Контрольные вопросы

1. Какие колебания называются амплитудно-модулированными?

2. Для чего модулируют передаваемый радиосигнал?

3. Каков физический смысл коэффициента модуляции? От каких параметров он зависит?

4. В каких пределах может изменяться коэффициент модуляции? Почему?

5. Каков спектр амплитудно-модулированных колебаний при тональной модуляции? Какова должна быть ширина канала связи при амплитудной модуляции?

6. В каких параметрах АМ сигнала содержатся сведения о сигнале сообщения?

7. В чём заключается процесс преобразования частоты?

8. Чем вызвана необходимость преобразования частоты принимаемых сигналов?

9. Каков спектральный состав тока при диодном преобразовании частоты?

10. Почему частота гетеродина выбирается большей, чем частота принимаемого сигнала?

11. В чем заключается процесс умножения частоты? Как называются сигналы на выходе умножителя частоты?

Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Схема установки с краткой характеристикой её элементов.

3. Таблицы наблюдений, осциллограммы, результаты расчётов и графики.

4. Краткие ответы на контрольные вопросы.

5. Краткие выводы.

Лабораторная работа 9 Исследование супергетеродинного приемника

Цели работы: 1. Знакомство с принципиальной схемой супергетеродинного приемника.

2. Исследование прохождения амплитудно-модулированного сигнала по тракту приемника.

3. Овладение навыками измерения основных параметров приемника.

Оборудование: 1. Супергетеродинный приемник.

2. Генератор высокой частоты Г4-18.

3. Электронный частотомер РЧ3-07-0002.

4. Электронный осциллограф С1-65.

5. Электронный вольтметр В7-35.

6. Соединительные провода.

Рекомендательный библиографический список: [4], Гл.1: §§ 1.1–1.3, 1.5, 1.6; Гл.8: §§ 8.1–8.4; [5], Гл.8: §§ 8.1–8.5; Гл.1: §§ 1.1–1.3, 1.6, 1.7.

Основное назначение радиоприемника – выделение из совокупности радиосигналов, принимаемых антенной, электромагнитных колебаний высокой частоты одной какой-либо радиостанции, преобразование их в электрический сигнал, соответствующий передаваемому сообщению, и воспроизведение этого сообщения. Чаще всего более употребительным является приемник с преобразованием частоты, называемый супергетеродинным. Структурная схема супергетеродинного приемника показана на рис. 9.1.

На рисунке: УРЧ – усилитель радиочастоты; См – смеситель; Г – гетеродин; УПЧ – усилитель промежуточной частоты; Д – детектор; УЗЧ – усилитель звуковой частоты.

Особенностью супергетеродинного приемника является преобразование несущей частоты принимаемого сигнала в постоянную для данного приемника промежуточную частоту, на которой производится основное усиление, фильтрация и детектирование сигнала.

Первым элементом приемника является входная цепь или входное устройство, через которое радиосигнал передается из антенны к первому активному элементу (например, биполярному транзистору). Далее радиосигнал усиливается одним или несколькими каскадами усиления радиочастотных колебаний – УРЧ, после чего он поступает на преобразователь частоты, состоящий из смесителя (См) и маломощного самовозбуждающегося генератора гармонических колебаний – гетеродина (Г). Назначение преобразователя частоты состоит в том, чтобы преобразовать частоту принимаемого радиосигнала в промежуточную частоту без искажения модуляции, т.е. преобразовать радиосигнал в сигнал промежуточной частоты.

После преобразователя частоты сигнал промежуточной частоты поступает в усилитель промежуточной частоты (УПЧ) – один из основных элементов супергетеродинного приемника. УПЧ является избирательным полосовым усилителем, имеющим узкую полосу пропускания с центральной частотой, равной промежуточной.

Благодаря постоянству настройки контуров промежуточной частоты, можно использовать в УПЧ большое число контуров промежуточной частоты и получить близкую к прямоугольной форму амплитудно-частотной характеристики УПЧ. Это обстоятельство улучшает избирательные свойства приемника. Возможность использования многих контуров позволяет увеличивать число каскадов УПЧ для получения нужного усиления и, следовательно, повышения чувствительности приемника. Из-за постоянства настройки контуров характеристики УПЧ не меняются при настройке приемника на разные частоты.

После усиления в УПЧ радиосигнал поступает на вход детектора (Д), в котором из амплитудно-модулированного сигнала выделяется управляющий сигнал, несущий полезную информацию. В бытовых супергетеродинных приемниках управляющие сигналы имеют частоты звукового диапазона. Эти сигналы усиливаются усилителем звуковой частоты (УЗЧ) и воспроизводятся, например, громкоговорителем (Гр).

Недостатком супергетеродинных приемников является наличие дополнительных каналов приема. Наиболее существенный из них – зеркальный. Наличие зеркального канала обусловлено тем, что промежуточная частота равна абсолютной разности между частотой гетеродина и частотой радиосигнала. Поэтому приемник может одновременно принимать радиосигналы с двумя разными несущими частотами, расположенными симметрично по отношению к частоте гетеродина: одна из них меньше частоты гетеродина на величину промежуточной частоты, а другая больше частоты гетеродина на ту же величину.

Такие радиосигналы после преобразования создают сигналы с одинаковыми промежуточными частотами, и их частотное разделение в УПЧ невозможно. Если один из сигналов является полезным, то другой мешает его приему.

Недостатком супергетеродинного приемника является также возможность постоянного приема помехи с частотой, равной или близкой к промежуточной частоте. Если такая помеха действует на входе преобразователя частоты, то она может пройти через него без преобразования частоты и далее усиливаться в УПЧ.

Основными характеристиками радиоприемника являются чувствительность, избирательность, помехоустойчивость, качество воспроизведения сигналов, диапазон рабочих частот и выходные параметры (номинальная выходная мощность, нормальная выходная мощность, диапазон воспроизводимых частот).

Для супергетеродинных приемников различают три вида избирательности, измеряющихся в децибелах (дБ):

• по соседнему каналу, т.е. относительно станции, работающей на частоте, которая отстоит от частоты принимаемой станции, например, в диапазонах длинных, средних и коротких радиоволн на ±10 кГц. Избирательность по соседнему каналу показывает, во сколько раз ухудшается чувствительность приемника при расстройке его входного контура относительно частоты входного сигнала на ±10 кГц;

• по зеркальному каналу, т.е. относительно станции, работающей на частоте, которая отстоит от частоты принимаемой станции на удвоенную промежуточную частоту;

• по отношению к станции, работающей на частоте, близкой к промежуточной.