Тема эта оказалась настолько интересной, что я решил вынести ее в отдельную статью.
Напомню: на сорока двух метрах можно услышать радиолюбителей, работающих с однополосной модуляцией. Бытовые приемники ее обрабатывать не научены, поэтому из динамика будет раздаваться хрюканье и бульканье. Как более-менее неплохо принимать любителей с помощью двух
приемников, один из которых — «ВЭФ 214» — я расскажу ниже.
Для начала вспомним, что такое спектр
сигнала — это его представление в частотной
области.
Можно сказать — амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), хотя это понятие больше относится к радиотехническим цепям.
На картинке временно
е
представление сигнала — справа, в красном прямоугольнике, а частотное
— в синем. Любой сложный сигнал можно представить совокупностью элементарных синусоид, у каждой из которых есть своя амплитуда и частота. Откладывая значения амплитуд этих синусоид по вертикали, а частот — по горизонтали, мы получим спектр сигнала. Во временно
й же области по вертикали откладывается амплитуда сигнала, а по горизонтали — время.
Нам, людям, удобнее говорить об изменениях сигнала во времени, но есть случаи, когда для рассмотрения более предпочтительна частотная область. Например, когда мы описываем работу радиопередатчика, то совсем неважно, какие конкретно сигналы он будет передавать — песни группы «Brainstorm» или рассуждения радиохулигана Ш. Веллера о полезности канифольного дыма — важнее полоса частот, занимаемая им.
Условимся, что f — частота, U — амплитуда сигнала. Тогда на зеленой трапеции fн — нижняя частота в спектре низкочастотного звукового сигнала, fв — верхняя. Предположим, что Ш. Веллер передает свой голос, взяв за «крайние точки» 100 Гц и 3,1 кГц (условно — это цифры, соответствующие началу и концу верхней стороны трапеции; частотами от 0 до 100 Гц и от 3,1 кГц и выше пренебрегаем). Полоса частот, занимаемая его голосом «внутри передатчика» — 3000 Гц. Микрофон-то без проблем переводит колебания воздуха в электрический сигнал, но чтобы передать его по радио, сначала надо провести модуляцию — перенести весь спектр из низкочастотной области в высокочастотную, иначе голос Ш. Веллера никуда не полетит. Работает он, как и многие радиохулиганы, в режиме амплитудной модуляции (АМ) где-то на «сотке», то есть — около 3 МГц. И в эфир выходит на частоте f0 с синей фигуры — например, 3,1 МГц (3100 кГц
). Эта частота называется несущей
и нужна для работы детектора — именно на нее и настраивается приемный контур «Ишима», «Селги», «Океана», самодельного детекторного приемника — у кого что есть. Тогда f0-fв=3100-3=3097 кГц
(т. н. нижняя боковая полоса АМ-сигнала), f0+fв=3100+3=3103 кГц
(верхняя боковая). Результирующая полоса частот, занимаемая Ш. Веллером в эфире — 6 кГц
(от 3097 кГц
до 3103 кГц
; чтобы его услышать, приемник надо настроить на 3100 кГц
). Аналогичным образом работают и вещательные станции, но их полоса — 5 кГц
в КВ-диапазонах и 9 кГц
— в ДВ и СВ.
А здесь красная кривая — это АЧХ фильтра приемника, его полоса пропускания. В идеале имеет прямоугольную форму, но на практике близка к колоколообразной. fср1 и fср2 — частоты среза фильтра, низшая и высшая соответственно. Сигналы, находящиеся за их пределами, фильтр не пропускает.
Если представить, что слева и справа от спектра АМ-сигнала располагаются другие станции с такими же спектрами, то, перестраивая радиоприемник, мы двигаем АЧХ его входного фильтра по оси частот.
Так работает самый простой детекторный радиоприемник, состоящий из конденсатора переменной емкости (КПЕ), одной или нескольких катушек индуктивности (образуют параллельный колебательный контур, выполняющий роль перестраиваемого по частоте фильтра), диодного детектора и головных телефонов. Не считая антенны и заземления. Однако его недостатки — малая чувствительность и выходная мощность, обязательные громоздкая антенна и хорошее заземление — заставили искать более совершенные схемы. Одним из них стал приемник прямого усиления — тот же детекторный, но с усилителями высокой и низкой частоты. И если УНЧ никаких особых проблем не доставлял, то УВЧ, ввиду того, что на ранних этапах невозможно было совместить большой коэффициент усиления с работой в широкой полосе частот (например, СВ — 520 — 1600 кГц), необходимо было вручную перестраивать, чтобы приемник одинаково хорошо работал в начале и конце диапазона. Были и другие проблемы, которые решил принципиально новый тип радиоприемника — супергетеродинный. Несмотря на то, что он обладает определенными недостатками, которых лишен приемник прямого усиления, именно «гетеродин» стал основным типом приемника на долгие годы. Подавляющее большинство выпущенных промышленностью аппаратов сделаны именно по этой схеме.
