การสร้างเครื่องรับวิทยุมีหลายแบบ ยิ่งกว่านั้นไม่ว่าจะใช้เพื่อวัตถุประสงค์ใด - เป็นเครื่องรับสถานีกระจายเสียงหรือสัญญาณในชุดระบบควบคุม มีตัวรับ superheterodyne และการขยายสัญญาณโดยตรง ในวงจรตัวรับการขยายสัญญาณโดยตรงจะใช้ตัวแปลงการสั่นเพียงประเภทเดียว - บางครั้งก็เป็นเครื่องตรวจจับที่ง่ายที่สุด อันที่จริงนี่คือเครื่องรับเครื่องตรวจจับซึ่งปรับปรุงเพียงเล็กน้อยเท่านั้น หากคุณใส่ใจกับการออกแบบวิทยุ คุณจะเห็นได้ว่าสัญญาณความถี่สูงจะถูกขยายก่อน จากนั้นจึงขยายสัญญาณความถี่ต่ำ (สำหรับเอาต์พุตไปยังลำโพง)
คุณสมบัติของ superheterodynes
เนื่องจากความจริงที่ว่าปรสิตสามารถสั่นได้ ความเป็นไปได้ของการขยายการสั่นของความถี่สูงจึงถูกจำกัดไว้เพียงเล็กน้อย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อสร้างเครื่องรับคลื่นสั้น เนื่องจากแอมพลิฟายเออร์เสียงแหลมดีที่สุดคือใช้การออกแบบเรโซแนนซ์ แต่พวกเขาจำเป็นต้องทำการกำหนดค่าใหม่อย่างสมบูรณ์ของวงจรออสซิลเลเตอร์ทั้งหมดที่อยู่ในการออกแบบ เมื่อเปลี่ยนความถี่
เป็นผลให้การออกแบบเครื่องรับวิทยุมีความซับซ้อนมากขึ้นตลอดจนการใช้งาน แต่ข้อบกพร่องเหล่านี้สามารถกำจัดได้โดยใช้วิธีการแปลงการสั่นที่ได้รับเป็นความถี่คงที่และคงที่ นอกจากนี้ความถี่มักจะลดลงซึ่งช่วยให้คุณได้รับระดับสูง อยู่ที่ความถี่นี้ที่ปรับแอมพลิฟายเออร์เรโซแนนซ์ เทคนิคนี้ใช้ในเครื่องรับ superheterodyne สมัยใหม่ ความถี่คงที่เท่านั้นที่เรียกว่าความถี่กลาง
วิธีแปลงความถี่
และตอนนี้เราต้องพิจารณาวิธีการแปลงความถี่ดังกล่าวในเครื่องรับวิทยุ สมมติว่ามีการแกว่งสองประเภท ความถี่ต่างกัน เมื่อรวมการสั่นเหล่านี้เข้าด้วยกัน จังหวะก็จะปรากฏขึ้น เมื่อเพิ่มเข้าไป สัญญาณจะเพิ่มแอมพลิจูดหรือลดลง หากคุณให้ความสนใจกับกราฟที่แสดงลักษณะของปรากฏการณ์นี้ คุณจะเห็นช่วงเวลาที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง และนี่คือช่วงเวลาแห่งการเต้น ยิ่งไปกว่านั้น ช่วงเวลานี้ยาวนานกว่าลักษณะที่คล้ายคลึงกันของความผันผวนที่เกิดขึ้น ดังนั้น ตรงกันข้ามกับความถี่ - ผลรวมของการแกว่งมีน้อย
ความถี่ของบีตนั้นง่ายต่อการคำนวณ จะเท่ากับผลต่างในความถี่ของการแกว่งที่เพิ่มเข้ามา และด้วยการเพิ่มขึ้นความแตกต่างความถี่ของจังหวะเพิ่มขึ้น เป็นไปตามนั้นเมื่อเลือกความแตกต่างที่ค่อนข้างมากในแง่ความถี่ ได้บีตความถี่สูง ตัวอย่างเช่น มีความผันผวนสองแบบ - 300 เมตร (นี่คือ 1 MHz) และ 205 เมตร (นี่คือ 1.46 MHz) เมื่อเพิ่มเข้าไปแล้วปรากฎว่าความถี่ของบีตจะอยู่ที่ 460 kHz หรือ 652 เมตร
การตรวจจับ
