Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиоприем

 Комментарии к статье

Для приема телеграфных и однополосных сигналов радиолюбители-коротковолновики в последние годы часто используют так называемые приемники прямого преобразования. В отличие от супергетеродинов, в них нет тракта ПЧ и детектора - имеется лишь преобразователь частоты, переносящий спектр принимаемого сигнала высокой частоты непосредственно в область звуковых частот (иначе говоря, фильтрация и основное усиление сигнала происходят на низких частотах). Благодаря этому приемник прямого преобразования оказывается намного проще супергетеродинного как в изготовлении, так и в налаживании. Высокие чувствительность и селективность, свойственные супергетеродинам, легко получаются при использовании современных малошумящнх транзисторов (уровень создаваемых ими шумов, приведенный ко входу усилителя НЧ, может составлять 0,1...0,2 мкВ) и достаточно простых, но эффективных фильтров нижних частот (ФНЧ). К этому добавляется "естественная" селективность человеческого слуха, телефонов (громкоговорителей), чувствительность которых падает с ростом частоты. Указанные достоинства приемников прямого преобразования все чаще привлекают к себе внимание конструкторов радиовещательной аппаратуры.

Однако обычный приемник прямого преобразования не может демодулировать AM и ЧМ сигналы. Дело в том, что его смеситель не детектирует принятых колебаний, а преобразует их частоту. Поэтому при настройке, например, на частоту радиостанции, ведущей передачу с AM, вначале слышен свист (биения несущей с колебаниями гетеродина), тон которого понижается по мере уменьшения разности частот сигнала и гетеродина. Разобрать передачу в этих условиях почти невозможно. При более точной настройке тон биений с частотой F становится очень низким, неслышимым, однако передачи сопровождается периодическими изменениями громкости с частотой 2F. Происходит это оттого, что фазе колебаний гетеродина непрерывно изменяется относительно фазы принятого сигнала. При совпадении фаз громкость передачи нормальная, при разности их 90° или 270° - она падает до нуля, при сдвиге на 180° - сигнал возникает вновь, но полярность его меняется на обратную. Дело здесь в биениях двух боковых полос AM сигнала, которые, будучи преобразованы в звуковую частоту, то складываются, то вычитаются на выходе смесителя.

При частотной модуляции частота сигнала изменяется в такт со звуковыми колебаниями в пределах от fс-Δf до fс+Δf (fс - частота несущей, Δf - девиация частоты передатчика). Частота биений F на выходе смесителя приемника прямого преобразования в этом случае даже при точной настройке не остается постоянной - она изменяется от 0 до Δf. - поэтому разобрать передачу вообще невозможно.

Хорошее качество приема AM и ЧМ сигналов получается при синхронизации колебания гетеродина с несущей частотой сигнала, что можно сделать несколькими способами. Проще всего - использовать явление захвата колебаний гетеродина несущей сигнала. Для этого часть напряжения сигнала из входной цепи или с выхода усилителя ВЧ вводят в контур гетеродина. Полосу захвата определяют по формуле 2Δfз=fcUc/QUг (fс - частота сигнала, совпадающая с частотой гетеродина, Uc - вводимое напряжение сигнала, Q - добротность контура гетеродина, Uг - напряжение на нем). Устанавливать ее (регулируя вводимое в контур напряжение сигнала) следует минимально необходимой для уверенной синхронизации (примерно 200...400 Гц). Это повышает помехоустойчивость приемника, уменьшая вероятность проникания помех через цепь синхронизации. При добротности контура Q = 35, напряжении Uг = 0,1 В и полосе захвата 2Δfз = 400 Гц напряжение синхронизации в диапазоне СВ (на частоте 1400 кГц) составляет около 1 мВ, в диапазоне KB (14 МГц) - около 100 мкВ.

Более сложные и совершенные синхронные приемники содержат систему фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Описанию таких приемников были посвящены статьи [1,2].

Существуют и другие способы приема модулированных сигналов с помощью приемника прямого преобразования Предложены они давно, но, вероятно, из-за малой известности распространения пока не получили. Цель настоящей статьи - привлечь внимание энтузиастов народной лаборатории к асинхронным приемникам с тем, чтобы на практике решить проблему их применения в любительской радиосвязи и для радиовещательного приема.

Простейший способ детектирования AM колебаний в приемнике прямого преобразования сводится к тому, что его расстраивают на 2...3 кГц относительно несущей, а на выходе включают двухполупериодный детектор, как показано на рис. 1. Здесь U1 - смеситель, G1 - гетеродин, Z1 - ФНЧ, А1 - усилитель НЧ. На выходе последнего образуется сигнал биений частоты 2...3 кГц. модулированный по амплитуде передаваемой информацией. Через разделительный конденсатор С1 этот сигнал поступает на детектор (V1 - V4). На его выходе выделяется пульсирующее с удвоенной частотой биений напряжение, огибающая которого изменяется по закону модуляции принимаемого сигнала. В результате в головных телефонах слышны и радиопередача, и непрерывный свист с удвоенной частотой биений (4...6 кГц), несколько ослабленный блокировочным конденсатором С2. Избавиться от этой помехи можно, включив между выходом детектора и телефонами ФНЧ с частотой среза около 3 кГц.