В таком приемнике есть свой маломощный генератор синусоидальных колебаний — гетеродин. Он способен перестраиваться вверх и вниз по частоте, в то время как усилители высокой частоты в перестройке не нуждаются, что позволяет задать им большой коэффициент усиления на жестко заданной частоте. Входной контур перестраивается так же, как и у «предков», выделяя из всего эфира нужный сигнал, который потом преобразовывается в сигнал промежуточной частоты (fпч). Она всегда одинакова, вне зависимости от того, что принимается. Этот сигнал усиливается, подается на детектор, выделяющий информационную составляющую, попадает на УНЧ и воспроизводящее устройство.
Гетеродин настраивается на fпч выше
принимаемого сигнала — для этого он перестраивается синхронно со входным фильтром (именно поэтому КПЕ «ВЭФ 214», если снять с него пластиковую крышку, счетверенный — две секции для АМ и две для ЧМ, емкости входного контура и гетеродина соответственно). В большинстве советских приемников fпч для АМ равна 465 кГц, для УКВ — 10,7 МГц.
На графике гармоника гетеродина изображена правее от АЧХ фильтра красным столбиком — будем пока считать, что она находится только внутри приемника и в эфир не выходит.
Так вот, если в специальном устройстве — смесителе — перемножить сигнал, выделенный входным фильтром (несущую), и сигнал с гетеродина, то на выходе образуются два сигнала промежуточной частоты: один с частотой fг-f0
, другой — fг+f0
. Первый подается на усилитель промежуточной частоты (УПЧ), второй отфильтровывается как ненужный.
Например, все тот же Ш. Веллер вещает на все тех же своих 3100 кГц.
Слушать его будем «Ишимом», потому что «ВЭФ 214» до «сотки» не дотягивается. Входной контур настраивается на 3100 кГц
, а гетеродин — на 3565 кГц
. Смешиваясь, эти два сигнала дадут нам 465 кГц
, которые идут на каскады УПЧ, жестко настроенные на эту частоту, и далее по схеме.
Однако супергетеродин породил проблему зеркального канала приема. Так, fпч=465 кГц в примере могла быть получена иначе — через fпч=f*-fг, где f* — другая мощная станция, работающая на 465 кГц выше частоты гетеродина (и, чего уж там, на 2*ПЧ, на 930 кГц выше станции, на которую произведена настройка). Если представить, что входной фильтр приемника не очень хороший и пропускает f* в смеситель (обладает малой избирательностью по зеркальному каналу), то треп Ш. Веллера не будет слышен из-за шума и помех. Несущие 3100 кГц
и 4030 кГц
, взаимодействуя друг с другом и сигналом гетеродина в смесителе, порождают вой и свист.
Но иногда зеркальный канал бывает полезным. Не верите? А я летом довольно качественно принимал на «Ишим» местную станцию из FM-диапазона. 90,6 -2*10,7=69,4 МГц. А с «ВЭФ 216» проделывал другой трюк — обычным FM-трансмиттером крутил музыку на 92 МГц, а «ВЭФ» настраивал на 4,25 метра (70,6 МГц). Качество звучания при этом не отличалось от настоящих УКВ-станций.
Пора бы и закругляться с теорией. Если что-то осталось непонятным, то рекомендую прочесть книгу «Посвящение в радиоэлектронику» В. Т. Полякова.
А теперь — то, к чему мы так долго шли. Как же все-таки принимать любителей на «сороковке» двумя
приемниками? Сложность заключается в том, что любители используют однополосную модуляцию с частично или полностью подавленной несущей. Ведь сама по себе, как бы это смешно ни звучало, несущая ничего не несет — информация заключена в боковых полосах (кроме того, они абсолютно одинаковы). В итоге — КПД амплитудной модуляции не более 5% (по Полякову; в других источниках — до 33%. В любом случае, это не так уж и много). Поэтому в любительской связи используются более рациональные LSB и USB.
Слева для сравнения — традиционная АМ. LSB, НБП (Lower Side Band, нижняя боковая полоса) — оранжевый спектр. USB, ВБП (Upper Side Band, верхняя боковая полоса) — зеленый. Несущая или не излучается совсем, или не в полную силу (поэтому нанесена пунктиром). А раз ее нет, то детектор бытового приемника работает неправильно, у него нет «опоры». Можно собрать маленький генератор на 465 кГц, который будет постоянно давать несущую, а можно вручную «подсвечивать» частоту — хоть это и сложнее, но для меня все же проще, чем найти «кварц» или пьезофильтр на 465 кГц.
