Superheterodinski sprejemnik uporablja mešanje signalov za pretvorbo vhodnega radijskega signala v stalno vmesno frekvenco (IF), s katero je mogoče lažje delati kot z originalnim radijskim signalom, ki ima drugačno frekvenco, odvisno od radiodifuzne postaje. Signal IF se nato ojača s trakom ojačevalnikov IF in nato vstavi v detektor, ki odda zvočni signal v zvočni ojačevalnik, ki napaja zvočnik. V tem članku bomo s pomočjo blokovnega diagrama spoznali delovanje sprejemnika Superheterodyne AM ali na kratko superheta.
Večina AM sprejemnikov, ki jih danes najdemo, je superheterodinskega tipa, ker omogočajo uporabo visoko selektivnih filtrov v njihovih stopnjah vmesne frekvence (IF) in imajo visoko občutljivost (lahko se uporabljajo notranje antene iz feritnih palic) zaradi filtrov v fazi IF, ki jim pomaga pri odpravljanju neželenih RF signalov. Tudi ojačevalni pas IF zagotavlja visok ojačanje, dober močan odziv signala zaradi uporabe samodejnega nadzora ojačitve v ojačevalnikih in enostavnosti upravljanja (nadzoruje samo glasnost, stikalo za vklop in gumb za nastavitev).
Blokovni diagram sprejemnika Superheterodyne AM
Da bi razumeli, kako deluje, si oglejmo blokovni diagram Superheterodyne AM sprejemnika, ki je prikazan spodaj.
Kot lahko vidite, ima blok diagram 11 različnih stopenj, vsaka stopnja ima določeno funkcijo, ki je pojasnjena v nadaljevanju
- RF filter: prvi blok je kombinirana tuljava feritne antene in spremenljiv kondenzator, ki ima dva namena - RF se inducira v tuljavo in vzporedni kondenzator nadzoruje njeno resonančno frekvenco, saj feritne antene prejmejo najboljše, ko resonančna frekvenca tuljava in kondenzator sta enaka nosilni frekvenci postaje - na ta način deluje kot vhodni filter sprejemnika.
- Heterodinski lokalni oscilator: Drugi blok je heterodin, znan tudi kot lokalni oscilator (LO). Frekvenca lokalnega oscilatorja je nastavljena, tako da je vsota ali razlika frekvence RF signala in LO frekvence enaka IF, ki se uporablja v sprejemniku (običajno okoli 455 kHz).
- Mešalnik: Tretji blok je mešalnik, RF signal in LO signal se dovajajo v mešalnik, da tvorijo želeni IF. Mešalniki, ki jih najdemo v običajnih sprejemnikih AM, oddajajo vsoto, razliko frekvenc LO in RF ter LO in RF signale sami. Najpogosteje v preprostih tranzistorskih radijskih sprejemnikih so heterodin in mešalnik narejeni z enim tranzistorjem. V kakovostnejših sprejemnikih in tistih, ki uporabljajo namenska integrirana vezja, kot je TCA440, so te stopnje ločene, kar omogoča bolj občutljiv sprejem zaradi mešalnika, ki oddaja samo vsoto in razlike frekvenc. V enem tranzistorskem LO-mešalniku tranzistor deluje kot Armstrongov oscilator s skupno bazo in RF, vzet iz tuljave, navite na feritni palici, ločeno od tuljave resonančnega vezja, se napaja na bazo.Pri frekvencah, ki se razlikujejo od resonančne frekvence antenskega resonančnega vezja, predstavlja nizko impedanco, zato osnova ostane ozemljena za LO signal, ne pa tudi za vhodni signal, ker je antensko vezje vzporednega resonančnega tipa (nizka impedanca pri frekvencah različnih od resonance, skoraj neskončna impedanca pri resonančni frekvenci).
