, если надо, подбором резисторов R1 и R4 установи рекомендуемые коллекторные токи покоя транзисторов. Затем, замкнув накоротко катушку L3, чтобы сорвать генерацию гетеродина, проверь, работает ли гетеродин. При замыкании катушки L3 коллекторный ток транзистора и напряжение на резисторе R3, измеренное высокоомным вольтметром, должны резко изменяться. Если изменений тока или напряжения нет, значит, гетеродин не самовозбуждается.

Чтобы проверить пробник, достаточно коснуться пальцем вывода базы транзистора V2. При этом, в телефонах должен появиться звук низкого тона, являющийся признаком работоспособности этого каскада.

Монтаж супергетеродина

Теперь замкни катушку L3, а к верхнему (по схеме) выводу катушки связи L2 (на рис. 83 — точка .а), предварительно отпаяв его от конденсатора С7, подключи транзисторный пробник. У тебя получится простейший однотранзисторный приемник. Присоедини к нему антенну и заземление, ротор подстроечного конденсатора СЗ поставь в положение наименьшей емкости, катушку L1 сдвинь на середину сердечника, а затем, вращая ось блока КПЕ, настраивай приемник на радиостанции средневолнового диапазона, прием которых в вашей местности возможен.

На кронштейне блока КПЕ сделай отметки, соответствующие настройке на эти станции. Таким образом ты узнаешь диапазон волн, перекрываемый входным контуром преемника. Если катушку L1 сдвинуть ближе к краю сердечника, чтобы уменьшить ее индуктивность, диапазон немного сдвинется в сторону более коротких волн.

После этого восстанови соединение катушки связи L2 с конденсатором С7, удали перемычку, замыкающую катушку L3, пробник подключи к коллектору транзистора VI (на рис. 84 — точка б), а подстроечный сердечник катушки L4 введи внутрь каркаса примерно на две трети. Теперь колебания промежуточной частоты, выделяемые контуром L4C9 ФПЧ, будут преобразовываться пробником в звуковые колебания.

Теперь установи ось блока КПЕ-в положение; соответствующее приему наиболее длинноволновой станций диапазона и настрой на нее приемник только изменением индуктивности катушки гетеродина подстроечным сердечником.

После этого установи ось блока КПЕ в положение приема наиболее коротковолновой станции и настрой на нee только подстроечным конденсатором С6. Затем, настраивая приемник на те же радиостанции, добейся наиболее громкого их приема: в конце.диапазона — смещением по сердечнику- катушки L1, в начале — подстроечным конденсатором СЗ входного контура.

Остается настроить на промежуточную частоту второй контур ФПЧ — контур L5C10. Для этого подключи пробник к отводу катушки L5 (на рис. 83 — точка в).

Усилитель ПЧ

Принципиально усилитель ПЧ супергетеродина работает так же, как и усилитель ВЧ приемника прямого усиления.. Но он усиливает сравнительно узкую полосу модулированных колебаний промежуточной частоты, неизменной при любой настройке приемника.

Схема опытного усилителя ПЧ и монтаж его деталей на том же шасси, на котором испытан преобразователь частоты, показаны на рис. 86. Транзистор V2, используемый во время предыдущих опытов в пробнике, здесь работает усилителем ПЧ, а пробником стал V3 (любой высокочастотный малой мощности с h21э 40...60).

В коллекторную цепь транзистора включен одноконтурный фильтр ПЧ L6C12, a катушка L7 является катушкой связи усилителя ПЧ со следующим каскадом приемника. Данные контура L6C12 точно такие, как и контура L4C9 первого ФПЧ. Катушку L7, которая должна содержать 70...80 витков провода ПЭВ-1 О, t...0,12, намотай поверх катушки L6. Отвод сделай от 15...20-го витка, считая от начала.

Усилитель ПЧ для супергетеродина схема

Монтируя усилитель и пробник, между ними на плате оставь место для деталей детекторного каскада.

Включив питание, сразу же измерь и, если надо, подбором резисторов R4 и R7 установи рекомендуемые токи покоя коллекторных цепей транзисторов. Чтобы проверить, работает ли преобразователь частоты и подается ли сигнал радиостанции на вход усилителя ПЧ, подключи пробник к базовой цепи транзйстора V2 (на рис. 86 — точка а).

Затем пробник переключи на коллектор транзистора V2 (на рис. 86 — точка б) и подстрой контур L6C12 на промежуточную частоту. После этого пробник переключи на отвод катушки связи L7 (на рис. 86 — отвод в) и снова, добиваясь наибольшей громкости звука в телефонах, подстрой дополнительно контур L6C12. Итак, преобразователь частоты дополнен усилителем ПЧ. Можно заняться следующим узлом супергетеродина.

 

Детектор и предварительный усилитель НЧ

Чтобы пробник превратить в диодный детектор и предварительный усилитель НЧ, в его входную цепь надо ввести точечный диод, например, серии Д9 или Д2 (с любым буквенным индексом), а транзистор перевести на работу в режиме усиления. Схема этой части опытного супергетеродина показана на рис. 87.

Она тебе хорошо знакома по приемникам прямого усиления. Только там детектируется непосредственно сигнал радиостанции, здесь же детектируется сигнал промежуточной частоты. Низкочастотный сигнал снимается с нагрузочного резистора R7 диода V3 и через разделительный конденсатор С15 подается на базу транзистора V4, который теперь работает в каскаде усиления НЧ.

Детектор и предварительный усилитель НЧ

Детали детекторного каскада монтируй на шасси между транзисторами V2 и V4. Какова должна быть громкость приема? Примерно такой же, как с пробником. Но качество звука должно улучшиться, так как диодный детектор меньше, чем транзисторный, искажает детектируемый сигнал.

Три коротких эксперимента

Отключи заземление. Приемник должен продолжать работать, хотя несколько тише.

Отключи и внешнюю антенну, а прием веди на магнитную антенну, роль которой 6удет выполнять катушка входного контура с ее ферритовым стержнем. При этом шасси придется расположить вертикально, чтобы магнитная антенна была в горизонтальном положении. Учти и ее направленные свойства.

В выходную цепь приемника вместо телефонов включи абонентский громкоговоритель, используя его согласующий трансформатор в качестве выходного. Он должен работать,, но не так громко, как хотелось бы. Чтобы он звучал громче, надо, следовательно, дополнить приемник усилителем НЧ. Как это сделать, ты уже знаешь.

В заключение — небольшой совет. Начерти полную схему супергетеродина, соединив вместе ее участки, по которым монтировал опытные цепи и каскады. Она поможет закрепить в памяти основные принципы работы приемника этого типа и стать исходной при конструировании супергетеродина.

Литература: Борисов В. Г. Практикум начинающего радиолюбителя.2-е изд., перераб. и доп. — М.: ДОСААФ, 1984. 144 с., ил. 55к.

2 3168 Для начинающих
радиоприемник супергетеродин
cashback