En superheterodyne mottaker bruker signalblanding for å konvertere inngangsradiosignalet til en jevn mellomfrekvens (IF) som lettere kan arbeides med enn det originale radiosignalet som har en annen frekvens, avhengig av kringkastingsstasjonen. IF-signalet forsterkes deretter av en stripe IF-forsterkere og mates deretter inn i en detektor som sender ut lydsignalet til en lydforsterker som driver høyttaleren. I denne artikkelen vil vi lære om funksjonen til en Superheterodyne AM-mottaker eller superhet for kort ved hjelp av et blokkdiagram.
De fleste AM-mottakere som er funnet i dag er av superheterodynetypen fordi de tillater bruk av høye selektivitetsfiltre i deres Intermediate Frequency (IF) trinn, og de har høy følsomhet (interne ferrittstangantenner kan brukes) på grunn av filtrene i IF-trinnet som hjelper dem med å kvitte seg med uønskede RF-signaler. Dessuten gir IF-forsterkerstripen høy forsterkning, god sterk signalrespons på grunn av bruken av automatisk forsterkningskontroll i forsterkere og enkel betjening (kontrollerer bare volum, strømbryter og innstillingsknappen).
Blokkdiagram over Superheterodyne AM-mottaker
For å forstå hvordan det fungerer, la oss ta en titt på Superheterodyne AM Receiver Block Diagram som er vist nedenfor.
Som du kan se, har blokkdiagrammet 11 forskjellige trinn, hvert trinn har en spesifikk funksjon som forklares nedenfor
- RF-filter: Den første blokken er ferrittstangantennespolen og variabel kondensatorkombinasjon, som tjener to formål - RF induseres i spolen og den parallelle kondensatoren styrer resonansfrekvensen til den, ettersom ferrittantenner får det beste når resonansfrekvensen til spolen og kondensatoren er lik stasjonens bærefrekvens - på denne måten fungerer den som et inngangsfilter til mottakeren.
- Heterodyne Local Oscillator: Den andre blokken er heterodyne, også kjent som den lokale oscillatoren (LO). Frekvensen til lokaloscillatoren er innstilt, så enten summen eller forskjellen på RF-signalets frekvens og LO-frekvensen er lik IF brukt i mottakeren (vanligvis rundt 455 kHz).
- Mikser: Den tredje blokken er mikseren, RF-signalet og LO-signalet mates til mikseren for å produsere ønsket IF. Blandere som finnes i vanlige AM-mottakere, sender ut summen, forskjellen mellom LO og RFs frekvenser og LO- og RF-signalene selv. Oftest i enkle transistorradioer er heterodyne og mikser laget med en transistor. I mottakere av høyere kvalitet og de som bruker dedikerte integrerte kretser, for eksempel TCA440, er disse trinnene adskilte, noe som gir mer følsom mottakelse på grunn av at mikseren kun gir ut sum- og differansefrekvenser. I en transistor LO-mikser fungerer transistoren som en vanlig Armstrong-oscillator, og RF hentet fra en spole viklet på ferritstangen, atskilt fra resonanskretsens spole, blir matet til basen.Ved frekvenser som er forskjellige fra resonansfrekvensen til antenneresonanskretsen, har den lav impedans, slik at basen forblir jordet for LO-signalet, men ikke for inngangssignalet, på grunn av at antennekretsen er av parallell resonanttype (lav impedans ved forskjellige frekvenser fra resonans, nesten uendelig impedans ved resonansfrekvensen).
- Første IF-filter: Den fjerde blokken er det første IF-filteret. I de fleste AM-mottakere er det en resonanskrets plassert i samleren til miksertransistoren med resonansfrekvensen lik IF-frekvensen. Hensikten er å filtrere av alle signaler med en frekvens som er forskjellig fra IF-frekvensen, fordi disse signalene er uønskede miksprodukter og ikke bærer lydsignalet til stasjonen vi vil høre på.
- Første IF-forsterker: Den femte blokken er den første IF-forsterkeren. Gevinst på 50 til 100 i hvert IF-trinn er vanlig hvis forsterkningen er for høy, forvrengning kan finne sted, og hvis forsterkningen er for høy, hvis IF-filtre er for nær hverandre og ikke ordentlig skjermet, kan parasittisk svingning finne sted. Forsterkeren styres av AGC (Automatic Gain Control) spenning fra demodulatoren. AGC senker forsterkningen av scenen, noe som får utgangssignalet til å være omtrent det samme, uavhengig av inngangssignalets amplitude. I transistor AM-mottakere mates AGC-signalet oftest til basen og har en negativ spenning - i NPN-transistorer som trekker basisspenningsspenningen lavere, reduserer forsterkningen.
- Andre IF-filter: Den sjette blokken er det andre IF-filteret, akkurat som det første, er det en resonanskrets plassert i transistorens kollektor. Den lar bare signaler fra IF-frekvensen - forbedrer selektiviteten.
- Andre IF-forsterker: Den syvende blokken er den andre IF-forsterkeren, den er praktisk talt den samme som den første IF-forsterkeren, bortsett fra at den ikke styres av AGC, siden den har for mange AGC-kontrollerte trinn, øker forvrengningen.
- Tredje IF-filter: den åttende blokken er det tredje IF-filteret, akkurat som det første og det andre er en resonanskrets plassert i transistorens kollektor. Den lar bare signaler fra IF-frekvensen - forbedrer selektiviteten. Den mater IF-signalet til detektoren.