แต่ตัวรับแบบซุปเปอร์เฮเทอโรไดน์จะมีตัวตรวจจับเสมอ บีตที่เกิดจากการเพิ่มการสั่นสะเทือนสองแบบที่แตกต่างกันจะมีช่วงเวลาหนึ่ง และสอดคล้องกับความถี่กลางอย่างเต็มที่ แต่สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่การสั่นแบบฮาร์มอนิกของความถี่กลางเพื่อให้ได้มาซึ่งจำเป็นต้องทำตามขั้นตอนการตรวจจับ โปรดทราบว่าเครื่องตรวจจับจะแยกเฉพาะการสั่นที่มีความถี่การปรับจากสัญญาณมอดูเลต แต่ในกรณีของการเต้น ทุกอย่างแตกต่างกันเล็กน้อย - มีการเลือกการสั่นของความถี่ที่เรียกว่าความต่าง จะเท่ากับผลต่างของความถี่ที่รวมกัน วิธีการแปลงนี้เรียกว่าวิธีการ heterodyning หรือการผสม
การดำเนินการของวิธีการเมื่อผู้รับกำลังทำงาน
สมมติว่าคลื่นวิทยุเข้ามาในวงจรวิทยุ ในการดำเนินการแปลงร่าง จำเป็นต้องสร้างการสั่นความถี่สูงเสริมหลายตัว ถัดไป ความถี่ออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่จะถูกเลือก ในกรณีนี้ ความแตกต่างระหว่างเงื่อนไขของความถี่ควรเป็น เช่น 460 kHz ถัดไป คุณต้องเพิ่มการสั่นและนำไปใช้กับหลอดตรวจจับ (หรือเซมิคอนดักเตอร์) ส่งผลให้เกิดการสั่นของความถี่แตกต่าง (ค่า 460 kHz) ในวงจรที่เชื่อมต่อกับวงจรแอโนด ต้องใส่ใจความจริงที่ว่าวงจรนี้ถูกปรับให้ทำงานที่ความถี่ต่างกัน
คุณสามารถแปลงสัญญาณโดยใช้แอมพลิฟายเออร์ความถี่สูง แอมพลิจูดของมันเพิ่มขึ้นอย่างมาก แอมพลิฟายเออร์ที่ใช้สำหรับสิ่งนี้มีตัวย่อว่า IF (แอมพลิฟายเออร์ความถี่กลาง) สามารถพบได้ในเครื่องรับประเภท superheterodyne ทั้งหมด
วงจรไตรโอดที่ใช้งานได้จริง
ในการแปลงความถี่ คุณสามารถใช้วงจรที่ง่ายที่สุดบนหลอดไตรโอดเดียว การสั่นที่มาจากเสาอากาศ ผ่านขดลวด ตกลงบนกริดควบคุมของหลอดไฟเครื่องตรวจจับ สัญญาณแยกมาจากออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่ซึ่งวางทับบนสัญญาณหลัก มีการติดตั้งวงจรออสซิลเลเตอร์ในวงจรแอโนดของหลอดตรวจจับ - มันถูกปรับให้เข้ากับความถี่ที่แตกต่าง เมื่อตรวจพบ จะเกิดการสั่น ซึ่งจะขยายเพิ่มเติมใน IF
แต่โครงสร้างหลอดวิทยุนั้นไม่ค่อยได้ใช้ในปัจจุบันนี้ องค์ประกอบเหล่านี้ล้าสมัยแล้ว การได้มาซึ่งสิ่งเหล่านี้เป็นปัญหา แต่การพิจารณากระบวนการทางกายภาพทั้งหมดที่เกิดขึ้นในโครงสร้างนั้นสะดวก Heptodes, triode-heptodes และ pentodes มักใช้เป็นเครื่องตรวจจับ วงจรบนเซมิคอนดักเตอร์ไตรโอดนั้นคล้ายกับวงจรที่ใช้หลอดไฟมาก แรงดันไฟจ่ายน้อยและข้อมูลการม้วนตัวของตัวเหนี่ยวนำ
ถ้าในตับ
Heptode เป็นโคมไฟที่มีกริด แคโทด และแอโนดหลายแบบ อันที่จริงนี่คือหลอดวิทยุสองหลอดที่อยู่ในภาชนะแก้วเดียว การไหลแบบอิเล็กทรอนิกส์ของหลอดไฟเหล่านี้ก็เป็นเรื่องปกติเช่นกัน ที่หลอดไฟดวงแรกกระตุ้นการสั่น - สิ่งนี้ช่วยให้คุณกำจัดการใช้ออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่แยกต่างหาก แต่ในช่วงที่สอง การแกว่งที่มาจากเสาอากาศและเฮเทอโรไดน์ผสมกัน ได้บีตแล้ว การสั่นที่มีความถี่ต่างกันจะถูกแยกออกจากกัน
