Справочник молодого радиста © Издательство «Высшая школа»

Индуктивно-емкостная связь с антенной (см. рис. 112, в) обеспе­чивает более равномерное усиление по диапазону, чем индуктивная и емкостная. Благодаря индуктивной свя­зи возрастает усиление на нижних час­тотах, благодаря емкостной — на верх­них частотах диапазона, вследствие чего выравнивается характеристика усиления. Входные устройства с магнитной антенной. В современных радиовеща­тельных приемниках часто используют входные цепи, совмещенные с магнит­ной антенной, которая представляет со­бой ферритовый стержень с намотанны­ми на нем контурными катушками со­ответствующего диапазона.

На рис. 116, а, б показаны схемы контуров магнитных антенн А для при­ема сигналов ДВ- и СВ-диапазонов транзисторного приемника. Катушки связи L3 и L4 входных конту­ров с первым каскадом приемника размещаются между контурны­ми катушками L1 и L2 или наматываются поверх последних. Пере­ход с одного диапазона на другой осуществляют переключением как катушек входного контура L1 и L2 с подстроечными конденсаторами С2 и СЗ, так и катушек связи L3 и L4. Иногда для приема в ДВ-диа-пазоне в контур включают последовательно две катушки индуктив­ности Ы, L3, а при переходе на СВ катушку L2 замыкают накорот­ко контактами переключателя диапазонов.



Рис. 116. Схемы включения катушек магнитной антенны в контур

транзисторного приемника: а — одной, б — двух

Пределы настройки резонансных контуров магнитных антенн супергетеродинных приемников не должны выходить за пределы стандартных радиовещательных диапазонов (для СВ 1605 — 525 кГц, для ДВ 408 — 150 кГц). При несоблюдении этого требования резо­нансная частота входного контура приемника может приблизиться к промежуточной частоте 465 кГц и привести к самовозбуждению в его преобразовательном каскаде.

Для каждого участка КВ-диапазона может быть применейа от­дельная контурная катушка. Если же магнитная антенна рассчитана для приема сигналов на относительно узких участках КВ-диапазона (например, шириной до 0,5 МГц), то в антенном контуре можно применить лишь одну катушку для всех участков. В этом случае к катушке подключают конденсаторы с такими емкостями, при кото­рых каждый образующийся контур будет настраиваться на фикси­рованные средние частоты выбранного при настройке участка, на­пример в радиовещательном диапазоне на средние частоты 70 (4,25); 49 (6,05); 41 (7,35); 31 (9,65); 25 м (11,85 МГц).

Ферритовая антенна обладает ярко выраженной направлен­ностью. Для получения максимального сигнала антенну нужно на­правлять так, чтобы ось ферритового стержня была перпендикуляр­на направлению на- принимаемую станцию. Действующая высота ферритовой антенны мала, что снижает чувствительность приемни­ка. Поэтому для приема удаленных радиостанций даже в перенос* ных приемниках предусмотрена возможность подключения внешней антенны.


§ 57. Усилители радиочастот


Усилители радиочастоты УРЧ повышают избирательность по зеркальному каналу и чувствительность приемника. По схемному по­строению УРЧ могут быть апериодическими или резонансными.



Рис. 117. Схемы апериодических каскадов усилителей радиочастоты:

а — резисторная, б — трансформаторная

Апериодические УРЧ увеличивают лишь отношение сиг­нал/шум и чувствительность приемника. Наиболее часто их приме­няют в транзисторных приемниках прямого усиления на ДВ- и СВ-диапазонах. В качестве нагрузки апериодических УРЧ может служить дроссель, резистор или трансформатор. Резисторный кас­кад УРЧ (рис. 117, а) прост в исполнении и настройке. В трансфор­маторных УРЧ (рис. 117,6) облегчается согласование выхода одно­го каскада со входом последующего. Кроме того, трансформаторный каскад УРЧ можно легко переделать в рефлексный.

Резонансные УРЧ обеспечивают усиление сигнала и по­вышают не только реальную чувствительность, но и избирательность по зеркальному каналу (см. § 60). Транзисторные резонансные УРЧ в диапазонах ДВ, СВ и KB собирают по схеме с ОЭ (рис. 118), а в УКВ-диапазоне — по схеме с ОБ.

Каскады УРЧ могут содержать один или два резонансных кон­тура. Усилитель радиочастоты с одним контуром дает меньшее уси­ление, но более прост в изготовлении и настройке. Схемы с индук­тивной связью контуров позволяют изменять связь и получать наи­большее усиление или лучшую избирательность. Изменением связи по диапазону можно несколько компенсировать неравномерность ко­эффициента передачи входных цепей.