Рис. 1

Приемник по рассмотренной функциональной схеме (по существу, супергетеродин с очень низкой - равной частоте биений - ПЧ) пригоден дли экспериментов, но не годится для радиовещательного приема, так как из-за большой расстройки, которая не может быть менее 1,6 кГц, полоса пропускания тракта не совпадает со спектром сигнала, а это ухудшает помехоустойчивость и приводит к искажениям. Задача приема AM сигналов, как теперь ясно, состоит в том. чтобы выделить огибающую при очень низкой, лежащей в звуковом диапазоне, частоте "несущей", причем колебания последней необходимо подавить. Такое возможно в приемнике с двумя так называемыми квадратурными каналами НЧ, сигналы в которых сдвинуты по фазе на 90°. В этом случае после двухполупериодного детектирования квадратурных сигналов получатся одинаковые пульсирующие (также с удвоенной частотой) напряжения, но сами пульсации окажутся противофазными (при удвоении частоты фазовый сдвиг также удваивается), и от них можно избавиться простым суммированием продетектированных сигналов.

Структурная схема такого приемника AM сигналов приведена на рис. 2 [3]. Он содержит две смесителя - U1 и U2. Напряжение гетеродина G1 подводится к ним через высокочастотный фазовращатель U3, создающий сдвиг фаз 90°. В каждом канале приемника имеется ФНЧ (Z1 и Z2), усилитель НЧ (A1 и А2) и двухполупериодный детектор - квадратор (двухполупериодный детектор, работающий в режиме квадратичного детектирования, выполняет операцию возведения в квадрат, поэтому его еще называют квадратором) U4 и U5. Сигналы с выходов детекторов поступают в суммирующее устройство U6.

Рис. 2

Часть приемника, состоящую из детекторов U4, U5 и сумматора U6, можно выполнить по схеме, показанной на рис. 3. Балансируют детекторы (добиваются подавления биений частотой F = fc-fг) подстроечными резисторами R1 и R2. Продетектированные сигналы складываются в первичной обмотке трансформатора Т1, который при желании можно заменить ОУ.

Рис. 3

Степень подавления сигнала частотой 2F зависит от балансировка каналов и погрешности установки фазового сдвига. При разбалансе усиления в каналах +-1 % и ошибке в установке фазового сдвига +-1° оно достигает 40 дБ. Такое подавление достаточно для радиосвязи и радиовещательного приема а условиях слабых сигналов или помех Для высококачественного же приема оно должно быть не менее 60 дБ, что, естественно, требует уменьшения погрешности регулировки на порядок.

Простейший способ приема ЧМ сигналов по существу, не отличается от описанного для AM сигналов (см. рис. 1). Разница лишь в том, что емкость разделительного конденсаторе С1 в данном случае должна быть небольшой (чтобы обеспечить дифференцирование сигнала перед детектированием). При этом условии продетектированное напряжение будет пропорционально частоте биений между принимаемым сигналом и колебаниями гетеродина. Подобный способ приема ЧМ сигналов использован в известных устройствах с низкой ПЧ и детектором, работающим по принципу счетчика импульсов |4| Недостаток способа - наличие низкочастотного зеркального канала, что расширяет полосу приемника вдвое по сравнению с необходимой.

Асинхронный приемник ЧМ сигналов с квадратурными каналами [5] содержит ту же входную часть, что и устройство для приема AM колебаний, но сигналы с выходов усилителей НЧ А1 и А2 подаются на устройство обработки, структурная схема которого изображена на рис. 4. Оно состоит из дифференцирующих цепей U7 и U8, перемножителей U9, U10 и вычитающего устройства A3 (нумерация элементов схемы продолжает начатую на рис. 2). Полосу пропускания фильтров Z1, Z2 берут в этом случае соответствующей максимальной девиации Δfmax ЧМ сигнала (50 кГц - в радиовещании и 6...12 кГц - в радиосвязи) или несколько большей. Постоянную времени дифференцирующих цепей выбирают из тех же соображений: RC=(0,5....0,7)/ 2πΔfmax. В качестве перемножителей можно использовать кольцевые диодные смесители или интегральные микросхемы, в качестве вычитающего устройства - дифференциальный усилитель.

Рис. 4

Рассмотрим работу приемника. Предположим, что сигнал S2 отстает от сигнала S1, на 90°. В этом случае продифференцированный сигнал S'2 совпадает по фазе с сигналом S1, а его амплитуда пропорциональна частоте F. На выходе перемножителя U10 появляются положительное напряжение, пропорциональное этой частоте, и ее вторая гармоники. Аналогичные процессы протекают и в перемножителе U9, но так как продифференцированный сигнал и сигнал S2 противофазны, на его выходе появляется напряжение отрицательной полярности. В вычитающем устройстве A3 вторые гармоники взаимно компенсируются. Изменение знака расстройки частоты сигнала относительно частоты колебаний гетеродине изменяет фазу сигнала S2 на 180° при fc>fг фаза сигнала S2 равна -90° (в смесителе U2 частота и фаза колебаний гетеродина вычитаются соответственно из частоты и фазы сигнала), а при fc<fг составляет +90°. При этом, естественно, изменяется полярность напряжений на выходах перемножителей, а следовательно, и знак выходного напряжения.