Первые эксперименты я ставил на «216-м» и «Ишиме». «ВЭФ», работающий в связке приемником, настраивался на самый громкий сигнал от любителей (их может быть довольно много, потому что LSB/USB у
же, чем АМ, и станций помещается больше. Кроме того, на одной частоте могут работать передатчики с разной модуляцией, не мешая друг другу — нет перекрытия спектров). Любители в ответ хрюкали и булькали. «Ишим» настраивался на 465 кГц ниже
принимаемой станции (здесь как раз самое время выпустить гармонику гетеродина из корпуса в эфир. В советское время даже ходили легенды о том, что по городу ездили автомобили, способные поймать излучение гетеродина приемника, настроенного на запрещенную волну типа «Голоса Америки». Легенды небезосновательны — правда, автомобиль должен был бы подъехать почти вплотную). Надо ли говорить, что гетеродин «Ишима» в таком случае «светит» как раз на место отсутствующей несущей?
Чтобы добиться более-менее приемлемого качества, надо правильно выставить «подсветку». Допустим, «216-й» настроен на громко принимаемую LSB (синяя кривая фильтра; причем стараться ставить ее надо так, чтобы LSB попадала на нижний скат, где и должна быть — в противном случае спектр голоса будет инвертирован), а «Ишим» аккуратно подводится снизу (красная кривая фильтра и гармоника гетеродина). Тогда наводка от гетеродина, заходя в фильтр «216-го», будет вызывать свист — сначала высокой тональности, затем, по мере продвижения к максимуму резонансной характеристики — все ниже и ниже. Если его проскочить, то свист снова пойдет в сторону увеличения частоты. Искусство как раз и состоит в том, чтобы правильно выставить приемный контур рабочего приемника и оптимально «подсветить» частоту гетеродином вспомогательного, так, чтобы в рабочем свист звучал как можно ниже. Тогда голоса не будут ни «булькать», ни «чирикать».
Точно так же обрабатывается модуляция USB, только входной контур настраивается верхней половиной на верхнюю боковую полосу. Гетеродин подводится тем же образом — до самой низкой частоты свиста.
Сигнал от любителей должен быть довольно мощным, иначе ничего не получится, и будет слышен только вой несущей. Иногда у приемника может срабатывать АРУ — тогда «гетеродин» надо отставить чуть дальше от него. А еще для начала можно потренироваться на «морзянке» или обычных вещательных станциях — в первом случае очень хорошо слышно, как меняется частота звука в зависимости от настройки гетеродина вспомогательного приемника, а во втором — насколько низким должен быть свист.
Конечно, наконец-то услышать любителей — это было здорово, но у «216-го» полоса пропускания не регулируется (на «Ишиме» ее хотя бы можно сузить до 4 кГц, чтобы не так сильно лезли сигналы из соседних частот); кроме того, «Ишим» просто удобнее в управлении и настройке. Но ни один из моих приемников не мог настроиться на частоты 6500-6700 кГц (44-46 метров) — они просто лежали вне диапазонов. И вот — чудесный «214-й», словно бы созданный быть «саппортом» для прослушивания радиолюбителей на другом приемнике, более профессиональном, чем он сам! Работает это с точностью до наоборот — «Ишим» настраивается на любителей, а «214-й» «подсвечивает». Правда, если раньше из-за люфта в верньере «216-го» было нелегко настроиться на передающего любителя, то теперь из-за того же люфта нелегко точно попасть гетеродином в начало спектра. Поэтому в идеале «Ишимов» должно быть два, чтобы при хорошей антенне принимать еще и «восьмидесятку», диапазон 3500 — 3800 кГц.
Ну да ладно, шутки и науку — в сторону. Запаситесь хлебом, потому что начинаются зрелища!
Начну из далека.
Мой дед по матери был страстным любителем. Всего.
Радио, фото, музыка и т.д. Был бы и автолюбителем, но увы, автомобили могли иметь только стахановцы, папанинцы, да герои-летчики, сталинские соколы.
Приведу цитату из воспоминаний мамы, где она пишет об отце
(воспоминания во многом личные, поэтому не буду приводить ссылку в сети).
«За что бы ни брался отец - он всё доводил до совершенства. Увлёкся фотографией - его работы брали на фотовыставки. Увлёкся радио - в начале 30-х годов мы слушали радио сначала по детекторному приёмнику, а потом по радиоприёмнику на лампах. Перед войной отец уже чертил схемы и делал сложные по тому времени радиоприёмники, по которым мы слушали музыку из за границы. Увлёкся стрельбой, ходил с мамой в тир, получили оба значки "Ворошиловский стрелок". Но на этом отец не успокоился, в 1940 году ездил на сборы (под Ленинградом) и вернулся оттуда со значком снайпера и привёз винтовку с оптическим прицелом. Когда началась война, с первых дней стал добиваться, чтобы его отправили на фронт снайпером, хотя у него, как и у всех железнодорожников, была бронь. Он говорил, что на фронте от него будет больше пользы, чем в тылу.»
К самостоятельному изготовлению радио людей толкал не только интерес к технике и энтузиазм. Ламповые радиоприемники появились в продаже на рубеже 30-х годов и были дефицитны. Да и стоили очень дорого.
