En superheterodynmottagare använder signalblandning för att konvertera ingångsradiosignalen till en stadig mellanfrekvens (IF) som kan arbetas med lättare än den ursprungliga radiosignalen som har en annan frekvens, beroende på sändningsstationen. IF-signalen förstärks sedan av en remsa av IF-förstärkare och matas sedan in i en detektor som matar ut ljudsignalen till en ljudförstärkare som driver högtalaren. I den här artikeln kommer vi att lära oss om hur en Superheterodyne AM-mottagare eller superhet fungerar för kort med hjälp av ett blockschema.
De flesta AM-mottagare som hittas idag är av superheterodyne-typ eftersom de möjliggör användning av filter med hög selektivitet i deras mellanfrekvenssteg (IF) och de har hög känslighet (interna ferritstavantenner kan användas) på grund av filtren i IF-steget som hjälper dem att bli av med oönskade RF-signaler. Dessutom ger IF-förstärkarremsan hög förstärkning, bra stark signalrespons på grund av användningen av automatisk förstärkningskontroll i förstärkare och enkel användning (styr endast volym, strömbrytare och inställningsknapp).
Blockdiagram över Superheterodyne AM-mottagare
För att förstå hur det fungerar, låt oss ta en titt på Superheterodyne AM Receiver Block Diagram som visas nedan.
Som du kan se har blockschemat 11 olika steg, varje steg har en specifik funktion som förklaras nedan
- RF-filter: Det första blocket är ferritstavens antennspole och variabla kondensatorkombination, som tjänar två syften - RF induceras i spolen och den parallella kondensatorn styr resonansfrekvensen för den, eftersom ferritantenner får det bästa när resonansfrekvensen för spolen och kondensatorn är lika med stationens bärfrekvens - så fungerar den som ett ingångsfilter för mottagaren.
- Heterodyne Local Oscillator: Det andra blocket är heterodyne, även känd som lokaloscillator (LO). Lokaloscillatorns frekvens ställs in, så antingen summan eller skillnaden mellan RF-signalens frekvens och LO: s frekvens är lika med IF som används i mottagaren (vanligtvis cirka 455 kHz).
- Mixer: Det tredje blocket är mixern, RF-signalen och LO-signalen matas till mixern för att producera önskad IF. Blandare som finns i vanliga AM-mottagare matar ut summan, skillnaden mellan LO- och RF-frekvenserna och själva LO- och RF-signalerna. Oftast i enkla transistorradio tillverkas heterodynen och mixern med en transistor. I högkvalitativa mottagare och de som använder dedikerade integrerade kretsar, som TCA440, är dessa steg separata, vilket möjliggör mer känslig mottagning på grund av att mixern bara matar ut summan och skillnadsfrekvensen. I en transistor LO-mixer fungerar transistorn som en gemensam bas Armstrong-oscillator och RF tas från en spole lindad på ferritstången, separat från resonanskretsens spole, matas till basen.Vid frekvenser som skiljer sig från resonansfrekvensen för antennresonanskretsen uppvisar den låg impedans, så basen förblir jordad för LO-signalen men inte för insignalen, på grund av att antennkretsen är av parallell resonanttyp (låg impedans vid olika frekvenser från resonans, nästan oändlig impedans vid resonansfrekvensen).
- Första IF-filtret: Det fjärde blocket är det första IF-filtret. I de flesta AM-mottagare är det en resonanskrets placerad i mixer-transistors kollektor med resonansfrekvensen lika med IF-frekvensen. Syftet är att filtrera bort alla signaler med en frekvens som skiljer sig från IF-frekvensen eftersom dessa signaler är oönskade blandningsprodukter och inte bär ljudsignalen från den station vi vill lyssna på.
- Första IF-förstärkaren: Det femte blocket är den första IF-förstärkaren. Vinster på 50 till 100 i varje IF-steg är vanliga om förstärkningen är för hög, kan snedvridning äga rum, och om förstärkningen är för hög, OM filtret är för nära varandra och inte ordentligt skyddad, kan parasitisk svängning äga rum. Förstärkaren styrs av AGC (Automatic Gain Control) spänning från demodulatorn. AGC sänker stegets förstärkning, vilket gör att utsignalen är ungefär densamma, oavsett insignalens amplitud. I transistor AM-mottagare matas AGC-signalen oftast till basen och har en negativ spänning - i NPN-transistorer som drar basspänningen lägre, minskar förstärkningen.
- Andra IF-filtret: Det sjätte blocket är det andra IF-filtret, precis som det första är det en resonanskrets placerad i transistorns kollektor. Den låter bara signaler om IF-frekvensen - vilket förbättrar selektiviteten.
- Andra IF-förstärkaren: Det sjunde blocket är den andra IF-förstärkaren, den är praktiskt taget densamma som den första IF-förstärkaren förutom att den inte styrs av AGC, eftersom den har för många AGC-kontrollerade steg, vilket ökar distorsionen.
- Tredje IF-filtret: det åttonde blocket är det tredje IF-filtret, precis som det första och det andra är en resonanskrets placerad i transistorns kollektor. Den låter bara signaler om IF-frekvensen - vilket förbättrar selektiviteten. Den matar IF-signalen till detektorn.