Рис. 118. Каскад усилителя радиочастоты

Усилители радиочастоты УКВ-диапазона выполняют по каскод-ным схемам. Они имеют лучшие характеристики, чем обычные УРЧ. Схема каскодного усилителя показана на рис. 119. Первый тран­зистор включен по схеме с ОЭ, благодаря чему достигается малая входная проводимость усилителя, а второй V2 — по схеме с ОБ, что обеспечивает большой коэффициент устойчивого усиления. По посто­янному току транзисторы включены последовательно, что вызывает необходимость увеличения напряжения источника питания.

По усилению каскодный усилитель эквивалентен однокаскадному усилителю с проводимостью прямой передачи первого транзистора и нагрузкой второго. Каскодная схема используется в усили­телях диапазона метровых волн. Первый каскад схемы выгодно вы­полнять на полевом транзисторе, обладающем низким уровнем шумов и малой «ктивной входной проводимостью, при этом будет меньше шунтироваться избирательная система приемника, включен­ная на входе каскодного усилителя. Во втором каскаде предпочтите­лен дрейфовый транзистор, включаемый по схеме с ОБ и обеспечивающий наибольший устойчивый коэффициент усиления. При таком выполнении каскодной схемы усилителя повышается его коэффици­ент устойчивого усиления, существенно снижается уровень шумов, повышается избирательность тракта радиосигнала приемника, что является их преимуществом.



Рис. 119. Каскодная схема усилителя радиочастоты

Аналогичными преимуществами обладают каскодные схемы (низкий уровень шумов и высокий коэффициент, устойчивого усиле­ния) на электронных лампах, обычно триодах, включаемых по схеме общий катод — общая сетка.


§ 58. Преобразователи частоты


Преобразовательные каскады преобразуют высокочастотные колебания принимаемого сигнала в колебания промежуточной часто­ты, на которой осуществляется основное усиление сигнала. Преобра­зователь частоты Пр приемника (рис. 120) состоит из маломощного генератора (гетеродина Гт, вырабатывающего вспомогательные ВЧ колебания fr и смесителя См, выполняющего функции нелинейного элемента. При одновременном воздействии на смеситель частот сиг­нала fс и гетеродина f_r в токе, смесителя кроме составляющих с частотами f_с и f_r возникнут составляющие с разностной f_г — fс и суммарной fг+fс частотами и другие частоты высших порядков ви­да mfr;tnfc, где т и n — любые целые числа. Из всех этих комби­национных частот, представляющих со­бой сочетания частот f_r и fс и их гармо­ник, в качестве полезного колебания вы­деляют с помощью колебательного кон­тура, включаемого на выходе преобразо­вателя, промежуточную частоту fnp — =fг-fс.



Рис. 120. Структурная схема преобразователя частоты приемника

Преобразовательные кас­кады на транзисторах выполня­ют как с совмещенным, так и с отдель­ным гетеродином.

Преобразователь частоты с совме­щенным гетеродином (рис. 121, а) обыч­но применяют в простых приемниках с ДВ- и СВ-диапазонами. Контур гетеро­дина образован катушкой индуктивнос­ти L3 и конденсаторами: настройки С2, подстроечным С4 и сопрягающим СЗ. С контуром индуктивно связана катушка L4 (обратной связи) гетеродина, частично включенная в эмиттерную цепь транзистора V. Импульс тока, возникающий в катушке L4 при включении питания, возбуждает колебания в контуре, которые через катушки L4, L2 и конденсатор С5 поступают на базу транзистора.

Одновременно на базу транзистора с входного контура L1C1 магнитной антенны AM через катушку связи L2 и конденсатор С5 поступают ВЧ-колебания принимаемого сигналау Смешиваясь с ко­лебаниями гетеродина, они преобразуются в колебания ПЧ, которые выделяются контуром L6C7, индуктивно связанным через катушку L5 с коллекторной цепью транзистора. С контура L6C7 выделенный сигнал ПЧ через фильтр ФСС подается к УПЧ.

Транзистор обладает сравнительно большой проходной ем­костью, что снижает устойчивость преобразователя и избиратель­ность приемника. Для нейтрализации этой связи через проходную емкость в схему преобразователя вводят дополнительные элементы: нейтрализующий конденсатор С8 и сложный фильтр ПЧ (фильтр сосредоточенной селекции ФСС), состоящий из трех колебательных контуров L6C7, L7C10 и L8C12 со слабой емкостной связью, осу­ществляемой через конденсаторы С9 и СП.