Вот дед и сделал сам приемник на лампах. Чудом сохранилось старое фото (год узнать просто, девочка на фото - это мама, а родилась она в 1926 году, тут ей лет 6, значит - 1932-33).
Ящик большой, а радиолампа только одна. Мама вспоминала, как в детстве, когда она слушала радио, она явственно видела внутри этой лампы маленьких человечков, которые там пели песни, играли музыку и даже танцевали. Кто-то же ведь должен издавать звуки, которые слышны в наушниках.
Перед войной в доме уже имелся приличный радиоприемник.
Но через несколько дней после начала войны - приказ, все радиоприемники сдать в отделения министерства наркомата связи. Кто не сдаст - пеняйте на себя (лет 8 по 58-й статье), по законам военного времени.
После войны радиоприемники возвращали, если это было возможно.
Да вот только дед с войны не вернулся, погиб в 37 лет. Воронеж, где жили до войны мама и ее родители, весь лежал в руинах. Какие там еще радиоприемники? Начинали жить как бы с начала.
На этом предисловие заканчиваю.
Когда, наконец, отменили продовольственные карточки, ушло полуголодное время и имелся какой-то кров, люди стали вспоминать про радио. И тут еще какое-то телевидение начало появляться.
Эх, рассказал бы я про тогдашнее радио, да не помню, не было еще меня на свете. Но это не беда, есть информация в сети. .
И в ней написано то, что я искал - про регистрацию радиоприемников и телевизоров. А то как же, слушаешь радио, смотришь телевизор - плати. Купил - зарегистрируй.
«До 1961 года стационарные радиоприёмники нужно было регистрировать в ближайшем почтовом отделении и платить абонентскую плату 36 рублей в год (старыми) за ламповый приёмник и 12 рублей в год за детекторный. При выявлении незарегистрированного в установленные сроки радиоприемника, с его владельца взыскивался штраф в размере 50 рублей. Если же радиоприемник приходил в негодное состояние, был передан в пользование другому лицу или продан, владелец его должен был снять с учета радиоустановку, подав письменное заявление в то предприятие связи, где этот радиоприемник был зарегистрирован.»
У каждого радиоприемника было руководство по эксплуатации (инструкция), где в конце были пропечатаны такие, например, правила:
КРИТЕРИИ ВЫБОРА fпр (Сифоров, с.240; Линде.с.170)
1.fпр должна находиться за пределами диапазона(поддиапазонов) рабочих частот, в противном случае прием вблизи fc=fпр будет поражен сильным комбинированным свистом. Желательно fпр унести подальше от крайних частот поддиапазонов.
2.Нельзя выбирать fпр близкой к частоте какой-либо мощной станции, чтобы избежать мешающее ее действия по прямому каналу.
3.Чем выше fпр тем выше избирательность по зеркальному и другим побочным каналам, тем больше разнос fг и fс-меньше проникновение в антенну колебаний гетеродина.
4.Чем ниже fпр, тем легче обеспечить узкую ПП, высокую избирательность по соседнему каналу и требуемая усиления тракта ПЧ.
5.Желательно выбирать стандартное значение fпр.
Для РВ РП с АМ диапазонов ДВ, СВ, КВ стандартное значение fпр=465кГц-располагается между ДВ и СВ диапазонами.
Для РВ РП с ЧМ УКВ-диапазона стандартное значение fпр=10,7мГц-располагается гораздо ниже рабочего диапазона 65,8-74мГц-СССР
87,5-108мГц-Европа, США, Канада.
рациональным проектированием РП, приемлемыми средствами и затратами. Поэтому супергетеродинный метод приема является основным, как наиболее совершенный.
3.Основные показатели рп.
3.1.Чувствительность.
Чувствительность РП-способность принимать слабые сигналы, количественно оценивается в минимальным уровнем модулированного сигнала в антенне, при котором обеспечивается нормальный прием (нормальное функционирование оконечного устройства).
Минимальный уровень сигнала может быть задан:
-в ед. э. д .с. в антенне Еа (В,мВ,мкВ) –действующее эффективное значение.
Задания чувствительности по э.д. с используется в диапазоне волн длиннее МВ.
В зависимости от значения и класса РП Еа может быть в пределах от долей мкВ до ед. МВ;
-в ед. мощности в антенне (на согласованном входе РП) РА (Вт, мкВт).
Используется в диапазонах ДМВ и более коротких волн.
Может быть в пределах 10 -9 -10 -19 Вт;
-в ед. напряженности электрической составляющей поля в точке приема Е (В/м, мВ/м, мкВ/м)-действующее эффективное значение.
Используется для РП, работающих от встроенной (магнитной или штыревой) антенны.
Может быть в пределах от десятков мкв/м до десятков мВ/м.
В этом случае Еа=hдЕ, где hд-действительная высота антенны.
