Ένας δέκτης υπερθεροδίνης χρησιμοποιεί μίξη σήματος για να μετατρέψει το ραδιοφωνικό σήμα εισόδου σε σταθερή ενδιάμεση συχνότητα (IF) που μπορεί να λειτουργήσει πιο εύκολα από το αρχικό ραδιοφωνικό σήμα που έχει διαφορετική συχνότητα, ανάλογα με τον σταθμό εκπομπής. Στη συνέχεια, το σήμα IF ενισχύεται από μια ταινία ενισχυτών IF και μετά τροφοδοτείται σε έναν ανιχνευτή που εξάγει το ηχητικό σήμα σε έναν ενισχυτή ήχου που τροφοδοτεί το ηχείο. Σε αυτό το άρθρο, θα μάθουμε για τη λειτουργία ενός δέκτη Superheterodyne AM ή ενός superhet για σύντομο χρονικό διάστημα με τη βοήθεια ενός μπλοκ διαγράμματος.
Οι περισσότεροι δέκτες ΑΜ που βρίσκονται σήμερα είναι τύπου υπερετεροδίνης επειδή επιτρέπουν τη χρήση φίλτρων υψηλής επιλεκτικότητας στα στάδια Ενδιάμεσης Συχνότητας (IF) και έχουν υψηλή ευαισθησία (μπορούν να χρησιμοποιηθούν εσωτερικές κεραίες ράβδου φερρίτη) λόγω των φίλτρων στο στάδιο IF που τους βοηθά να απαλλαγούν από ανεπιθύμητα σήματα RF. Επίσης, η λωρίδα ενισχυτή IF παρέχει υψηλό κέρδος, καλή ισχυρή απόκριση σήματος λόγω της χρήσης αυτόματου ελέγχου κέρδους σε ενισχυτές και της ευκολίας λειτουργίας (μόνο έλεγχος έντασης, διακόπτης ισχύος και κουμπί ρύθμισης)
Διάγραμμα μπλοκ του δέκτη AM Superheterodyne
Για να καταλάβουμε πώς λειτουργεί, ας ρίξουμε μια ματιά στο διάγραμμα μπλοκ δέκτη Superheterodyne AM που φαίνεται παρακάτω.
Όπως μπορείτε να δείτε το διάγραμμα μπλοκ έχει 11 διαφορετικά στάδια, κάθε στάδιο έχει μια συγκεκριμένη λειτουργία που εξηγείται παρακάτω
- Φίλτρο RF: Το πρώτο μπλοκ είναι το πηνίο κεραίας ράβδου φερρίτη και συνδυασμός μεταβλητού πυκνωτή, που εξυπηρετεί δύο σκοπούς - το RF προκαλείται στο πηνίο και ο παράλληλος πυκνωτής ελέγχει τη συχνότητα συντονισμού αυτού, καθώς οι κεραίες φερρίτη λαμβάνουν το καλύτερο όταν η συχνότητα συντονισμού το πηνίο και ο πυκνωτής είναι ίσοι με τη συχνότητα φορέα του σταθμού - έτσι λειτουργεί ως φίλτρο εισόδου του δέκτη.
- Τοπικός ταλαντωτής Heterodyne: Το δεύτερο μπλοκ είναι η ετεροδίνη, επίσης γνωστή ως τοπικός ταλαντωτής (LO). Η συχνότητα του τοπικού ταλαντωτή έχει ρυθμιστεί, οπότε είτε το άθροισμα είτε η διαφορά της συχνότητας του σήματος RF και της συχνότητας του LO είναι ίση με το IF που χρησιμοποιείται στον δέκτη (συνήθως περίπου 455 kHz).