- Detektor: Det nionde blocket är detektorn, vanligtvis i form av en germaniumdiod eller en diodansluten transistor. Det demodulerar AM genom att rätta till IF. På dess utgång finns det en stark IF-krusningskomponent som filtreras ut av ett lågpassfilter för motståndskondensator, så att bara AF-komponenten återstår, den matas till ljudförstärkaren. Ljudsignalen filtreras vidare för att ge AGC-spänningen, som i en vanlig likströmsförsörjning.
- Ljudförstärkare: Det tionde blocket är ljudförstärkaren; den förstärker ljudsignalen och skickar den till högtalaren. Mellan detektorn och ljudförstärkaren används en volymkontrollpotentiometer.
- Högtalare: Det sista blocket är högtalaren (vanligtvis 8 ohm, 0,5 W) som matar ut ljud till användaren. Högtalaren ansluts ibland till ljudförstärkaren via ett hörlursuttag som kopplar bort högtalaren när hörlurarna är inkopplade.
Superheterodyne AM-mottagarkrets
Nu vet vi den grundläggande funktionaliteten för en Superheterodyne-mottagare, låt oss ta en titt på ett typiskt kretsschema för Superheterodyne-mottagaren. Nedanstående krets är ett exempel på en enkel transistorradiokrets konstruerad med TR830 superkänslig transistor från Sony.
Kretsen kan verka komplicerad vid första blicken, men om vi jämför den med blockschemat som vi lärde oss tidigare blir det enkelt. Så, låt oss dela upp varje sektion av kretsen för att förklara hur den fungerar.
Antenn och mixer - L1 är ferritstavantennen, den bildar en resonanskrets med variabel kondensator C2-1 och C1-1 parallellt. Den sekundära lindningen kopplas in i basen av mixertransistorn X1. LO-signalen matas till sändaren från LO av C5. Utgång IF tas från kollektorn av IFT1, spolen tappas på kollektorn på ett auto-transformator sätt, för om resonanskretsen var ansluten direkt mellan kollektorn och Vcc skulle transistorn ladda kretsen avsevärt och bandbredden skulle vara för högt - cirka 200 kHz. Denna knackning minskar bandbredden till 30 kHz.
LO - Standard gemensam bas Armstrong-oscillator, C1-2 är inställd tillsammans med C1-1 så att skillnaden mellan LO- och RF-frekvenserna alltid är 455 kHz. LO-frekvensen bestäms av L2 och den totala kapacitansen för C1-2 och C2-2 i serie med C8. L2 ger feedback för svängningar från samlaren till sändaren. Basen är RF-jordad.
X3 är den första IF-förstärkaren. För att använda en transformator för att mata basen på en transistorförstärkare, sätter vi sekundären mellan basen och förspänningen och sätter en frikopplingskondensator mellan förspänning och transformator sekundär för att stänga kretsen för signalen. Detta är en mer effektiv lösning än att mata signalen genom en kopplingskondensator till basen som är ansluten direkt till förspänningsmotstånd
TM är en signalstyrkemätare som mäter ström som strömmar in i IF-förstärkaren, eftersom högre insignaler får mer ström att strömma genom IF-transformatorn till den andra IF-förstärkaren, vilket ökar IF-förstärkarens matningsström som mätaren mäter. C14 filtrerar matningsspänningen tillsammans med R9 (utanför skärmen), eftersom RF och elnätsbrum kan induceras i spolen på TM-mätaren.
X4 är den andra IF-förstärkaren, förspänning fixeras med R10 och R11, C15 jordar basen för IF-signaler; den är ansluten till den icke-frikopplade R12 för att ge negativ feedback för att minska distorsionen, allt annat är detsamma som i den första förstärkaren.
D är detektorn. Den demodulerar IF och levererar den negativa AGC-spänningen. Germanium-dioder används, eftersom deras framspänning är två gånger lägre än kiseldioder, vilket orsakar högre mottagarkänslighet och lägre ljudförvrängning / R13, C18 och C19 bildar ett PI-topologiskt lågpassfilter, medan R7 styr AGC-styrka och bildar lågpassfilter med C10 som filtrerar AGC-spänningen från både IF- och AF-signalen.
X5 är ljudförförstärkaren, R4 styr volymen och C22 ger negativ återkoppling vid högre frekvenser, vilket ger ytterligare lågpassfiltrering. X6 är drivkraften för kraftsteget. S2 och C20 bildar en tonkontrollkrets - när omkopplaren trycks ned C20 grundar högre ljudfrekvenser, som fungerar som ett grovt lågpassfilter, var detta viktigt i tidiga AM-radioer, eftersom högtalarna hade mycket dålig lågfrekvensprestanda och mottagit ljud lät tinny ”. Negativ återkoppling från utgången appliceras på drivstransistorns emitterkrets.
T1 inverterar fasen av signaler som kommer till basen av X7 jämfört med fasen vid basen av X8, T2 vrider halvvågsströmmen i varje transistor tillbaka till en hel vågform och matchar den högre transistorförstärkarimpedansen (200 ohm) till 8 -ohm högtalare. Den ena transistorn drar ström när ingångssignalen är vid vågform positiv och den andra när vågformen är negativ. R26 och C29 ger negativ feedback, minskar distorsionen och förbättrar ljudkvaliteten och frekvensresponsen. J och SP är anslutna på ett sätt som stänger av högtalaren när hörlurarna är inkopplade. Ljudförstärkaren ger cirka 100 mW ström, tillräckligt för ett helt rum.