Очевидно, что чем больше общее усиление РП от антенного входа до выхода, тем выше чувствительность-тем меньше уровень сигнала, который нужно подать на выход для нормальной работы оконечного устройства.
Однако это справедливо, пока усиление не велико, и уровень входного сигнала значительно превышает уровень собственных шумов РП, которые усиливаются и попадают в оконечное устройство вместе с полезным сигналом. Если уровни соизмеримы, то сигнал может быть не различен на фоне шума-утонет в шумах.
Таким образом чувствительность РП может быть ограничена:
Усилением, если оно маловато;
Собственными шумами, если усиления достаточно.
Различают следующие виды и термины чувствительности:
1.Чувствительность, ограниченная усилением- определяется минимальным уровнем модулированного сигнала в антенне, обеспечивающим получение нормальной выходной мощности полезного сигнала.
Как правило, нормальная выходная мощность.
Рвых н=0,1 Рвых ном.
Термин характеризует усилительные свойства РП без учета его собственных шумов-соответствует реальной чувствительности РП с относительно малым усилением. Используется, как расчетный показатель, для оценки запаса по усилению с целью обеспечения заданной чувствительности.
2.Реальная чувствительность -определяется тем же, что и 1, но при заданном отношении сигнал/шум на выходе РП.
Отношение сигнал/шум или коэффициент различимости на выходе РП:
По мощности
По напряжению
Dр вых=D 2 u вых-в разах
Dр вых=Du вых-в д Б
Задается, как правило, в д Б-от 10 до 26д Б в зависимости от вида сигнала.
3.Предельная (пороговая) чувствительность-определяется так же как 2., но при
D вых=1(0 д Б) .
Характеризует предельные возможности РП по приему слабых сигналов.
Относительная шумовая температура tш.
Супергетеродинный радиоприёмник (супергетеродин) — один из типов радиоприёмников, основанный на принципе преобразования принимаемого сигнала в сигнал фиксированной промежуточной частоты (ПЧ) с последующим её усилением. Основное преимущество супергетеродина перед радиоприемником прямого усиления в том, что наиболее критичные для качества приема части приемного тракта (узкополосный фильтр, усилитель ПЧ и демодулятор) не должны перестраиваться под разные частоты, что позволяет выполнить их со значительно лучшими характеристиками.
Супергетеродинный приёмник изобрёл американец Эдвин Армстронг в 1918 году.
Упрощённая структурная схема супергетеродина показана на рисунке. Радиосигнал из антенны подаётся на вход усилителя высокой частоты (в упрощённом варианте он может и отсутствовать), а затем на вход смесителя — специального элемента с двумя входами и одним выходом, осуществляющего операцию преобразования сигнала по частоте. На второй вход смесителя подаётся сигнал с локального маломощного генератора высокой частоты — гетеродина. Колебательный контур гетеродина перестраивается одновременно с входным контуром смесителя (и контурами усилителя ВЧ) — обычно конденсатором переменной ёмкости (КПЁ), реже катушкой переменной индуктивности (вариометром, ферровариометром). Таким образом, на выходе смесителя образуются сигналы с частотой, равной сумме и разности частот гетеродина и принимаемой радиостанции. Разностный сигнал постоянной промежуточной частоты (ПЧ) выделяется с помощью фильтра сосредоточенной селекции (ФСС) и усиливается одним или несколькими каскадами, после чего поступает на демодулятор, восстанавливающий сигнал низкой (звуковой) частоты. Обычно фильтр ПЧ рассосредоточен по всем каскадам усилителя промежуточной частоты, поскольку ФСС сильно ослабляет сигнал и приближает его к уровню шумов. А в приёмниках с фильтром с рассредоточенной селекцией в каждом каскаде сигнал лишь немного ослабляется фильтром, а затем усиливается, что позволяет улучшить отношение сигнал/шум. В настоящее время фильтр сосредоточенной селекции применяется лишь в относительно недорогих приемниках, выполненных на интегральных микросхемах (например К174ХА10), а также в телевизорах.
В обычных приёмниках длинных, средних и коротких волн промежуточная частота, как правило, равна 465 или 455 кГц, в ультракоротковолновых — 6,5 или 10,7 МГц. В телевизорах используется промежуточная частота 38 МГц. Так как супергетеродинный приёмник хорошо настроен на сигнал с промежуточной частотой, то даже слабый сигнал на этой частоте принимается. Поэтому промежуточная частота применяется для передачи сигналов SOS. На указанных частотах запрещена работа любых радиостанций мира.
Недостатки
Наиболее значительным недостатком является наличие так называемого зеркального канала приёма — второй входной частоты, дающей такую же разность с частотой гетеродина, что и рабочая частота. Сигнал, передаваемый на этой частоте, может проходить через фильтры ПЧ вместе с рабочим сигналом.
