13.1. Принципы построения приемо-передающих устройств

Блок-схема типового супергетеродинного радиоприемника показана на рис. 13.1, на котором обозначено: А — антенна, 1 — входное устройство, 2 — усилитель высокой частоты, 3 — преобразователь частоты, 4 — гетеродин, 5 — усилитель промежуточной частоты, 6 — детектор, 7 — второй гетеродин, 8 — усилитель низкой частоты, Gr — громкоговоритель. Отметим, что второй гетеродин 7 используется только в профессиональных приемниках для слухового телеграфного приема, в радиовещательных приемниках он обычно не используется.

Для ознакомления с основными принципами построения приемо-передающих устройств рассмотрим демонстрационную модель одного из таких устройств, содержащуюся в каталоге программы EWB 4.1 (схемный файл molditi.on.ca4) и показанную в несколько переработанном виде на рис. 13.2. В схеме использованы следующие подсхемы (субблоки): carrier — генератор несущей частоты, modultr — амплитудный модулятор, А — зажим антенны, prop-sky — аттенюатор, имитирующий потери в антенне и входном устройстве приемника, receiver — приемник.

Схема генератора несущей в развернутом виде показана на рис. 13.3. Это знакомая нам схема с мостом Вина (см. гл. 10), отличающаяся наличием делителя выходного напряжения на резисторах R3, R4 и другой частотой колебаний — 3,3 кГц. Такая частота относится к диапазону звуковых частот и, конечно, в радиопередатчиках не используется, но здесь речь идет о принципе работы и при необходимости повышения частоты в разумных пределах особенных проблем не возникает.

Схема модулятора показана на рис. 13.4. Он выполнен на ОУ, в цепь ООС которого включен собственно модулирующий элемент — полевой транзистор VT в режиме регулируемого сопротивления. Напряжение от генератора поступает на неинвертирующий вход ОУ, а модулирующее напряжение — на затвор полевого транзистора, режим которого по постоянному току задается постоянной составляющей напряжения на выходе функционального генератора (рис. 13.5). На выходе модулятора получаем амплитудно-модулированное колебание, осциллограмма которого показана на рис. 13.6.

Аттенюатор представляет собой делитель на двух резисторах 10 и 1 Ом и обеспечивает ослабление в 11 раз (примерно на 21 дБ). Схема его настолько очевидна, что не имеет смысла приводить ее здесь.

Схема приемника в целом показана на рис. 13.7. Он содержит усилитель амп-литудно-модулированных колебаний (в реальных приемниках его называют усилителем радиочастоты или усилителем высокой частоты) на ОУ с коэффициентом усиления 1+R2/R1=11 и две подсхемы: detector — детектор (рис. 13.8) и lopsfltr — фильтр. Как видно из рис. 13.8, детектор представляет собой простой однополупери-одный выпрямитель.

Показанный на рис. 13.9, а фильтр представляет собой активный фильтр высокой частоты на ОУ. На частоте модуляции (100 Гц) коэффициент передачи равен 1+КЗ/К4=1,2, в то время как для частоты несущей (3,3 кГц) он существенно меньше. На выходе фильтра получаем сигнал (рис. 13.9, б), переданный с помощью при-емо-передающей системы на рис. 13.2. Таким образом, в результате моделирования достаточно наглядно продемонстрированы основные принципы приемно-передаю-щего устройства.

Контрольные вопросы и задания

Вопросы составлены с учетом сведений, приведенных в Приложении 3.

1. Скопируйте подсхему фильтра lopsfltr в отдельный файл и исследуйте его АЧХ иФЧХ.

2. Чем отличается детекторный приемник от приемника прямого усиления и как можно объяснить название последнего?

3. Какими преимуществами обладает супергетеродинный приемник по сравнению с приемником прямого усиления?

4. Определите коэффициент модуляции показанного на рис. 13.6 AM колебания.

5. Какими элементами схемы модулятора на рис. 13.4 можно изменять коэффициент модуляции? Проверьте свой ответ на модели.

6. По приведенному выше описанию аттенюатора подготовьте его схему и сверьте ее с моделью.