Принцип супергетеродинного приема состоит в том, что принятые колебания преобразуются по частоте в некоторую ПРОМЕЖУТОЧНУЮ частоту. Вот на ней и происходит основное усиление сигнала! А поскольку промежуточная частота - фиксирована, в УПЧ можно задействовать значительное число контуров, обеспечивающих необходимую избирательность!
"Н": Но ведь ранее мы знакомились с замечательными свойствами колебательного контура! Разве с его помощью нельзя добиться необходимой избирательности? Зачем для этого нужна целая система контуров?
"С": Дорогой Аматор! Что слышу я из уст нашего друга? Вы разве не касались вопроса АЧХ связанных контуров? Или того, какова может быть предельная избирательность?
"Н": Это я виноват! Слишком торопил Аматора согласиться на мое участие в вашей с ним беседе!..
"С": Не беда! Однако, поскольку супергетеродин - это очень серьезно и никаких "галопом по европам" здесь не будет, я попрошу нашего уважаемого Аматора прямо сейчас продолжить тему о колебательных контурах и избирательности!
"А": С удовольствием! Для чего предлагаю вернуться еще раз к АЧХ колебательного контура. Но сейчас в наши рассуждения мы добавим немного конкретики (см. рис. 6.2).
Так все СЕМЬ представленных частот f1-f6, а также f0, разделены частотным промежутком, или интервалом, равным 10 кГц. Представим, что резонансная частота, на которую настроен входной контур, совпадает с f0. И, кроме того, что прием ведется в диапазоне КВ. Для удобства рассуждений принимаем f0 = 10 МГц! То есть длина волны составляет 30 метров! Кроме того принимаем, что добротность контура Q = 100.
"С": Должен заметить, что это весьма неплохой контур!
"А": Согласен! Теперь подсчитаем, чему равна полоса пропускания нашего контура и увековечим ее очертания на представленном выше рисунке.
Q = f0/Δf;
Δf = fo/Q = 10/10 = 10 Гц!
То есть полоса нашего контура равна 100 кГц! И это по уровню 0,707!..
"Н": Как же так!? Ведь из этого следует, что наш контур не обладает, практически, НИКАКОЙ ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬЮ!
"А": Совершенно верно, Незнайкин! Приведенный пример ясно показывает, что даже на частоте 10 МГц, контур уже не обладает ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬЮ ПО СОСЕДНЕМУ КАНАЛУ! (Это узаконенный технический термин, который показывает - во сколько раз ослабляется селекторной цепью сигнал частоты, отстоящей от f0 на 10 кГц, если входные величины их сигналов - равны!)
"Н": Но может стоит просто взять Q = 1000?
"А": Ты воображаешь, что это так просто сделать? В какой-то степени дело можно улучшить, если резко увеличить размеры катушки. Намотать ее толстым проводом, лучше посеребреным, на очень качественном диэлектрическом каркасе. Но и в этом случае, для реального контура получить Q больше 250 вряд ли удастся! А поскольку, как ты еще убедишься дальше, катушек таких в серьезном приемнике достаточно много, то габариты его могут стать вовсе неприемлемыми!
"С": А кроме всего прочего, даже это не спасает положения! При Q = 250, полоса пропускания находится на уровне 40 кГц!
"А": Легко видеть, что в полосе приема этого контура (Q = 250) будет прослушиваться ПЯТЬ каналов одновременно!
"Н": Но ведь подобный преселектор - это ВСЕ, чем располагает "прямичок" для отстройки от мешающих станций!
"А": Не совсем так… Мы ведь еще не рассматривали системы СВЯЗАННЫХ КОНТУРОВ. Их еще называют ПОЛОСОВЫМИ ФИЛЬТРАМИ. Простейшие полосовые фильтры состоят из двух связанных между собой высокодобротных контуров, настроенных на несущую частоту. Изменяя связь между ними, можно значительно улучшить форму АЧХ, приблизив ее к идеальной, прямоугольной.
"Н": Как можно представить себе полосовые фильтры?