Например, если вход настроен на радиостанцию, передающую на частоте 70 МГц, а частота гетеродина равна 76,5 МГц, на выходе фильтра ПЧ будет нормальный сигнал с частотой 6,5 МГц. Однако, в случае присутствия другой мощной радиостанции на частоте 83 МГц её сигнал также может просачиваться на вход смесителя, и разностный сигнал с частотой также 83 - 76,5 = 6,5 МГц не будет подавлен. В таком случае приём сопровождается различными помехами. Избирательность по зеркальному каналу зависит от добротности и числа входных контуров. При двух перестраиваемых входных контурах требуется трёхсекционный конденсатор переменной ёмкости (КПЁ), что дорого.
Для уменьшения помех от зеркального канала часто применяют метод двойного (или даже тройного) преобразования частоты. Подобные приёмники, несмотря на достаточно высокую сложность построения и наладки, стали фактически стандартом в профессиональной и любительской радиосвязи.
В современных приёмниках в качестве гетеродина используется цифровой синтезатор частот с кварцевой стабилизацией.
Регенеративный радиоприёмник (регенератор) - радиоприёмник с положительной обратной связью в одном из каскадов усиления радиочастоты. Обычно прямого усиления, но известны и супергетеродины с регенерацией как в УРЧ, так и в УПЧ.
Отличается от приёмников прямого усиления более высокой чувствительностью (ограничена шумами) и избирательностью (ограничена устойчивостью параметров), пониженной устойчивостью работы.
Схема регенеративного радиоприёмника
История
Изобретён Э. Армстронгом во время учёбы в колледже, запатентован в 1914 году, после этого также запатентован Ли де Форестом в 1916. Это привело к судебной тяжбе продолжительностью в 12 лет, завершившейся в Верховном суде США в пользу Ли де Фореста.
Регенератор позволяет получить наибольшую отдачу от одного усилительного элемента. Поэтому в ранние годы развития радиотехники, когда лампы, пассивные детали и источники питания были дороги, он широко применялся в профессиональных, любительских и бытовых приёмниках, успешно конкурируя с изобретённым в 1918 г. тем же Армстронгом супергетеродином.
Абсолютный рекорд дальности радиосвязи до космической эры был установлен 12 января 1930 г. советским радистом Э.Т. Кренкелем с антарктической экспедицией Р.Э. Бёрда именно на регенеративном приёмнике.
С широким распространением в конце 1930х гг. смесительной лампы-гептода и кварцевых фильтров промежуточной частоты, преимущество супергетеродина в стабильности и избирательности стало решающим, и концу 1940х регенератор был полностью вытеснен из серьёзных применений, оставшись лишь в радиолюбительских наборах для сборки.
Достоинства и недостатки
Достоинства:
Недостатки:
Теоретические основы
В регенеративном приёмнике добротность (Q) колебательного контура повышается путём компенсации части потерь за счёт энергии усилителя, т.е. введения положительной обратной связи.
Добротность = резонансное сопротивление / сопротивление потерь, т.е. Q = Z / R
Положительная обратная связь, компенсируя часть потерь, вносит некоторое отрицательное сопротивление: Qreg = Z / (R - Rneg)
Коэффициент регенерации: M = Qreg / Q = R / (R - Rneg)
Отсюда видно, что при увеличении обратной связи коэффициент регенерации M и добротность могут стремиться к бесконечности, но их практический рост ограничен стабильностью параметров схемы - если изменение коэффициента усиления будет больше 1 / M, то регенератор либо сорвётся в генерацию (если усиление выросло), либо потеряет половину чувствительности и избирательности (если усиление упало).
Для улучшения стабильности и достижения плавности управления вблизи порога генерации, регенератор должен иметь отрицательную обратную связь по уровню сигнала или АРУ. В приведённой схеме такая ООС обеспечивается цепью R1C2 (гридлик, от англ. grid leak - утечка сетки) - сигнал детектируется диодом состоящим из сетки и катода лампы, и выделяется на резисторе R1. Переменная составляющая усиливается и звучит в наушниках, а постоянная подзапирает лампу и снижает её усиление.
Без такой АРУ управление обратной связью будет очень "острым", и если регенератор сорвётся в генерацию, то размах колебаний будет ограничен только источником питания, а остановить его можно будет только намного уменьшив обратную связь (явление гистерезиса). Такой усилитель не годится для использования как регенератор.
Радиоприёмник прямого усиления — один из самых простых типов радиоприёмников.
Блок-схема приёмника прямого усиления
Радиоприёмник прямого усиления (герадеаус) состоит из колебательного контура, нескольких каскадов усиления высокой частоты, квадратичного амплитудного детектора, а также нескольких каскадов усиления низкой частоты.
Колебательный контур служит для выделения сигнала требуемой радиостанции. Как правило, частоту настройки колебательного контура изменяют конденсатором переменной ёмкости. К колебательному контуру подключают антенну, иногда и заземление.
