Супергетеродинный радиоприёмник — это устройство, ключевой особенностью которого является преобразование принимаемого сигнала в сигнал фиксированной промежуточной частоты. Название происходит от греческого слова «dynamis», означающего «сила», что подчёркивает эффективность данного метода приёма.
История создания
Идея и конструкция первого супергетеродинного приёмника были предложены практически одновременно в 1918 году американским инженером Эдвином Армстронгом и французским изобретателем Люсьеном Леви, что стало важной вехой в развитии радиотехники.
Принцип действия и устройство
Механизм работы основан на преобразовании сигнала радиочастоты в постоянную для данного приёмника промежуточную частоту. На этой фиксированной частоте происходит основное усиление полезного сигнала и эффективное подавление помех. Ключевым преимуществом такой схемы является простота настройки, так как усилитель промежуточной частоты не требует перестройки, а усиление сигнала реализуется достаточно легко.
Сигнал с антенны поступает на вход усилителя высокой частоты, а затем на один из входов смесителя. На второй вход смесителя подаётся сигнал от маломощного локального генератора — гетеродина. Колебательный контур гетеродина перестраивается синхронно с входными контурами. В результате смешения возникают сигналы разностной и суммарной частот. Фильтр выделяет разностный сигнал — ту самую промежуточную частоту, которая затем усиливается, детектируется и преобразуется в звуковой сигнал.
В типичных приёмниках для длинных, средних и коротких волн промежуточная частота составляет 455–465 кГц, а для УКВ-диапазона — 6,5–10,7 МГц.
Проблема зеркального канала и методы её решения
Основным недостатком супергетеродинной схемы является возможность приёма по так называемому зеркальному каналу. Этот мешающий сигнал симметричен полезному относительно частоты гетеродина и может пройти через фильтр промежуточной частоты, создавая помехи в виде свистов и шумов.
Для борьбы с этим эффектом применяются методы двойного или даже тройного преобразования частоты. В таких приёмниках сигнал последовательно преобразуется в первую и вторую (более низкую) промежуточные частоты, что позволяет гораздо эффективнее отфильтровать помехи. Несмотря на возросшую сложность конструкции и наладки, приёмники с многократным преобразованием стали стандартом для профессиональной и высококачественной любительской аппаратуры.
Роль гетеродина
Гетеродин — это ламповый или полупроводниковый генератор малой мощности, создающий вспомогательные колебания для преобразования частоты. Он должен отличаться высокой стабильностью частоты и минимальным уровнем паразитных гармонических колебаний, так как от его качества напрямую зависит чистота принимаемого сигнала.
Структурная схема и настройка
Базовый супергетеродинный приёмник с однократным преобразованием состоит из антенны, входной цепи, усилителя радиочастоты, смесителя, гетеродина, усилителя промежуточной частоты, детектора, усилителя низкой (звуковой) частоты и оконечного устройства (например, громкоговорителя).
Процесс настройки такого приёмника сводится к согласованной перестройке контуров входной цепи, усилителя радиочастоты и гетеродина, что является существенным упрощением по сравнению с другими схемами.
Благодаря своим выдающимся характеристикам — высокой чувствительности, избирательности и стабильности — супергетеродинные радиоприёмники, несмотря на сложность, прочно заняли место основного стандарта как в профессиональной радиосвязи, так и в радиолюбительской практике.