Ein Überlagerungsempfänger verwendet Signalmischung, um das Eingangsfunksignal in eine konstante Zwischenfrequenz (IF) umzuwandeln, mit der je nach Sender einfacher gearbeitet werden kann als mit dem ursprünglichen Funksignal, das eine andere Frequenz hat. Das ZF-Signal wird dann durch einen Streifen von ZF-Verstärkern verstärkt und dann einem Detektor zugeführt, der das Audiosignal an einen Audioverstärker ausgibt, der den Lautsprecher mit Strom versorgt. In diesem Artikel erfahren Sie anhand eines Blockdiagramms, wie ein Superheterodyne AM-Empfänger oder kurz Superhet funktioniert.
Die meisten heute gefundenen AM-Empfänger sind vom Superheterodyn-Typ, da sie die Verwendung von Filtern mit hoher Selektivität in ihren Zwischenfrequenzstufen (IF) ermöglichen und aufgrund der Filter in der IF-Stufe eine hohe Empfindlichkeit aufweisen (interne Ferritstabantennen können verwendet werden) hilft ihnen dabei, unerwünschte HF-Signale loszuwerden. Außerdem bietet der ZF-Verstärkerstreifen aufgrund der Verwendung der automatischen Verstärkungsregelung in Verstärkern und der einfachen Bedienung eine hohe Verstärkung, eine gute starke Signalantwort (regelt nur die Lautstärke, den Netzschalter und den Abstimmknopf).
Blockdiagramm des Superheterodyne AM-Empfängers
Um zu verstehen, wie es funktioniert, werfen wir einen Blick auf das unten gezeigte Blockdiagramm des Superheterodyne AM-Empfängers.
Wie Sie sehen können, hat das Blockdiagramm 11 verschiedene Stufen, wobei jede Stufe eine spezifische Funktion hat, die unten erläutert wird
- HF-Filter: Der erste Block ist die Kombination aus Ferritstabantenne und variablem Kondensator, die zwei Zwecken dient: HF wird in die Spule induziert und der Parallelkondensator steuert deren Resonanzfrequenz, da Ferritantennen am besten empfangen, wenn die Resonanzfrequenz von Die Spule und der Kondensator entsprechen der Trägerfrequenz der Station - auf diese Weise fungiert sie als Eingangsfilter des Empfängers.
- Heterodyn-Lokaloszillator: Der zweite Block ist der Heterodyn, auch als Lokaloszillator (LO) bekannt. Die Frequenz des lokalen Oszillators wird so eingestellt, dass entweder die Summe oder die Differenz der Frequenz des HF-Signals und der Frequenz des LO gleich der im Empfänger verwendeten ZF ist (normalerweise um 455 kHz).
- Rührgerät: Der dritte Block ist der Mischer, das HF-Signal und das LO-Signal werden dem Mischer zugeführt, um die gewünschte ZF zu erzeugen. In herkömmlichen AM-Empfängern gefundene Mischer geben die Summe, die Differenz der Frequenzen von LO und RF sowie die LO- und RF-Signale selbst aus. Meistens werden bei einfachen Transistorradios der Überlager und der Mischer unter Verwendung eines Transistors hergestellt. Bei höherwertigen Empfängern und Empfängern mit dedizierten integrierten Schaltkreisen wie dem TCA440 sind diese Stufen getrennt, was einen empfindlicheren Empfang ermöglicht, da der Mischer nur die Summen- und Differenzfrequenzen ausgibt. In einem Transistor-LO-Mischer arbeitet der Transistor als Armstrong-Oszillator mit gemeinsamer Basis, und die HF, die von einer auf den Ferritstab gewickelten Spule entnommen wird, die von der Spule des Resonanzkreises getrennt ist, wird der Basis zugeführt.Bei Frequenzen, die sich von der Resonanzfrequenz des Antennenresonanzkreises unterscheiden, weist sie eine niedrige Impedanz auf, so dass die Basis für das LO-Signal, jedoch nicht für das Eingangssignal geerdet bleibt, da der Antennenkreis vom Parallelresonanztyp ist (niedrige Impedanz bei unterschiedlichen Frequenzen) von Resonanz, nahezu unendliche Impedanz bei der Resonanzfrequenz).
- Erster ZF-Filter: Der vierte Block ist der erste ZF-Filter. Bei den meisten AM-Empfängern handelt es sich um einen Resonanzkreis, der im Kollektor des Mischertransistors angeordnet ist und dessen Resonanzfrequenz der ZF-Frequenz entspricht. Der Zweck besteht darin, alle Signale mit einer anderen Frequenz als der ZF-Frequenz herauszufiltern, da diese Signale unerwünschte Mischprodukte sind und nicht das Audiosignal des Senders übertragen, den wir hören möchten.