- Prvi filter IF: četrti blok je prvi filter IF. V večini AM sprejemnikov gre za resonančno vezje, nameščeno v kolektorju mešalnega tranzistorja z resonančno frekvenco, enako frekvenci IF. Njegov namen je filtrirati vse signale s frekvenco, drugačno od frekvence IF, ker so ti neželeni mešalni produkti in ne prenašajo zvočnega signala postaje, ki jo želimo poslušati.
- Prvi IF ojačevalnik: Peti blok je prvi IF ojačevalnik. Dobički od 50 do 100 v vsaki stopnji IF so pogosti, če je ojačanje previsoko, lahko pride do popačenja, in če je dobiček previsok, če so filtri IF preblizu in niso pravilno zaščiteni, lahko pride do parazitskega nihanja. Ojačevalnik krmili napetost AGC (Automatic Gain Control) iz demodulatorja. AGC zmanjša ojačanje stopnje, zaradi česar je izhodni signal približno enak, ne glede na amplitudo vhodnega signala. V tranzistorskih AM sprejemnikih se signal AGC najpogosteje napaja na bazo in ima negativno napetost - pri NPN tranzistorjih, ki spodnjo napetost osnovne napetosti potegnejo nižje, zmanjša ojačanje.
- Drugi filter IF: Šesti blok je drugi filter IF, tako kot prvi je resonančno vezje, nameščeno v kolektorju tranzistorja. Prepušča samo signale frekvence IF - izboljšanje selektivnosti.
- Drugi ojačevalnik IF: Sedmi blok je drugi ojačevalnik IF, praktično je enak prvemu ojačevalniku IF, le da ga ne nadzoruje AGC, saj ima preveč AGC nadzorovanih stopenj, kar poveča izkrivljanje.
- Tretji filter IF: osmi blok je tretji filter IF, tako kot prvi in drugi je resonančno vezje, nameščeno v kolektorju tranzistorja. Prepušča samo signale frekvence IF - izboljšanje selektivnosti. Signal IF posreduje detektorju.
- Detektor: Deveti blok je detektor, običajno v obliki germanijeve diode ali z diodo povezanega tranzistorja. Demodulira AM tako, da popravi IF. Na njegovem izhodu je močna komponenta valovanja IF, ki jo filtrira nizkoprepustni filter upora-kondenzatorja, zato ostane samo komponenta AF, ki se napaja v avdio ojačevalnik. Zvočni signal se nadalje filtrira, da zagotavlja napetost AGC, kot pri običajnem enosmernem napajanju.
- Avdio ojačevalnik: deseti blok je avdio ojačevalnik; ojača zvočni signal in ga prenese na zvočnik. Med detektorjem in avdio ojačevalnikom se uporablja potenciometer za nadzor glasnosti.
- Zvočnik: Zadnji blok je zvočnik (običajno 8 ohmov, 0,5 W), ki uporabniku odda zvok. Zvočnik je včasih povezan z ojačevalnikom zvoka prek priključka za slušalke, ki zvočnik odklopi, ko so slušalke priključene.
Superheterodyne AM sprejemni krog
Zdaj poznamo osnovno funkcionalnost sprejemnika Superheterodyne, poglejmo si tipični diagram vezja sprejemnika Superheterodyne. Spodnje vezje je primer preprostega tranzistorskega radijskega vezja, zgrajenega s pomočjo Sonyjevega super občutljivega tranzistorja TR830.
Na prvi pogled se vezje zdi zapleteno, če pa ga primerjamo z blokovnim diagramom, ki smo se ga naučili prej, postane preprosto. Torej, razdelimo vsak odsek vezja, da razložimo njegovo delovanje.
Antena in mešalnik - L1 je feritna palicna antena, ki vzporedno tvori resonančno vezje s spremenljivim kondenzatorjem C2-1 in C1-1. Sekundarno navitje se spaja na dnu mešalnega tranzistorja X1. LO signal dovaja na oddajnik iz LO s pomočjo C5. IFT1 izvleče IF iz kolektorja, tuljava se na kolektor pritisne na samodejni transformator, kajti če bi bilo resonančno vezje priključeno neposredno med kolektorjem in Vcc, bi tranzistor vezje precej naložil in pasovna širina bi bila preveč visoko - približno 200 kHz. To tapkanje zmanjša pasovno širino na 30kHz.