Рис. 121. Схемы преобразователя частоты с гетероди­ном: а — совмещенным, б — отдельным

Преобразователь частоты с отдельным гетеродином (рис. 121,6) применяют в приемниках с КВ-двапазоном. Гетеродин собран по автотрансформаторной схеме на транзисторе V2, включенном в схе­му с общей базой. Колебательный контур гетеродина, включенный в коллекторной цепи, образован катушкой L4 и конденсаторами на­стройки С7 — подстроечным С9 и сопрягающим С8.

На транзисторе V1 собран смеситель. Напряжение принятого сигнала подается на базу транзистора VI, а сигнал гетеродина — с катушки связи L3 на эмиттер. Колебания промежуточной частоты выделяются контуром L1C2C3 в коллекторной цепи и с катушки связи L2 подаются к УПЧ.

В преобразовательных каскадах применяют маломощные тран­зисторы, предельная частота усиления которых f _a превышает мак­симальную частоту принимаемого ВЧ сигнала по крайней мере в 2 раза. Чаще всего используют транзисторы П401 — П403, П422 — П423, ГТ309Г. Преимуществами таких преобразователей час­тоты являются независимость режимов транзисторов смесителя и гетеродина, относительная простота налаживания.

Типовой УК В-блок транзисторных радиове­щательных приемников рассчитан на прием ЧМ-сигналов станций, работающих в диапазоне 65,8 — 73 МГц. Сигнал принимает­ся на симметричный диполь и через индуктивный элемент связи Li (рис. 122) подается во входной широкополосный резонансный усили­тель L2C1C2, постоянно настроенный на среднюю частоту УКВ диа­пазона. С емкостного делителя С1С2 входного контура ЧМ УКВ сигнал поступает в эмиттерную цепь транзистора VI, на котором собран каскад УРЧ, Выходной контур УРЧ L3C4 настраивается на частоту принимаемого сигнала подвижным магнитным сердечником катушки L3. С выходного контура УРЧ усиленный сигнал через кон­денсатор С5 поступает в преобразователь.



Рис. 122. Типовой УКВ-блок приемника

Преобразователь частоты выполнен по совмещенной схеме сме­сителя и гетеродина на одном транзисторе V2. Настройка колеба­тельного контура L5C10 гетеродина производится перемещением магнитного сердечника катушки L5, механически связанного с сер­дечником катушки L3. Емкостная обратная связь в гетеродине осуществлена с помощью конденсаторов С8 и СР. Катушка L4 в цепи обратной связи обеспечивает компенсацию фазового сдвига, возни­кающего в транзисторе V2 на частотах УКВ-диапазона. В коллек­торной цепи транзистора V2 включен резонансный контур L5L6, С9, С 10, индуктивно связанный с контуром L7C11. Эти контуры на­строены на ПЧ 8,4 МГц и образуют полосовой фильтр ПЧ. Пара­метры L5C10 невелики, поэтому их влияние на резонансную частоту контура несущественно. С помощью катушки связи L8 ЧМ-сигнал подается в дальнейший тракт усиления промежуточной частоты.


§ 59. Усилители промежуточной частоты


Общие сведения. Усилители промежуточной частоты УПЧ в су­пергетеродинном приемнике служат для усиления выходного сигнала преобразователя частоты и обеспечения избирательности по сосед­нему каналу. В тракте промежуточной частоты осуществляется ос­новное усиление принимаемого сигнала; Для получения большого усиления УПЧ выполняются многокаскадными с постоянной проме­жуточной частотой, что позволяет применять в каскадах двух- и многоконтурные избирательные системы с малым коэффициентом прямоугольности и обеспечивать большое ослабление сигналов со­седних каналов даже при небольших расстройках.

В усилителях промежуточной частоты радиовещательных при­емников полоса пропускания не превышает 5 — 7 % средней (проме­жуточной) частоты, поэтому каскады УПЧ относят к узкополосным.

По виду избирательных систем различают усилители: однокон­турные резонансные (в каждом каскаде по одному колебательному контуру, при этом контуры разных каскадов настроены на одну промежуточную частоту); одноконтурные расстроенные (в пределах полосы пропускания усилителя каскады настроены на различные частоты); с двумя связанными контурами в каждом каскаде; с фильтрами сосредоточенной избирательности ФСИ (избирательная система каждого каскада содержит три и более связанных колеба­тельных контуров) и комбинированные для приема амплитудно- и частотно-модулированных сигналов.

Рассмотрим три последних вида усилителей.