โดยปกติโคมไฟบนไดอะแกรมจะถูกคั่นด้วยเส้นประ กริดล่างทั้งสองเชื่อมต่อกับแคโทดผ่านองค์ประกอบต่างๆ - ได้วงจรป้อนกลับแบบคลาสสิก แต่กริดควบคุมโดยตรงของออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่เชื่อมต่อกับวงจรออสซิลเลเตอร์ ด้วยผลป้อนกลับ กระแสและการสั่นเกิดขึ้น
กระแสไฟทะลุตารางที่สองและการแกว่งจะถูกโอนไปยังหลอดที่สอง สัญญาณทั้งหมดที่มาจากเสาอากาศไปที่กริดที่สี่ กริดหมายเลข 3 และหมายเลข 5 เชื่อมต่อกันภายในฐานและมีแรงดันคงที่ เหล่านี้เป็นฉากกั้นระหว่างโคมไฟสองดวง ผลที่ได้คือหลอดที่สองได้รับการป้องกันอย่างสมบูรณ์ ไม่จำเป็นต้องปรับจูนเครื่องรับ superheterodyne สิ่งสำคัญคือการปรับตัวกรองแบนด์พาส
กระบวนการที่เกิดขึ้นในโครงการ
กระแสจะแกว่ง เกิดจากหลอดไฟดวงแรก ในกรณีนี้ พารามิเตอร์ทั้งหมดของหลอดวิทยุที่สองจะเปลี่ยนไป มันอยู่ในนั้นที่การสั่นสะเทือนทั้งหมดผสมกัน - จากเสาอากาศและออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่ การสั่นเกิดขึ้นด้วยความถี่ที่ต่างกัน วงจรออสซิลเลเตอร์รวมอยู่ในวงจรแอโนด - มันถูกปรับให้เข้ากับความถี่เฉพาะนี้ ถัดมาเป็นการเลือกจากกระแสแอโนดสั่น และหลังจากกระบวนการเหล่านี้ สัญญาณจะถูกส่งไปยังอินพุตของ IF
ด้วยความช่วยเหลือของโคมไฟแปลงพิเศษ การออกแบบ superheterodyne นั้นง่ายขึ้นอย่างมาก จำนวนหลอดลดลง ขจัดปัญหาหลายประการที่อาจเกิดขึ้นเมื่อใช้วงจรโดยใช้ออสซิลเลเตอร์เฉพาะที่แยกต่างหาก ทุกสิ่งที่กล่าวถึงข้างต้นหมายถึงการเปลี่ยนแปลงของรูปคลื่นที่ไม่มีการมอดูเลต (โดยไม่มีเสียงพูดและดนตรี) ทำให้ง่ายต่อการพิจารณาหลักการทำงานของอุปกรณ์
สัญญาณปรับ
ในกรณีที่เกิดการแปลงคลื่นมอดูเลต ทุกอย่างจะแตกต่างออกไปเล็กน้อย การแกว่งของออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่มีแอมพลิจูดคงที่ IF oscillation และ beat ถูกมอดูเลต เช่นเดียวกับพาหะ ในการแปลงสัญญาณมอดูเลตเป็นเสียง จำเป็นต้องมีการตรวจจับอีกหนึ่งครั้ง ด้วยเหตุนี้ในเครื่องรับ superheterodyne HF หลังจากการขยายสัญญาณแล้ว สัญญาณจะถูกนำไปใช้กับเครื่องตรวจจับที่สอง และหลังจากนั้นเท่านั้น สัญญาณการมอดูเลตจะถูกส่งไปยังหูฟังหรืออินพุต ULF (เครื่องขยายสัญญาณความถี่ต่ำ)
ในการออกแบบ IF มีหนึ่งหรือสองลำดับของประเภทเรโซแนนท์ ตามกฎแล้วจะใช้หม้อแปลงที่ปรับแล้ว นอกจากนี้ยังมีการกำหนดค่าขดลวดสองอันในคราวเดียวและไม่ใช่อย่างใดอย่างหนึ่ง ส่งผลให้ได้รูปร่างที่ได้เปรียบมากขึ้นของเส้นโค้งเรโซแนนซ์ ความไวและความสามารถในการคัดเลือกของอุปกรณ์รับเพิ่มขึ้น หม้อแปลงเหล่านี้ที่มีขดลวดปรับเรียกว่าตัวกรองแบนด์พาส มีการกำหนดค่าโดยใช้ตัวเก็บประจุหลักแบบปรับได้หรือทริมเมอร์ มีการกำหนดค่าเพียงครั้งเดียวและไม่จำเป็นต้องสัมผัสระหว่างการทำงานของเครื่องรับ