LO - Standardni osnovni oscilator Armstrong, C1-2 je nastavljen skupaj s C1-1, tako da je razlika LO in RF frekvence vedno 455kHz. LO frekvenca je določena z L2 in skupno kapacitivnostjo C1-2 in C2-2 v seriji s C8. L2 zagotavlja povratne informacije o nihanjih od kolektorja do oddajnika. Osnova je RF ozemljena.
X3 je prvi ojačevalnik IF. Za uporabo transformatorja za napajanje osnove tranzistorskega ojačevalnika postavimo sekundar med podlago in pristranskostjo in med odklonom in sekundarnim transformatorjem postavimo ločilni kondenzator, da zapre vezje za signal. To je učinkovitejša rešitev kot napajanje signala skozi sklopni kondenzator na podstavek, ki je povezan neposredno s pristranskimi upori
TM je merilnik jakosti signala, ki meri tok, ki teče v ojačevalnik IF, saj višji vhodni signali povzročajo, da več toka teče skozi transformator IF v drugo ojačevalnik IF, kar poveča dovodni tok ojačevalnika IF, ki ga meri merilnik. C14 filtrira napajalno napetost skupaj z R9 (zunaj zaslona), saj se lahko v tuljavo merilnika TM inducira RF in električno omrežje.
X4 je drugi ojačevalnik IF, pristranskost je določena z R10 in R11, C15 ozemlji osnovo za signale IF; povezan je z nevezanim R12, da zagotovi negativne povratne informacije, da se zmanjša popačenje, vse ostalo je enako kot pri prvem ojačevalniku.
D je detektor. Demodulira IF in napaja negativno napetost AGC. Uporabljajo se germanske diode, saj je njihova napetost dvakrat nižja od silicijevih diod, kar povzroča večjo občutljivost sprejemnika in manjše izkrivljanje zvoka / R13, C18 in C19 tvorijo topološki nizkofrekvenčni zvočni filter PI, medtem ko R7 nadzoruje moč AGC in tvori nizkopasovni filter s C10, ki filtrira napetost AGC tako iz IF kot iz AF signala.
X5 je avdio predojačevalec, R4 nadzoruje glasnost, C22 pa daje negativne povratne informacije pri višjih frekvencah in zagotavlja dodatno nizkofrekvenčno filtriranje. X6 je gonilnik stopnje moči. S2 in C20 tvorita tonsko krmilno vezje - ob pritisku na stikalo C20 utemelji višje zvočne frekvence in deluje kot surovi nizkopasovni filter, kar je bilo v zgodnjih AM radijskih postajah pomembno, saj so zvočniki imeli zelo slabe nizkofrekvenčne zmogljivosti in so prejemali zvok kositra ". Negativne povratne informacije iz izhoda se nanašajo na oddajniško vezje gonilniškega tranzistorja.
T1 obrne fazo signalov, ki prihajajo na dno X7, v primerjavi s fazo na dnu X8, T2 obrne polvalne tokove vsakega tranzistorja nazaj v celotno valovno obliko in se ujema z višjo impedanco ojačevalnika tranzistorja (200 ohmov) na 8 -ohm zvočnik. En tranzistor potegne tok, kadar je vhodni signal v valovni obliki pozitiven, drugi pa, kadar je valovna oblika negativna. R26 in C29 zagotavljata negativne povratne informacije, zmanjšujeta popačenja in izboljšujeta kakovost zvoka in frekvenčni odziv. J in SP sta povezana tako, da zvočnik izklopi, ko so priključene slušalke. Zvočni ojačevalnik zagotavlja približno 100 mW moči, kar zadostuje za celotno sobo.