Основы радиоприема и радиоприемники

       В антенне радиоприемника (РП) наводится переменный электрический ток, что обусловлено поочередным воздействием на носители заряда в металле переменного электрического и переменного магнитного полей.

       В большинстве случаев ток, наводимый в антенне РП, мал, так как электромагнитная волна или радиоволна (ЭМВ или РВ) излучаемая передатчиком распределяется на все пространство. Исключением являются случаи направленного распространения ЭМВ. Для формирования направленных радиоволн используются не всенаправленные антенны, а антенны со специально заданными диаграммами направленности.

       Рассмотрим подробнее процесс приема информации в системах связи с радиоканалом, то есть перейдем к изучению вопросов радиоприема.

       Первое, что приходит в голову, заключается в том, самый простой радиоприемник (РП) – это, например, звуковой излучатель ЗИ (наушник), подключенный к антенне и заземлению, рис.1 а. Такая схема не обладает избирательностью и настроена на прием только по одному каналу. На рис.1 б показан РП с избирательной входной цепью – колебательным контуром, который мог бы принимать сигналы разных радиостанций. Но ни одна из этих схем не может считаться РП. Дело в том, что в антенне наводится ток высокой частоты, рис.2 а и его спектр не имеет низкочастотной составляющей, которую способен воспроизводить ЗИ, рис. 2 б. В самом деле на рис.2 б имеется только высокочастотный спектр ВЧС и отсутствует низкочастотный спектр НЧС.

       Чтобы получить полноценный РП в схему необходимо ввести нелинейный элемент – детектор Д, рис. 3 а. Сигнал после детектора, рис. 3 б, в своем спектре, рис.3 в, имеет низкочастотную часть НЧС, которую может воспроизводить ЗИ, рис.5. На рис.5 представлены уже схемы вполне работоспособных приемников: рис.5 а – без избирательной входной цепи; рис. 5 б – с избирательной входной цепью.

       На рис. 5 б изображен классический детекторный РП, который на заре развития радиотехники выпускался серийно и также изготавливался в огромных количествах радиолюбителями. Приемник крайне прост и надежен. Но, так как он не имеет усилителя, то а его антенне должен формироваться сигнал достаточной мощности. Для этого требуется хорошее качественное заземление и громоздкая антенна. Для приема радиостанций работающих в диапазонах длинных и средних волн (ДВ) и (СВ) в качестве антенны используется медный провод длиной несколько десятков метров. Выгдядит это примерно так.

Антенна представляет собой медный провод (часто несколько медных жил скрученных вместе). В качестве заземляющего элемента в землю погружается металлический предмет (штырь или пластина).

       Работает РП, рис.5 б, следующим образом. РВ наводят в антенне токи высоких частот. Изменением емкости конденсатора С_к добиваются настройки контура на частоту принимаемой радиостанции. Выходной сигнал контура имеет вид, рис. 2 а. Сигнал после диода (детектора) имеет вид, рис.3 б. Процесс детектирования поясняется на рис.4. Диод имеет нелинейную ВАХ, рис.4 а, благодаря которой модулированный сигнал, рис. 4 а преобразуется в сигнал, рис. 4 б. Конденсатор фильтра С_ф отфильтровывает высокочастотную составляющую (через него течет ток высокой частоты), а ток низкой частоты протекает через ЗИ.

       На нижерасположенном рисунке приведена структурная схема так называемого приемника прямого усиления.

РП имеет большую выходную мощность, то есть обеспечивает громкоговорящий прием. Это достигается за счет наличия двух усилителей: маломощного усилителя высокой частоты УВЧ и мощного усилителя низкой частоты УНЧ. Отличительной особенностью такого РП является наличие магнитной антенны. Магнитная антенна представляет собой ферритовый стержень (круглого или прямоугольного сечения) на котором расположена одна или несколько катушек. В рассматриваемой схеме на ферритовом стержне расположены две катушки: катушка колебательного контура L₁ и катушка связи L₂. Феррит обладает большой магнитной проницаемостью (обычно 400 или 600). Благодаря магнитной антенне РП практически не нуждается в громоздкой внешней антенне и заземлении. Их подключение, как показано на рисунке, позволяет повысить качество приема и даже принимать сигналы удаленных или слабых радиостанций.

Ниже приведен один из возможных вариантов схем РП прямого усиления.

 УВЧ приемника двухкаскадный и собран на двух германиевых транзисторах П416, имеющих достаточно большой коэффициент усиления по току. Узел детектирования выполнен на двух германиевых диодах Д9Б. УНЧ приемника выполнен по классической трансформаторной схеме. Согласующий трансформатор Тр1 обеспечивает связь первого транзистора УНЧ МП41 с двухтактным выходным каскадом, собранным на транзисторах МП39. Выходной трансформатор Тр2 обеспечивает согласование УНЧ с громкоговорителем Гр1.

       Еще один вариант РП прямого усиления с бестрансорматорным УНЧ показан на рисунке ниже.

УВЧ выполнен на двух транзисторах VT1 и VT2. Связь между транзисторами непосредственная. Через резистор R1 в УВЧ организована отрицательная обратная связь. Узел детектирования также выполнен на 2 диодах. УНЧ построен на 4 транзисторах.