- Αναμικτής: Το τρίτο μπλοκ είναι ο αναμίκτης, το σήμα RF και το σήμα LO τροφοδοτούνται στον αναμικτήρα για να παράγουν το επιθυμητό IF. Οι αναμικτήρες που βρίσκονται στους κοινούς δέκτες AM εξάγουν το άθροισμα, τη διαφορά των συχνοτήτων LO και RF και τα ίδια τα σήματα LO και RF. Τις περισσότερες φορές σε απλά τρανζίστορ ραδιόφωνα, η ετεροδίνη και ο αναμίκτης γίνονται χρησιμοποιώντας ένα τρανζίστορ. Σε δέκτες υψηλότερης ποιότητας και σε εκείνους που χρησιμοποιούν αποκλειστικά ολοκληρωμένα κυκλώματα, όπως το TCA440, αυτά τα στάδια είναι ξεχωριστά, επιτρέποντας πιο ευαίσθητη λήψη λόγω του μίκτη που παράγει μόνο τις συχνότητες αθροίσματος και διαφοράς. Σε έναν αναμεικτήρα τρανζίστορ LO, το τρανζίστορ λειτουργεί ως ταλαντωτής Armstrong κοινής βάσης και το RF που λαμβάνεται από ένα πηνίο που τυλίγεται στη ράβδο φερρίτη, ξεχωριστά από το πηνίο του συντονισμένου κυκλώματος, τροφοδοτείται στη βάση.Σε συχνότητες διαφορετικές από τη συχνότητα συντονισμού του κυκλώματος συντονισμού κεραίας, παρουσιάζει χαμηλή αντίσταση, οπότε η βάση παραμένει γειωμένη για το σήμα LO αλλά όχι για το σήμα εισόδου, λόγω του ότι το κύκλωμα κεραίας είναι παράλληλου συντονιστικού τύπου (χαμηλή αντίσταση σε διαφορετικές συχνότητες από συντονισμό, σχεδόν άπειρη αντίσταση στη συχνότητα συντονισμού).
- Πρώτο φίλτρο IF: Το τέταρτο μπλοκ είναι το πρώτο φίλτρο IF. Στους περισσότερους δέκτες ΑΜ, είναι ένα κύκλωμα συντονισμού τοποθετημένο στον συλλέκτη του τρανζίστορ ανάμιξης με τη συχνότητα συντονισμού ίση με τη συχνότητα IF. Σκοπός του είναι να φιλτράρει όλα τα σήματα με συχνότητα διαφορετική από τη συχνότητα IF, επειδή αυτά τα σήματα είναι ανεπιθύμητα προϊόντα ανάμιξης και δεν μεταφέρουν το ηχητικό σήμα του σταθμού που θέλουμε να ακούσουμε.
- Πρώτος ενισχυτής IF: Το πέμπτο μπλοκ είναι ο πρώτος ενισχυτής IF. Τα κέρδη 50 έως 100 σε κάθε στάδιο IF είναι κοινά εάν το κέρδος είναι πολύ υψηλό, μπορεί να γίνει παραμόρφωση και εάν το κέρδος είναι πολύ υψηλό, τα φίλτρα IF είναι πολύ κοντά το ένα στο άλλο και δεν προστατεύονται σωστά, μπορεί να πραγματοποιηθεί παρασιτική ταλάντωση. Ο ενισχυτής ελέγχεται από την τάση AGC (Automatic Gain Control) από τον αποδιαμορφωτή. Το AGC μειώνει το κέρδος του σταδίου, προκαλώντας το σήμα εξόδου να είναι περίπου το ίδιο, ανεξάρτητα από το πλάτος του σήματος εισόδου. Στους δέκτες τρανζίστορ AM, το σήμα AGC τροφοδοτείται συχνότερα στη βάση και έχει αρνητική τάση - σε τρανζίστορ NPN που τραβούν την τάση πόλωσης βάσης χαμηλότερα, μειώνει την αύξηση.
- Δεύτερο φίλτρο IF: Το έκτο μπλοκ είναι το δεύτερο φίλτρο IF, όπως και το πρώτο είναι ένα κύκλωμα συντονισμού τοποθετημένο στον συλλέκτη του τρανζίστορ. Επιτρέπει μόνο σήματα της συχνότητας IF - βελτιώνοντας την επιλεκτικότητα.
- Δεύτερος ενισχυτής IF: Το έβδομο μπλοκ είναι ο δεύτερος ενισχυτής IF, είναι πρακτικά το ίδιο με τον πρώτο ενισχυτή IF εκτός εάν δεν ελέγχεται από AGC, καθώς έχει πάρα πολλά ελεγχόμενα στάδια AGC, αυξάνει την παραμόρφωση.
- Τρίτο φίλτρο IF: το όγδοο μπλοκ είναι το τρίτο φίλτρο IF, όπως το πρώτο και το δεύτερο είναι ένα κύκλωμα συντονισμού τοποθετημένο στον συλλέκτη του τρανζίστορ. Επιτρέπει μόνο σήματα της συχνότητας IF - βελτιώνοντας την επιλεκτικότητα. Τροφοδοτεί το σήμα IF στον ανιχνευτή.
