Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина

Так, например, если промежуточная частота приемника (частота настройки контуров усилителя ПЧ) равна 465 кгц, то для приема станций с частотой 200 кгц частота гетеродина должна составлять 665 кгц. Взаимодействуя с гетеродином, принимаемые сигналы различных радиостанций создадут на выходе преобразователя переменные токи разностных частот. Для соседних станций 190 кгц и 210 кгц эти частоты составят 455 кгц и 475 кгц. Они-то и будут представлять собой помехи по соседнему каналу, которые будут ослаблены контурами усилителя промежуточной частоты, настроенными на 465 кгц. На каком бы диапазоне мы ни вели прием, соседние мешающие станции в супергетеродине, у которого f_пр = 465 кгц, всегда будут создавать сигналы ПЧ с частотами 455 и 475 кгц. Иными словами, частоты помех по соседнему каналу в таком супергетеродине всегда будут отличаться от принимаемой (промежуточной) частоты примерно на 2 %. Такого различия оказывается достаточно для эффективного ослабления соседних помех. Во всяком случае это намного лучше, чем в приемнике прямого усиления, в котором даже на средних волнах, не говоря уже о коротких, приходится «бороться» с соседними помехами, частоты которых отличаются от принимаемой всего лишь на 0,7–2 % (рис. 128).

Рис. 128. В приемнике прямого усиления с увеличением частоты все труднее (а на коротких волнах вообще невозможно) становится разделить сигналы принимаемой и соседней радиостанций. В супергетеродине сигналы соседней станции ослабляются контурами усилителя ПЧ, и поэтому избирательность по соседнему каналу одинакова на всех диапазонах.

Таким образом, в супергетеродин ном приемнике избирательность по соседнему каналу зависит от числа контуров в усилителе ПЧ, добротности этих контуров, а также от выбранной промежуточной частоты. Чем меньше выбранная частота f_пр, тем больший процент в сравнении с ней будет составлять различие в частотах соседних станций (10 кгц), тем, следовательно, лучше избирательность приемника по соседнему каналу. Здесь, правда, существует ряд ограничений, с которыми мы познакомимся несколько позже.

Используя в усилителе ПЧ четыре контура, настроенных на частоту 465 кгц, при добротности каждого из этих контуров Q = 100, можно ослабить соседнюю станцию в несколько сот раз. Чтобы получить такую избирательность при работе на средних волнах, в приемнике прямого усиления пришлось бы использовать десять — двенадцать контуров, причем каждый из них пришлось бы перестраивать с помощью отдельной секции блока конденсаторов переменной емкости (рис. 121, 127). А в коротковолновом приемнике прямого усиления об избирательности в двести — триста раз нельзя даже мечтать.

Важным достоинством супергетеродина является также и то, что в нем сравнительно легко можно получить хорошую чувствительность, если, конечно, промежуточная частота не слишком велика.

И, наконец, нельзя не отметить еще одного серьезного преимущества супергетеродинного приемника по сравнению с приемником прямого усиления. В супергетеродине основное усиление сигнала до детектора осуществляется в усилителе ПЧ и практически не зависит от частоты принимаемого сигнала. Точно так же и избирательность приемника остается неизменной на всех диапазонах, поскольку соседние станции в основном ослабляются контурами усилителя ПЧ.

Таким образом, основные достоинства супергетеродина можно определить так: высокая избирательность и хорошая чувствительность на всех диапазонах.

Теперь несколько слов о недостатках супергетеродинного приемника.

… И НЕДОСТАТКИ

Основные недостатки супергетеродина заключаются в том, что в нем появляются два новых вида помех, которых не было в приемнике прямого усиления.

Сточки зрения помех в приемнике прямого усиления наиболее «опасными» являются соседние станции — их сигналы легче всего могут «пролезть» через колебательные контуры вместе с сигналом принимаемой станции. В супергетеродине, помимо помех по соседнему каналу, могут возникнуть два совершенно новых вида помех — это так называемая зеркальная помеха и помеха с частотой, равной промежуточной.

