Радиоприёмник — это ключевое устройство для обнаружения радиоволн и преобразования содержащейся в них информации в доступную для человека форму, будь то звук, текст или изображение.
Принцип работы и основные компоненты
Процесс начинается с антенны, которая улавливает радиоволны от множества передатчиков одновременно. В проводнике антенны эти волны создают (индуцируют) слабые электрические колебания радиочастоты. Поскольку сигналов много, первостепенная задача приёмника — выделить именно нужный. Эту функцию избирательности выполняет колебательный контур, который можно настроить на определённую длину волны (подробнее о принципах радиосвязи см. Радио). Контур резонирует — то есть его колебания становятся максимальными — только при совпадении частоты пришедшего сигнала с его собственной частотой. Таким образом, он действует как электрический фильтр, «отсеивая» помехи и соседние станции.
После выделения нужного сигнала радиоприёмник выполняет несколько последовательных операций, по сути обратных тем, что происходят в радиопередатчике:
- Усиление радиочастоты: Слабый принятый сигнал усиливается с помощью усилителя.
- Детектирование: Специальный элемент — детектор — извлекает из модулированных высокочастотных колебаний полезный низкочастотный сигнал (например, звук).
- Усиление звуковой частоты: Полученный звуковой сигнал также усиливается.
- Преобразование в информацию: Усиленный сигнал подаётся на конечное устройство — динамик, телеграфный аппарат и т.д.
Типы радиоприёмников: прямое усиление и супергетеродин
Существует две основные архитектуры приёмников. Более простая — приёмники прямого усиления, где высокочастотный сигнал после настройки контуром просто усиливается и сразу подаётся на детектор.
Современным и более эффективным стандартом является супергетеродинный приёмник. Его название происходит от латинского «super» (сверх) и греческих «heteros» (другой) и «dynamis» (сила). Главное его отличие — преобразование принятого сигнала в колебания постоянной промежуточной частоты (ПЧ). Для этого в схему добавлены два ключевых элемента: генератор (гетеродин), создающий собственные колебания, и смеситель. В смесителе, выполненном на транзисторах или лампах, сигнал от антенны «смешивается» с сигналом гетеродина. В результате возникает новый сигнал с фиксированной промежуточной частотой, равной разности исходных частот.
Для сохранения постоянства ПЧ при перестройке на другую станцию конденсаторы настройки входного контура и контура гетеродина имеют общую ось. Это обеспечивает синхронное изменение их частот, а их разница (ПЧ) остаётся неизменной. Далее сигнал ПЧ усиливается, детектируется и преобразуется в звук так же, как и в приёмнике прямого усиления.
Преимущества супергетеродина — значительно более высокая чувствительность (способность принимать слабые сигналы) и избирательность (селективность), то есть умение чётко отделять нужную станцию от близких по частоте. Благодаря этим качествам вся современная серийная радиоприёмная аппаратура строится по супергетеродинной схеме.