- Ανιχνευτής: Το ένατο μπλοκ είναι ο ανιχνευτής, συνήθως με τη μορφή δίοδος γερμανίου ή τρανζίστορ συνδεδεμένου με δίοδο. Αποδιαμορφώνει το AM διορθώνοντας το IF. Στην έξοδο του, υπάρχει ένα ισχυρό στοιχείο κυματισμού IF που φιλτράρεται από ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης αντίστασης-πυκνωτή, οπότε παραμένει μόνο το στοιχείο AF, τροφοδοτείται στον ενισχυτή ήχου. Το ηχητικό σήμα φιλτράρεται περαιτέρω για να παρέχει την τάση AGC, όπως σε μια κανονική τροφοδοσία DC.
- Ενισχυτής ήχου: Το δέκατο μπλοκ είναι ο ενισχυτής ήχου. ενισχύει το ηχητικό σήμα και το μεταδίδει στο ηχείο. Μεταξύ του ανιχνευτή και του ενισχυτή ήχου, χρησιμοποιείται ένα ποτενσιόμετρο ελέγχου έντασης.
- Ηχείο: Το τελευταίο μπλοκ είναι το ηχείο (συνήθως 8 ohms, 0,5 W) που εξάγει ήχο στον χρήστη. Το ηχείο συνδέεται μερικές φορές με τον ενισχυτή ήχου μέσω υποδοχής ακουστικών που αποσυνδέει το ηχείο όταν είναι συνδεδεμένα ακουστικά.
Κύκλωμα δέκτη Superheterodyne AM
Τώρα, γνωρίζουμε τη βασική λειτουργικότητα ενός δέκτη Superheterodyne, ας ρίξουμε μια ματιά σε ένα τυπικό διάγραμμα κυκλώματος του Superheterodyne Receiver. Το παρακάτω κύκλωμα είναι ένα παράδειγμα ενός απλού τρανζίστορ ραδιοκυκλώματος που κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας TR830 εξαιρετικά ευαίσθητο τρανζίστορ από τη Sony.
Το κύκλωμα μπορεί να φαίνεται περίπλοκο με την πρώτη ματιά, αλλά αν το συγκρίνουμε με το διάγραμμα μπλοκ που μάθαμε νωρίτερα, γίνεται απλό. Ας χωρίσουμε λοιπόν κάθε τμήμα του κυκλώματος για να εξηγήσουμε τη λειτουργία του.
Κεραία και μίξερ - Το L1 είναι η κεραία ράβδου φερρίτη, σχηματίζει ένα κύκλωμα συντονισμού με μεταβλητό πυκνωτή C2-1 και C1-1 παράλληλα. Η δευτερεύουσα περιέλιξη συνδέεται στη βάση του τρανζίστορ αναμίκτη X1. Το σήμα LO τροφοδοτείται στον πομπό από το LO με C5. Η έξοδος IF λαμβάνεται από τον συλλέκτη από το IFT1, το πηνίο κτυπάται στον συλλέκτη με τρόπο αυτόματου μετασχηματιστή, επειδή εάν το κύκλωμα συντονισμού συνδέθηκε απευθείας μεταξύ του συλλέκτη και της Vcc, το τρανζίστορ θα φορτίσει το κύκλωμα σημαντικά και το εύρος ζώνης θα είναι πολύ υψηλή - περίπου 200kHz. Αυτό το πάτημα μειώνει το εύρος ζώνης στα 30kHz.
LO - Τυπικός ταλαντωτής Armstrong κοινής βάσης, C1-2 συντονίζεται παράλληλα με το C1-1, ώστε η διαφορά των συχνοτήτων LO και RF να είναι πάντα 455kHz. Η συχνότητα LO καθορίζεται από το L2 και τη συνολική χωρητικότητα των C1-2 και C2-2 σε σειρά με C8. Το L2 παρέχει ανατροφοδότηση για ταλαντώσεις από τον συλλέκτη στον πομπό. Η βάση είναι γειωμένη με RF.