Дискриминационная кривая приемника (зависимость выходного напряжения от расстройки) показана на рис. 5. Ее "нуль" соответствует точной настройке гетеродина на частоту несущей сигнала. Обеспечить хорошее подавление биений с частотой F и ее гармоник в рассматриваемом приемнике легче, так как помеха может прослушиваться лишь при F<Fв (эта область на рис. 5 заштрихована), когда выходное напряжение меньше максимального в число раз, рваное Δfmax/Fв. Во столько же раз возрастает и подавление помехи по сравнению с приемником AM сигналов при одинаковой точности балансировки.

Рис. 5

Асинхронные приемники прямого преобразования с квадратурными каналами имеют определенные преимущества по сравнению с супергетеродинами. В них, например, легко достигается высокая селективность - эффект, эквивалентный применению трех контурного ФСС в тракте ПЧ супергетеродина, обеспечивается простым П-образным ФНЧ, состоящим из одной катушки и двух конденсаторов. Если же для фильтрации применить активные RC-фильтры, то число катушек в приемнике вообще можно свести к минимуму. Главное же достоинство таких приемников а том, что все усиление и вся обработка сигнала происходят на низких частотах, где можно широко использовать интегральные микросхемы, не принимая каких-либо особых мер по экранированию и развязке каскадов. К недостаткам следует отнести некоторую сложность схем (впрочем, идут же на двойное усложнение тракта в стереофонических системах!) и, возможно, несколько худшее, чем при традиционных способах, качество приема при недостаточно тщательной балансировке каналов.

В заключение интересно отметить, что добавление к приемнику AM сигналов (рис. 2) устройства, выполненного по структурной схеме на рис. 4, превращает его в устройство для приема сигналов как с AM, так и с ЧМ, а введение дополнительного низкочастотного фазовращателя - в однополосный приемник [6].

Литература

1. Любарский С. Синхронный AM детектор. - Радио. 1979, М 10. с. 31.
2. Поляков В. ЧМ детектор с ФАПЧ приемника прямого преобразования - Радио, 1978, № 11, с. 41.
3. Патент США: класс 329.50, № 3792364 от 12.02. 1974 г.
4. Терентьев Р. Транзисторный УКВ блок. - Радио. 1971, № 2, с. 47.
5. Патент Великобритании: класс Н3А. № 1173977 от 23.11.1966 г.
6. Патент США: класс 329.50, № 2943193 от 13.06.1960 г.

Автор: В.Поляков, г.Москва

Смотрите другие статьи раздела Радиоприем.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива Дроны нового класса Dragonfly Pictures 10.10.2020 Компания Dragonfly Pictures Inc. (DPI) разработала дроны нового класса - привязные дроны, сохраняющие неизменное (стационарное) положение (hover-in-place) относительно морского судна или другого транспортного средства, оснащенного базовой станцией. В отличие от мультикоптеров (мультироторных дронов, или коптеров) с батарейным питанием, которые требуют замены батареи каждые 20 мин, привязные дроны получают электропитание по кабелю, подключенному к базовой станции. Благодаря такой возможности эти устройства могут функционировать в полете в течение многих часов и даже дней. Привязные коптеры отслеживают и сопровождают мобильные платформы - морские корабли, суда, грузовики и другие наземные транспортные средства. По сравнению с дронами с фиксированными крыльями у новых коптеров имеется несколько преимуществ, к которым относятся вертикальный взлет и посадка. Этим дронам не требуется посадочная полоса, пусковой стол или ремонтно-восстановительное оборудование. В отличие от дронов-дирижаблей, новые коптеры непрерывно сохраняют стационарное положение даже в условиях турбулентности и быстрого порывистого ветра Особое преимущество UMAR-дронов в том, что они способны безотказно работать свыше 400 ч в беспосадочном режиме на высоте до 500 футов благодаря непрерывной подаче электропитания по кабелю. Однако проектирование этой схемы связано с существенными трудностями. Напряжение питания, которое подается с корабля на коптер, должно быть как можно более высоким, чтобы минимизировать ток, что позволяет использовать минимально тонкий и легкий кабель. Такой дрон очень мобилен, а его полезная нагрузка высока.

Другие интересные новости:

▪ Беспроводные наушники Edifier HECATE G2

▪ Водная замена литий-ионным аккумуляторам

▪ Миниатюрные антенные переключатели для мобильных телефонов

▪ Датчики видимого и инфракрасного изображений в одном чипе

▪ Синхронизация бортового компьютера автомобиля с iPhone и часами Apple Watch

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Технологии радиолюбителя. Подборка статей

▪ статья Промывание мозгов. Крылатое выражение

▪ статья Чем запрещено украшать свою внешность персоналу Дисней-парка? Подробный ответ

▪ статья Зоотехник. Должностная инструкция

▪ статья Пробник для проверки радиоаппаратуры. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Платки в воздухе. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026