Сигнал, выделенный колебательным контуром, поступает на усилитель высокой частоты. Усилитель высокой частоты (УВЧ), как правило, представляет собой несколько каскадов избирательного транзисторного усилителя. С УВЧ сигнал подаётся на диодный детектор, с детектора снимается сигнал звуковой частоты, который усиливается ещё несколькими каскадами усилителя низкой частоты (УНЧ), откуда поступает на динамик или наушники.
В литературе приёмники прямого усиления классифицируют по числу каскадов усилителей низкой и высокой частоты. Приёмник с n-каскадами усиления высокой и m-каскадами усиления низкой частоты обозначают n-V-m, где V обозначает детектор. Например, приёмник с одним каскадом УВЧ и одним каскадом УНЧ обозначается 1-V-1. Детекторный приёмник, который можно рассматривать как частный случай приёмника прямого усиления, обозначается 0-V-0.
Преимущества и недостатки
Основной недостаток приёмника прямого усиления — малая селективность (избирательность), то есть малое ослабление сигналов соседних радиостанций по сравнению с сигналом станции, на которую настроен приёмник (к регенеративному приемнику, являющемуся разновидностью приемника прямого усиления, это не относится). Поэтому этот тип приёмников удобно использовать только для приема мощных радиостанций, работающих в длинноволновом или средневолновом диапазоне (из-за особенностей распространения волн в ионосфере длинноволновые и средневолновые сигналы не могут распространяться слишком далеко, поэтому приёмник «видит» только ограниченное число местных станций). Из-за этого недостатка приёмники прямого усиления не производятся промышленностью и в основном используются ныне только в радиолюбительской практике.
Как правило, радиоприёмники этого типа могут принимать только амплитудно-модулированные радиопередачи. Также обычно необходимо подключение внешней антенны и заземления, в связи с их невысокой чувствительностью, ограниченной усилением.
Радиоприёмник прямого преобразования — вид радиоприемника, в котором принимаемый высокочастотный сигнал преобразуется непосредственно в выходной низкочастотный посредством смешения сигнала гетеродина с принимаемым сигналом. Частота гетеродина равна (почти равна) или кратна частоте сигнала. Также называется гомодинным или гетеродинным — не путать с супергетеродинным.
История
Первые приемники прямого преобразования появились на заре радио, когда ещё не было радиоламп, связи проводились на длинных и сверхдлинных волнах, передатчики были искровыми и дуговыми, а приёмники, даже связные - детекторными.
Было замечено, что чувствительность детекторного приемника к слабым сигналам существенно возрастает, если с приемником был связан собственный маломощный генератор, работающий на частоте близкой к частоте принимаемого сигнала. При приеме телеграфного сигнала были слышны биения со звуковой частотой, равной разности частоты гетеродина и частоты сигнала. Первыми гетеродинами служили машинные электрогенераторы, потом их заменили генераторы на вакуумных лампах.
К 40-м годам приемники прямого преобразования были вытеснены супергетеродинами и приемниками прямого усиления. Обуславливалось это тем, что основное усиление и селекция приемника прямого преобразования осуществлялось на низкой частоте. Построить на лампах усилитель с высокой чувствительностью и малым коэффициентом шума затруднительно. Возрождение приемников прямого преобразования началось в 60-х годах с применением новой элементной базы -операционных усилителей, транзисторов. Стало возможным применение высокодобротных активных фильтров на операционных усилителях. Оказалось что при сравнительной простоте приемники прямого преобразования показывают характеристики, сравнимые с супергетеродинами. Кроме того, так как частота гетеродина приемников прямого преобразования может быть в два раза ниже частоты сигнала, их удобно применять для приема сигналов КВЧ и СВЧ.
– генератор, используемый для преобразования частот сигнала в волномерах, приемниках прямого преобразования, супергетеродинных радиоприемниках.
История возникновения.
Раньше под названием «» подразумевался радиоприемник, который имел дополнительный высокочастотный генератор, настраиваемый на частоту, близкую к частоте сигнала, который принимается. В широкие массы этот приемник попал не так давно – в начале 70-х годов прошлого века. Сама гетеродинная система была создана в 1905 году Р.А.Фессенденом. В те времена еще использовались детекторные приемники и искровые передатчики, которые были созданы на основе заполненной железными опилками стеклянной трубки с несколькими выводами – когерера. Реле радиоприемника срабатывало из-за уменьшения сопротивляемости когерера при воздействии приходящей волны поля и возникновении микроскопических разрядов между металлическими опилками. Во время поведения испытаний было замечено, что приемник имеет большую чувствительность к слабым сигналам, если к нему присоединить даже самый маломощный генератор, настроенный при этом на примерно ту же частоту, что и принимаемый сигнал. Этот генератор стали называть гетеродином, а сам приемных прозвали гетеродинным.
После изобретения кристаллического детектора в 1906-1908 годах и перехода на излучение незатухающих колебаний гетеродинный приемник пользовался наибольшей популярностью. Так как нестабильные контакты опилок заменил единственный контакт между металлическим острием и кристаллом полупроводника. Между кристаллическим детектором и современным полупроводниковым диодом существенных различий собственно и нет.