Το X3 είναι ο πρώτος ενισχυτής IF. Για να χρησιμοποιήσουμε έναν μετασχηματιστή για να τροφοδοτήσουμε τη βάση ενός ενισχυτή τρανζίστορ, βάζουμε το δευτερεύον μεταξύ της βάσης και της πόλωσης και τοποθετούμε έναν πυκνωτή αποσύνδεσης μεταξύ πόλωσης και δευτερεύοντος μετασχηματιστή για να κλείσει το κύκλωμα για το σήμα. Αυτή είναι μια πιο αποτελεσματική λύση από την τροφοδοσία του σήματος μέσω ενός πυκνωτή ζεύξης στη βάση που συνδέεται απευθείας με αντιστάσεις πόλωσης
Το TM είναι ένας μετρητής ισχύος σήματος που μετρά το ρεύμα που ρέει στον ενισχυτή IF, καθώς τα υψηλότερα σήματα εισόδου προκαλούν περισσότερη ροή μέσω του μετασχηματιστή IF στον δεύτερο ενισχυτή IF, αυξάνοντας το ρεύμα τροφοδοσίας IF που μετρά ο μετρητής. Το C14 φιλτράρει την τάση τροφοδοσίας μαζί με το R9 (εκτός οθόνης), καθώς το RF και το ηλεκτρικό ηλεκτρικό δίκτυο μπορούν να προκληθούν στο πηνίο του μετρητή TM.
Το X4 είναι ο δεύτερος ενισχυτής IF, η προκατάληψη καθορίζεται από τα R10 και R11, C15 γείωση τη βάση για σήματα IF. είναι συνδεδεμένο με το μη αποσυνδεδεμένο R12 για να παρέχει αρνητική ανάδραση προκειμένου να μειωθεί η παραμόρφωση, όλα τα άλλα είναι τα ίδια όπως στον πρώτο ενισχυτή.
D είναι ο ανιχνευτής. Αποδιαμορφώνει το IF και τροφοδοτεί την αρνητική τάση AGC. Οι δίοδοι γερμανίου χρησιμοποιούνται, επειδή η τάση τους προς τα εμπρός είναι δύο φορές χαμηλότερη από τις διόδους πυριτίου, προκαλώντας υψηλότερη ευαισθησία δέκτη και χαμηλότερη παραμόρφωση ήχου / τα R13, C18 και C19 σχηματίζουν ένα φίλτρο ήχου χαμηλής διέλευσης τοπολογίας PI, ενώ το R7 ελέγχει την ισχύ AGC και σχηματίζει ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης με C10 που φιλτράρει την τάση AGC τόσο από το σήμα IF όσο και από το σήμα AF.
Το X5 είναι ο προενισχυτής ήχου, ο R4 ελέγχει την ένταση και το C22 παρέχει αρνητική ανάδραση σε υψηλότερες συχνότητες, παρέχοντας επιπλέον φιλτράρισμα χαμηλής διέλευσης. Το X6 είναι ο οδηγός του σταδίου ισχύος. Τα S2 και C20 σχηματίζουν ένα κύκλωμα ελέγχου τόνου - όταν πατηθεί ο διακόπτης, το C20 στηρίζει υψηλότερες συχνότητες ήχου, ενεργώντας ως ένα ακατέργαστο φίλτρο χαμηλής διέλευσης, αυτό ήταν σημαντικό στα ραδιόφωνα πρώιμου AM, καθώς τα ηχεία είχαν πολύ κακή απόδοση χαμηλής συχνότητας και έλαβαν ήχο " κασσιτερώδης". Αρνητική ανάδραση από την έξοδο εφαρμόζεται στο κύκλωμα εκπομπής του τρανζίστορ προγράμματος οδήγησης.
Το T1 αντιστρέφει τη φάση των σημάτων που έρχονται στη βάση του X7 έναντι της φάσης στη βάση του X8, το T2 μετατρέπει τις τραβές του ρεύματος μισού κύματος κάθε τρανζίστορ σε μια ολόκληρη κυματομορφή και ταιριάζει με την υψηλότερη αντίσταση ενισχυτή τρανζίστορ (200 ohms) στο 8 -ωμ ηχείο. Το ένα τρανζίστορ τραβά το ρεύμα όταν το σήμα εισόδου είναι θετικό σε κυματομορφή και το άλλο όταν το κυματομορφή είναι αρνητικό. Τα R26 και C29 παρέχουν αρνητική ανάδραση, μειώνοντας την παραμόρφωση και βελτιώνοντας την ποιότητα του ήχου και την απόκριση συχνότητας. Τα J και SP συνδέονται με τρόπο που απενεργοποιεί το ηχείο όταν είναι συνδεδεμένα ακουστικά. Ο ενισχυτής ήχου παρέχει ισχύ περίπου 100mW, επαρκής για ένα ολόκληρο δωμάτιο.