ความถี่ LO
ตอนนี้เรามาดูตัวรับ superheterodyne แบบง่าย ๆ บนหลอดหรือทรานซิสเตอร์กัน คุณสามารถเปลี่ยนความถี่ออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่ได้ในช่วงที่ต้องการ และต้องเลือกในลักษณะที่ว่าด้วยการสั่นของความถี่ใดๆ ที่มาจากเสาอากาศ จะได้รับค่าความถี่กลางเท่ากัน เมื่อปรับ superheterodyne ความถี่ของการสั่นของแอมพลิฟายเออร์จะถูกปรับเป็นแอมพลิฟายเออร์เรโซแนนซ์เฉพาะ กลายเป็นข้อได้เปรียบที่ชัดเจน - ไม่จำเป็นต้องกำหนดค่าวงจรออสซิลเลเตอร์ระหว่างท่อจำนวนมาก การปรับวงจรเฮเทอโรไดน์และอินพุตก็เพียงพอแล้ว มีความเรียบง่ายที่สำคัญของการตั้งค่า
ความถี่กลาง
ในการรับ IF คงที่เมื่อทำงานที่ความถี่ใดๆ ที่อยู่ในช่วงการทำงานของเครื่องรับ จำเป็นต้องเปลี่ยนการสั่นของออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่ โดยทั่วไปแล้ว วิทยุ superheterodyne ใช้ IF 460 kHz ที่ใช้กันน้อยกว่ามากคือ 110 kHz ความถี่นี้บ่งชี้ว่าช่วงของออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่และวงจรอินพุตต่างกันเท่าใด
ด้วยความช่วยเหลือของการขยายเสียงเรโซแนนซ์ ความไวและความสามารถในการคัดเลือกของอุปกรณ์จะเพิ่มขึ้น และด้วยการใช้การเปลี่ยนแปลงของการแกว่งที่เข้ามา จึงสามารถปรับปรุงดัชนีการเลือกได้ บ่อยครั้งมาก สถานีวิทยุสองสถานีที่เปิดให้บริการค่อนข้างใกล้เคียง (ตามความถี่) รบกวนซึ่งกันและกัน คุณสมบัติดังกล่าวจะต้องนำมาพิจารณาด้วยหากคุณวางแผนที่จะประกอบเครื่องรับ superheterodyne แบบโฮมเมด
รับสถานีอย่างไร
ตอนนี้ เราสามารถดูตัวอย่างเฉพาะเพื่อทำความเข้าใจว่าเครื่องรับ superheterodyne ทำงานอย่างไร สมมติว่าใช้ IF เท่ากับ 460 kHz และสถานีทำงานที่ความถี่ 1 MHz (1000 kHz) และเธอถูกขัดขวางโดยสถานีที่อ่อนแอซึ่งออกอากาศที่ความถี่ 1,010 kHz ความแตกต่างของความถี่คือ 1% เพื่อให้ได้ IF เท่ากับ 460 kHz จำเป็นต้องปรับออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่เป็น 1.46 MHz ในกรณีนี้ วิทยุรบกวนจะส่งสัญญาณ IF เพียง 450 kHz
และตอนนี้คุณจะเห็นได้ว่าสัญญาณของทั้งสองสถานีต่างกันมากกว่า 2% สองสัญญาณหนี สิ่งนี้เกิดขึ้นจากการใช้เครื่องแปลงความถี่ การรับของสถานีหลักถูกทำให้ง่ายขึ้น และการเลือกวิทยุก็ดีขึ้น
ตอนนี้คุณรู้หลักการทั้งหมดของตัวรับ superheterodyne แล้ว ในวิทยุสมัยใหม่ ทุกอย่างง่ายกว่ามาก - คุณต้องใช้ชิปเพียงตัวเดียวเพื่อสร้าง และในนั้นมีอุปกรณ์หลายอย่างประกอบอยู่บนคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ - เครื่องตรวจจับ, ออสซิลเลเตอร์ในพื้นที่, RF, LF, IF แอมพลิฟายเออร์ มันยังคงเป็นเพียงการเพิ่มวงจรออสซิลเลเตอร์และตัวเก็บประจุและตัวต้านทานสองสามตัว และประกอบตัวรับสัญญาณที่สมบูรณ์