Во всех наших примерах мы считали, что при настройке супергетеродина на станцию частота гетеродина f_Г выше частоты принимаемой станции f_с. Однако в большинстве случаев и, в частности, на средних и коротких волнах можно получить стандартную промежуточную частоту 465 кгц, сделав частоту гетеродина f_Г ниже частоты принимаемой станции. Так, например, если промежуточная частота f_пр= 465 кгц, то прием станции с частотой f_с = 10 000 кгц можно вести как при частоте гетеродина f_Г = 10 465 кгц, так и при f_Г = 9545 кгц: в обоих случаях разностная частота составит 465 кгц.

Принципиально не имеет значения, будет ли частота гетеродина больше или меньше частоты сигнала, важно лишь, чтобы эти частоты отличались одна от другой на 465 кгц, то есть на промежуточную частоту. Поэтому, если постепенно уменьшать частоту гетеродина, то можно дважды настроиться на одну и ту же станцию: первый раз, когда f_Г будет больше f_с на 465 кгц, и второй раз, когда f_Г будет меньше f_с на 465 кгц. Первую из этих настроек обычно называют основной, а вторую — зеркальной (рис. 129).

Рис. 129. В супергетеродине на одну станцию можно настроиться дважды: когда частота гетеродина f_Г больше частоты сигнала f_с (основная настройка) и когда частота гетеродина f_Г меньше частоты сигнала f_с (зеркальная настройка).

На первый взгляд может показаться, что наличие зеркальной настройки не таит в себе никаких опасностей. Недостаточно опытные любители иногда даже радуются появлению зеркальной настройки, так как при этом создается впечатление, что супергетеродин принимает в два раза больше станций. Но в действительности же наличие зеркальной настройки является серьезным недостатком супергетеродина, так как она может явиться помехой (зеркальная помеха или помеха по зеркальному каналу) для другой станции. Для того чтобы убедиться в этом, достаточно проделать несколько простейших арифметических операций

Так, например, если ведется прием станции с частотой 10 000 кгц, частота гетеродина должна быть равна 10 465 кгц. При этом одновременно может быть слышна станция, работающая на частоте 10 930 кгц, которая, так же как и принимаемая станция, создаст сигнал промежуточной частоты (10 930 кгц — 10 465 кгц = 465 кгц). Эта станция будет представлять собой зеркальную помеху — мы одновременно будем слышать две станции, причем в большинстве случаев прием будет сопровождаться сильным «свистом». Для основной настройки на станцию с частотой 10 930 кгц частота гетеродина должна быть равна 11 395 кгц (11 395 кгц — 10930 кгц = 4б5 кгц). В этом случае также возможно появление зеркальной помехи — прием станции, работающей на частоте 11 860 кгц (11 860 кгц — 11 395 кгц = 465 кгц). Другой пример зеркальной помехи приведен на рисунке 130.

Рис. 130. Любой частоте гетеродина f_Г может соответствовать прием двух станций, для одной из которых настройка будет основной (f_Г больше f_с), а для другой — зеркальной (f_Г меньше f_с). Иными словами, создать сигнал промежуточной частоты могут одновременно две станции: одна с частотой f_с ниже частоты гетеродина (принимаемая станция), другая с частотой f_зп — выше частоты гетеродина (зеркальная помеха).

Из приведенных примеров видно, что частота зеркальной помехи всегда отличается от частоты принимаемой станции на две промежуточные частоты — на 930 кгц. Следует, правда, заметить, что зеркальная помеха существует не всегда. Может же случайно оказаться так, что частота, на которой должна появиться эта помеха, «пустует» или на этой частоте работает очень слабая станция. Однако рассчитывать «на авось», конечно, нельзя, и поэтому в супергетеродине ведется борьба с зеркальной помехой.