"А": Да вот хотя бы так, как показано на рис. 6.3. Хотя возможны и другие конфигурации. Полосовые фильтры не дают заметного повышения добротности, но зато делают более крутыми боковые склоны АЧХ. "Срез" АЧХ полосового фильтра по уровню 0,707 в отличие от одиночного контура, очень незначительно превосходит по ширине свое "основание"!
"Н": Но полностью задачу это ведь все равно не решает?
"А": Ну конечно нет! Вот почему и возник вопрос о том, нельзя ли для повышения избирательности по соседнему каналу, каким-либо способом понизить несущую частоту сигнала в приемнике, сохранив ее, однако, в передатчике!
Оказалось, именно это блестяще и подтвердил Армстронг, что подобное вполне реально!
"Н": А с помощью какой лампы Алладина это удалось сделать?
"А": С помощью так называемого СМЕСИТЕЛЯ, осуществляющего процесс преобразования частоты!
"С": Вообще в различной радиоаппаратуре особую роль играют, так называемые, НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРОЦЕССЫ. Это и детектирование, и модуляция, и даже некоторые случаи усиления сигнала. Основным признаком всякого нелинейного процесса является, Аматор…
"А": …Изменение формы электрического сигнала, в результате чего в его спектре появляются НОВЫЕ ЧАСТОТНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ!
Однако нелинейный процесс осуществляется только в том случае, если в состав цепи вводится простой или сложный, но обязательно НЕЛИНЕЙНЫЙ ЭЛЕМЕНТ!
Вот именно к числу таких, нелинейных процессов, относится и ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫ, лежащее в основе СУПЕРГЕТЕРОДИННОГО метода приема.
"С": Так вот, если к такому нелинейному элементу одновременно подвести два сигнала с различными частотами f1 и f2, то в цепи этого элемента появятся самые различные комбинации этих сигналов!..
Вузовские курсы по радиотехнике перечисляют несколько комбинаций, которые при этом получаются! Но нас интересуют только две… Так Аматор?
"А": Мне очень неловко в этом признаться, но я всегда считал, что только одна!.. А именно f1 - f2. При том, что частота гетеродина fгет = f1, a f2 - частота несущей канала, в котором осуществляется прием… То есть fгет - fсигн.
"С": Ты совершенно прав, но не следует забывать и о такой комбинации, как fсигн- fгет.
"А": Ну конечно! Это ведь так важно для понимания термина ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬ ПО ЗЕРКАЛЬНОМУ КАНАЛУ!
"С": Друг мой, ты совершенно прав, но я имел в виду не только это… Кстати, чему соответствует эта разность частот?
"А":fгет - fсигн? Она равна fпр, то есть ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЕ!
Однако особенно следует отметить следующее обстоятельство - если один из двух сигналов, породивших сигнал промежуточной частоты, будет модулированным, то сама промежуточная частота окажется… ПРОМОДУЛИРОВАННОЙ ЭТИМ ЖЕ САМЫМ СИГНАЛОМ!
Ну и совсем нетрудно понять, что поскольку fгет - это чистый, синусоидальный сигнал, то из этого следует, что произойдет перенос модулирующего сигнала (речь, музыка) на fnp!
"Н": Здорово! А какой обычно выбирается промежуточная частота?
"С": Дорогой Незнайкин! Спросил бы ты это, скажем, лет 20 назад, то я не моргнув глазом, с чувством глубокой убежденности ответил бы так. А именно, что промежуточная частота строго стандартизирована и равна в Европе - 465 кГц, а в США и Японии - 455 кГц!
"А": А сейчас, как писал Дюма, "20 лет спустя", разве это не так?
"С": Мы еще не раз будем иметь возможность убедиться, что совсем не так!
Но не будем пока брать это в голову! Продолжай пожалуйста, Аматор!
"А": …Так вот, давайте посмотрим, чему будет равна полоса пропускания полосового фильтра, настроенного на частоту 465 кГц, если его добротность - 100?
"Н": Даже я могу легко подсчитать, что полоса составляет 4,65 кГц!
"А": И это в то самое время, как каналы от f1 и до f6 по-прежнему разделены промежутком в 10 килогерц! Прошу взглянуть на рис. 6.4.