Рис. 123. Двухконтурные усилители промежуточной частоты с ин­дуктивной (а) и емкостной (б) связью

УПЧ с двумя связанными контурами. Широко применяют УПЧ с трансформаторной (рис. 123, а) и внешнеемкостной (рис. 123, б) связью между двумя колебательными контурами C1L1 и C2L2. Эти виды связи наиболее просты в получении требуемого коэффициента связи М. Изменяя связь между контурами, можно регулировать ши­рину полосы пропускания усилителя. Форма резонансной кривой двухконтурных фильтров зависит от параметра связи контуров и приближается к прямоугольнику больше, чем резонансная кривая одиночного контура. УПЧ со связанными контурами позволяют по­лучить переменную селективность (избирательность). При наличии помех полосу пропускания можно уменьшить и повысить избира­тельность по соседнему каналу, улучшив прием полезного сигнала, при отсутствии помех — расширить и снизить частотные искажения, обеспечив хорошее качество воспроизведения.

УПЧ с фильтрами сосредоточенной избирательности. В прием­никах дальней связи при полосе пропускания 7 — 9 кГц требуется ослабление при расстройке 10 кГц порядка 70 — 80 дБ (в 3000 — 10000 раз). Такое ослабление не обеспечивает даже четырех-пяти-каскадный, усилитель с двумя связанными контурами L1С1 и L2C2. Лучшее ослабление по соседнему каналу можно достичь с по­мощью многозвенных фильтров. Схема УПЧ с четырехзвенным фильт­ром с внешнеемкостной связью между колебательными контурами показана на рис. 124. Для ослабления магнитных связей между кон­турными катушками контуры экранированы. Фильтры, имеющие много резонансных контуров в одном каскаде, называют фильтра­ми сосредоточенной избирательности (селекции) ФСС в отличие от полосовых фильтров, образованных контурами, рассредоточенными в разных каскадах.



Рис. 124. Усилитель промежуточной частоты с ФСС

В радиовещательных приемниках с общепринятой промежуточ­ной частотой 465 кГц и выше с узкой (7 — 9 кГц) полосой пропус­кания хорошая избирательность по зеркальному каналу обеспечива­ется фильтрами (рис.125) с пьезоэлектрическими .резонаторами 1 — 8, размеры которых выбирают такими, чтобы в них (под воздействием переменного напряжения) электромеханический резонанс наступал на промежуточной частоте приемника. На входе фильтра электрические колебания превращаются в механические, а на выходе (на обклад-иах резонатора 8, воспринимающего механические колебания от резонатора 4) благодаря обратному пьезоэлектрическому эффекту воз­никает переменная эдс.



Рис. 125. Преобразователь частоты с четырехзвенным пьезо-керамическим фильтром

Обычно избирательность пьезокерамических фильтров дополня­ют контуром 1C, вводимым в коллекторную цепь транзистора. Для колебаний гетеродина контур создает ослабление в 20 — 25 дБ, обес­печивая вместе с ФСС ослабление в 50 — 60 дБ.

Комбинированные УПЧ амплитудно- и частотно-модулированных сигналов АМС — ЧМС приемника. Радиовещание с ЧМС ведется в метровом диапазоне (f_c=60-4-80 МГц). Хорошую избирательность по зеркальному каналу в сунергетеродинном приемнике можно обеспе­чить, если f_пч> (0,05 -0,1)f_с, поэтому в радиовещательных приемни­ках ЧМч;игналов f_Пч принимается 8,4 МГц.

При приеме АМ-сигналов в диапазонах декаметровых и более длинных волн fi,4 принимается 465 кГц, так как на более высоких трудно обеспечить нужную (7 — 9 кГц) полосу пропускания. В ра­диоприемниках, предназначенных для приема ЧМС в метровом и

АМС в декаметровом и более длинноволновых диапазонах, исполь­зуют комбинированные усилители промежуточной частоты. В каж­дом каскаде такого УПЧ (рис. 126) последовательно включены два колебательных контура L1C1 и L2C2, настроенных соответственно на 465 кГц и 8,4 МГц. При усилении сигнала частотой 8,4 МГц со­противление колебательных контуров, настроенных на 465 кГц, будет незначительным для токов с частотой 8,4 МГц, поэтому второй ко­лебательный контур в этом режиме можно считать короткозамкну-тым и не влияющим на работу каскада. Аналогичная развязка кон­туров имеет место я при усилении сигнала с частотой 465 кГц.



Рис. 126. Комбинированный каскад усилителя промежу­точной частоты с двумя парами связанных контуров АМС — ЧМС