- Erster ZF-Verstärker: Der fünfte Block ist der erste ZF-Verstärker. Verstärkungen von 50 bis 100 in jeder ZF-Stufe sind üblich, wenn die Verstärkung zu hoch ist, Verzerrungen auftreten können und wenn die Verstärkung zu hoch ist, ZF-Filter zu nahe beieinander liegen und nicht richtig abgeschirmt sind, kann eine parasitäre Schwingung auftreten. Der Verstärker wird durch die AGC-Spannung (Automatic Gain Control) vom Demodulator gesteuert. AGC verringert die Verstärkung der Stufe, wodurch das Ausgangssignal unabhängig von der Amplitude des Eingangssignals ungefähr gleich ist. Bei Transistor-AM-Empfängern wird das AGC-Signal am häufigsten der Basis zugeführt und weist eine negative Spannung auf. Bei NPN-Transistoren, die die Basisvorspannung senken, wird die Verstärkung verringert.
- Zweites ZF-Filter: Der sechste Block ist das zweite ZF-Filter, genau wie der erste ist es ein Resonanzkreis, der im Kollektor des Transistors angeordnet ist. Es werden nur Signale der ZF-Frequenz zugelassen, wodurch die Selektivität verbessert wird.
- Zweiter ZF-Verstärker: Der siebte Block ist der zweite ZF-Verstärker. Er ist praktisch der gleiche wie der erste ZF-Verstärker, außer dass er nicht von der AGC gesteuert wird, da zu viele AGC-gesteuerte Stufen die Verzerrung erhöhen.
- Drittes ZF-Filter: Der achte Block ist das dritte ZF-Filter, genau wie das erste und das zweite ein Resonanzkreis, der im Kollektor des Transistors angeordnet ist. Es werden nur Signale der ZF-Frequenz zugelassen, wodurch die Selektivität verbessert wird. Es speist das ZF-Signal dem Detektor zu.
- Detektor: Der neunte Block ist der Detektor, üblicherweise in Form einer Germaniumdiode oder eines mit Dioden verbundenen Transistors. Es demoduliert AM durch Gleichrichten der ZF. An seinem Ausgang befindet sich eine starke ZF-Welligkeitskomponente, die von einem Widerstands-Kondensator-Tiefpassfilter herausgefiltert wird, sodass nur die AF-Komponente übrig bleibt und dem Audioverstärker zugeführt wird. Das Audiosignal wird weiter gefiltert, um die AGC-Spannung bereitzustellen, wie bei einer normalen Gleichstromversorgung.
- Audioverstärker: Der zehnte Block ist der Audioverstärker. Es verstärkt das Audiosignal und leitet es an den Lautsprecher weiter. Zwischen dem Detektor und dem Audioverstärker wird ein Potentiometer zur Lautstärkeregelung verwendet.
- Lautsprecher: Der letzte Block ist der Lautsprecher (normalerweise 8 Ohm, 0,5 W), der Audio an den Benutzer ausgibt. Der Lautsprecher ist manchmal über eine Kopfhörerbuchse mit dem Audioverstärker verbunden, die den Lautsprecher trennt, wenn Kopfhörer angeschlossen sind.
Überlagerungs-AM-Empfängerschaltung
Jetzt kennen wir die Grundfunktionen eines Superheterodyne-Empfängers. Schauen wir uns einen typischen Schaltplan des Superheterodyne-Empfängers an. Die folgende Schaltung ist ein Beispiel einer einfachen Transistor-Funkschaltung, die unter Verwendung eines hochempfindlichen TR830-Transistors von Sony aufgebaut ist.
Die Schaltung mag auf den ersten Blick kompliziert erscheinen, aber wenn wir sie mit dem Blockdiagramm vergleichen, das wir zuvor gelernt haben, wird es einfach. Teilen wir also jeden Abschnitt der Schaltung auf, um seine Funktionsweise zu erklären.