В те времена в антенном контуре колебания незатухающего характера получались при помощи разряда дугового, который поддерживал радиочастотные колебания, благодаря внесению в контур отрицательного сопротивления. Электромагнитные генераторы тогда широко использовались на сверхдлинных волнах.
Телеграфная радиолиния тех лет имела следующую картину:
где S1 – замыкающий цепь радиатора радиочастотных колебаний (G1) телеграфный ключ. Осуществляя прием детектора, в цепь происходило включение реле или телефонной трубки – B1. При этом слышался в телефоне только треск и помехи.
В приемнике происходило воздействие на детектор гетеродинного и входного сигналов, первый из которых значительно превосходил по амплитуде. При отличии частоты гетеродина G1 от G2 – частоты самого генератора – на VD1(выходе детектора) происходило разночастотное напряженное биение, которое значительно превышало продетектированный сигнал, повышая громкость и чувствительность приема. Так телеграфные сигналы тали звучать «морзянкой».
Схема гетеродина в приемнике имела такой вид:
Со временем эти приемники обросли доработками и вариациями. Приводим общую таблицу радиоприемных устройств, которые классифицированы по типу действия:
После того, как изобрели супергетеродин, этот генератор прозвали «геретодином».
Уникальные возможности современного гетеродина нашли себя в применении микропроцессоров, в самой обработке сигналов. Суть этого процесса заключается в преобразовании в цифровую форму сигнала при помощи АЦП и его поступление в цифровой процессор для дальнейшей фильтрации и демодуляции, и т.п.
Цифровая фильтрация нашла широкое применение в радиолокационных системах, сложных радиосистемах (космической, например).
Входит в состав спутникового конвертера вместе с предусилителем LNA. Конвертер преобразует электромагнитные частоты Ku- и С-диапазона (10700-12750 и 3400-4200 МГц соответственно) в L-диапазон – промежуточную частоту (950-2150 МГц) для дальнейшей передачи до потребителя с малейшими потерями посредством коаксиального кабеля. Это устройство устанавливается на выносном кронштейне спутниковой антенны и применяется многими современными операторами спутниковой связи – «Триколор ТВ », «НТВ Плюс», «Hotbird». Конверторы могут быть цифровыми или обычными. Отличаются они друг от друга величиной фазового шума гетеродина. Для успешного приема спутникового сигнала рекомендовано применять с нормированным фазовым шумом.
Для упрощения электрической схемы Ku-диапазона, его разбили на 2 части, которые можно выбирать при помощи переключения гетеродина. Частота гетеродина в этом случае представлена двумя величинами: 9750 МГц и 10600МГц, такой конвертер называется Full Band. По кабелю снижения в этом устройстве также осуществляется управление поляризация сигнала, который принимается. Для этого применяют управляющие сигналы: 13В для V, 18В для Н (вертикальной и горизонтальной поляризаций соответственно). Современную спутниковую связь невозможно представить без использования гетеродина.
| Новости культуры России сегодня по спутниковому ТВ и интернету
|
| Телепередачи по спутниковому ТВ
|
| Микроспутники РФ
|
| Работа четвертого космодрома КНР
|
У нас часто спрашивают, как смотреть футбол онлайн? Ведь через спутниковый интернет не всегда есть возможность, так как не все сайты ретранслируют платного телевидение в сети. Через спутниковое телевидение тоже не всегда можно, например, бывает плохой сигнал, да и дороговато это. Но есть решение. |
Само изображение каналов выходит в окне или на полном экране монитора ПК либо телевизора. Звук обеспечивается аудиокартой персонального компьютера. Так работают современные технологии передачи новостей.
Есть одна группа ресиверов у спутникового тв – цифровые аналоговые. Но они сейчас не являются актуальными, так как само по себе аналоговое телевидение изживает себя. Аналоговое телевидение сменяется цифровым спутниковым. Каналы активно переводятся в формат цифрового ТВ.
Два российских космонавта, работающих в данный момент на станциях, выйдут в космос в скором времени. Ф. Юрчихин и С. Рязанский будут выводить на орбиту микроспутники. Выход в космос посвящен юбилею запуска первого ИСЗ. Космонавты отзываются приятными впечатлениями и ожиданиями о предстоящей юбилейной символичной миссии. Среди задач космонавтов будет очистка загрязненных сегментов отечественной части Международной Космической Станции, демонтаж некоторого неисправного и устаревшего оборудования, проверка воздействия условий космоса на устройства, ремонт антенн модуля «Звезда».
КНР в последнее время развивается стремительно и быстро, и нельзя этого не заметить. Успехи касаются, в том числе, сферы освоения космоса. Таким образом, эта держава уже не так отстает от ведущих технологических гигантов в этой области, России и Соединенных Штатов.
Загрузка...