- Detektor: Den niende blokken er detektoren, vanligvis i form av en germaniumdiode eller en diodekoblet transistor. Den demodulerer AM ved å rette på IF. På utgangen er det en sterk IF-ringkomponent som blir filtrert ut av et motstandskondensator lavpasfilter, så bare AF-komponent gjenstår, den blir matet til lydforsterkeren. Lydsignalet blir videre filtrert for å gi AGC-spenningen, som i en vanlig likestrømforsyning.
- Audioforsterker: Den tiende blokken er lydforsterkeren; det forsterker lydsignalet og sender det til høyttaleren. Mellom detektoren og lydforsterkeren brukes et volumkontrollpotensiometer.
- Høyttaler: Den siste blokken er høyttaleren (vanligvis 8 ohm, 0,5 W) som sender ut lyd til brukeren. Høyttaleren er noen ganger koblet til lydforsterkeren gjennom en hodetelefonkontakt som kobler fra høyttaleren når hodetelefonene er koblet til.
Superheterodyne AM-mottakerkrets
Nå vet vi den grunnleggende funksjonaliteten til en Superheterodyne-mottaker, la oss ta en titt på et typisk kretsskjema for Superheterodyne-mottaker. Kretsen nedenfor er et eksempel på en enkel transistorradiokrets konstruert ved hjelp av TR830 superfølsom transistor fra Sony.
Kretsen kan virke komplisert ved første blikk, men hvis vi sammenligner den med blokkdiagrammet som vi lærte tidligere, blir det enkelt. Så la oss dele hver del av kretsen for å forklare hvordan den fungerer.
Antenne og mikser - L1 er ferritstangantennen, den danner en resonanskrets med C2-1 og C1-1 variabel kondensator parallelt. Sekundærviklingen kobles til basen av miksertransistoren X1. LO-signalet mates til senderen fra LO av C5. Utgang IF blir tatt fra kollektoren av IFT1, spolen tappes på kollektoren på en automatisk transformator måte, for hvis resonanskretsen ble koblet direkte mellom kollektoren og Vcc, ville transistoren laste kretsen betydelig og båndbredden ville være for høy - rundt 200 kHz. Denne tapping reduserer båndbredden til 30 kHz.
LO - Standard vanlig Armstrong-oscillator, C1-2 er innstilt ved siden av C1-1 slik at forskjellen mellom LO- og RF-frekvensene alltid er 455kHz. LO-frekvensen bestemmes av L2 og den totale kapasitansen til C1-2 og C2-2 i serie med C8. L2 gir tilbakemelding for svingninger fra samleren til emitteren. Basen er RF-jordet.
X3 er den første IF-forsterkeren. For å bruke en transformator for å mate basen til en transistorforsterker, setter vi sekundæren mellom basen og forspenningen og setter en frakoblingskondensator mellom forspenning og transformator sekundær for å lukke kretsen for signalet. Dette er en mer effektiv løsning enn å mate signalet gjennom en koplingskondensator til basen som er koblet direkte til forspenningsmotstander
TM er en signalstyrkemåler som måler strøm som strømmer inn i IF-forsterkeren, ettersom høyere inngangssignaler får mer strøm til å strømme gjennom IF-transformatoren til den andre IF-forsterkeren, og øker IF-forsyningsstrømmen som måleren måler. C14 filtrerer forsyningsspenningen sammen med R9 (utenfor skjermen), ettersom RF og elektrisk nettbrumm kan induseres i spolen til TM-måleren.
X4 er den andre IF-forsterkeren, forspenning er fast satt av R10 og R11, C15 jorder basen for IF-signaler; den er koblet til den ufrakoblede R12 for å gi negativ tilbakemelding for å redusere forvrengning, alt annet er det samme som i den første forsterkeren.
D er detektoren. Den demodulerer IF og forsyner den negative AGC-spenningen. Germanium-dioder brukes på grunn av at deres fremoverspenning er to ganger lavere enn silisiumdioder, noe som forårsaker høyere mottakersensitivitet og lavere lydforvrengning / R13, C18 og C19 danner et PI-topologi lavpassfilter, mens R7 styrer AGC-styrke og danner et lavpassfilter med C10 som filtrerer AGC-spenningen fra både IF- og AF-signalet.
X5 er lydforforsterkeren, R4 styrer volumet og C22 gir negativ tilbakemelding ved høyere frekvenser, og gir ekstra lavpasfiltrering. X6 er driveren av kraftstadiet. S2 og C20 danner en tonekontrollkrets - når bryteren trykkes C20 begrunner høyere lydfrekvenser, fungerer som et grovt lavpassfilter, var dette viktig i AM-radioer tidlig, siden høyttalere hadde veldig dårlig lavfrekvensytelse og mottatt lyd hørtes ut " tinny ”. Negativ tilbakemelding fra utgangen påføres emitterkretsen til drivertransistoren.
T1 inverterer fasen av signaler som kommer til basen av X7 versus fasen ved basen av X8, T2 snur halvbølgestrømmen til hver transistor tilbake til en hel bølgeform og samsvarer med den høyere transistorforsterkerimpedansen (200 ohm) til 8 -ohm høyttaler. Den ene transistoren trekker strøm når inngangssignalet er ved positiv bølgeform, og den andre når bølgeformen er negativ. R26 og C29 gir negativ tilbakemelding, reduserer forvrengning og forbedrer lydkvaliteten og frekvensresponsen. J og SP er koblet sammen på en måte som slår av høyttaleren når hodetelefonene er koblet til. Lydforsterkeren gir rundt 100 mW strøm, tilstrekkelig for et helt rom.