Antenne und Mischer - L1 ist die Ferritstabantenne und bildet einen Resonanzkreis mit parallelen variablen Kondensatoren C2-1 und C1-1. Die Sekundärwicklung koppelt in die Basis des Mischertransistors X1. Das LO-Signal wird vom LO über C5 dem Emitter zugeführt. Die Ausgangs-ZF wird vom Kollektor durch IFT1 entnommen, die Spule wird auf Autotransformator-Weise auf den Kollektor abgegriffen, da der Transistor die Schaltung erheblich belasten würde, wenn der Resonanzkreis direkt zwischen dem Kollektor und Vcc angeschlossen wäre, und die Bandbreite ebenfalls hoch - um 200kHz. Dieses Abhören reduziert die Bandbreite auf 30 kHz.
LO - Der Standard- Armstrong-Oszillator mit gemeinsamer Basis, C1-2, wird neben C1-1 abgestimmt, sodass die Differenz der LO- und RF-Frequenzen immer 455 kHz beträgt. Die LO-Frequenz wird durch L2 und die Gesamtkapazität von C1-2 und C2-2 in Reihe mit C8 bestimmt. L2 liefert eine Rückkopplung für Schwingungen vom Kollektor zum Emitter. Die Basis ist HF-geerdet.
X3 ist der erste ZF-Verstärker. Um einen Transformator zur Speisung der Basis eines Transistorverstärkers zu verwenden, legen wir die Sekundärseite zwischen Basis und Vorspannung und einen Entkopplungskondensator zwischen Vorspannung und Sekundärtransformator, um den Stromkreis für das Signal zu schließen. Dies ist eine effizientere Lösung als die Einspeisung des Signals über einen Koppelkondensator zur Basis, die direkt mit Vorspannungswiderständen verbunden ist
TM ist ein Signalstärkemessgerät, das den in den ZF-Verstärker fließenden Strom misst, da höhere Eingangssignale dazu führen, dass mehr Strom durch den ZF-Transformator in den zweiten ZF-Verstärker fließt, wodurch der vom Messgerät gemessene Versorgungsstrom des ZF-Verstärkers erhöht wird. C14 filtert die Versorgungsspannung zusammen mit R9 (außerhalb des Bildschirms), da HF- und Stromnetzbrummen in die Spule des TM-Messgeräts induziert werden kann.
X4 ist der zweite ZF-Verstärker, die Vorspannung wird durch R10 und R11 festgelegt, C15 erdet die Basis für ZF-Signale; Es ist mit dem entkoppelten R12 verbunden, um eine negative Rückkopplung zu liefern, um die Verzerrung zu verringern. Alles andere ist das gleiche wie beim ersten Verstärker.
D ist der Detektor. Es demoduliert die ZF und liefert die negative AGC-Spannung. Germaniumdioden werden verwendet, da ihre Durchlassspannung doppelt so niedrig ist wie die von Siliziumdioden, was zu einer höheren Empfängerempfindlichkeit und einer geringeren Audioverzerrung führt. / R13, C18 und C19 bilden ein Tiefpass-Audiofilter mit PI-Topologie, während R7 die AGC-Stärke steuert und a bildet Tiefpassfilter mit C10, der die AGC-Spannung sowohl vom ZF- als auch vom AF-Signal filtert.
X5 ist der Audio-Vorverstärker, R4 regelt die Lautstärke und C22 liefert eine negative Rückkopplung bei höheren Frequenzen und sorgt für zusätzliche Tiefpassfilterung. X6 ist der Treiber der Endstufe. S2 und C20 bilden eine Tonsteuerschaltung. Wenn der Schalter gedrückt wird, erdet C20 höhere Audiofrequenzen und fungiert als grobes Tiefpassfilter. Dies war bei frühen AM-Radios wichtig, da die Lautsprecher eine sehr schlechte Niederfrequenzleistung hatten und Audio hörten. “ blechern". Eine negative Rückkopplung vom Ausgang wird an die Emitterschaltung des Treibertransistors angelegt.
T1 invertiert die Phase der Signale, die zur Basis von X7 kommen, gegenüber der Phase an der Basis von X8, T2 dreht die Halbwellenstromzüge jedes Transistors auf eine ganze Wellenform zurück und passt die höhere Transistorverstärkerimpedanz (200 Ohm) an die 8 an -Ohm Lautsprecher. Ein Transistor zieht Strom, wenn das Eingangssignal eine positive Wellenform aufweist, und der andere, wenn die Wellenform negativ ist. R26 und C29 sorgen für negative Rückkopplung, reduzieren Verzerrungen und verbessern die Audioqualität und den Frequenzgang. J und SP sind so verbunden, dass der Lautsprecher ausgeschaltet wird, wenn Kopfhörer angeschlossen sind. Der Audioverstärker liefert eine Leistung von ca. 100 mW, die für einen ganzen Raum ausreicht.