Основные разделы

Предварительный расчет высокочастотной части супергетеродинного приемника

История развития радиоприемных устройств, как и всей радиотехники, неразрывно связана с именем изобретателя радио Александра Степановича Попова.

мая 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге А. С. Попов демонстрировал работу «прибора для обнаружения и регистрирования электрических колебаний», схема которого показана на рис. 1. Изобретение этого прибора было тем решающим шагом, который было необходимо сделать для получения возможности передачи электрических сигналов на расстояние без проводов.

Рассмотрим принцип работы этого первенца практической радиотехники. Электромагнитные волны, воздействуя на провод приемной антенны, возбуждают в ее цепи переменные токи высокой частоты. В цепь антенны включена трубочка К (когерер), заполненная металлическим порошком. Под влиянием тока высокой частоты сопротивление когерера резко уменьшается, что приводит к возрастанию тока местного источника, в цепь которого последовательно с когерером включен электромагнит с контактными пружинами (реле). Возрастание тока в катушке электромагнита вызывает увеличение силы магнитного притяжения, под действием которой якорь электромагнита притягивается. Одновременно с притяжением якоря контакты 1 и 2 замыкают цепь электрического звонка. Электрический звонок расположен так, что его молоточек ударяет не только по чашке звонка, но и по когереру. Встряхивание когерера, вызванное ударами молоточка, позволяет восстанавливать его высокое сопротивление, которым он обладал до прихода сигналов, что делает устройство пригодным для приема повторяющихся сигналов.

Таким образом, прибор, предложенный А.С. Поповым, имел устройство для преобразования энергии электромагнитных волн в энергию токов высокой частоты (антенну), устройство для преобразования сигналов высокой частоты в сигналы низкой частоты в виде чувствительного, синхронно действующего когерера с автоматическим восстановлением его исходных свойств и обеспечивал возможность приема сигналов на расстояние без проводов. Иначе говоря, прибор можно было использовать для радиосвязи.

В последующий период «прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний» был использован А.С. Поповым для исследования явления атмосферных электрических разрядов и в работах по телеграфированию без проводов. Для регистрации атмосферных электрических разрядов А.С. Попов ввел в свой прибор самопишущее устройство. В девяностых годах это устройство вошло в литературу под названием «грозоотметчика Попова».

В 1899 г. помощниками А.С. Попова П.Н. Рыбкиным и Д.С. Троицким была открыта возможность приема телеграфных сигналов с помощью телефона на слух. Замена телеграфного аппарата телефоном в значительной мере повысила чувствительность приемника к слабым сигналам и увеличила дальность действия радиосвязи.

Историю развития техники радиоприема можно разделить на периоды: доламповый, ламповый и современный, для которого характерно применение транзисторов и микросхем.

Доламповый период характеризуется усовершенствованием радиоприемника А.С. Попова. Уже в начале 900-х годов когерер был заменен электролитическим, а затем более чувствительным кристаллическим детектором. В приемник были введены элементы настройки и промежуточный контур, позволяющий повысить его избирательные свойства. Постепенно улучшались и электрические свойства элементов колебательных цепей. Совершенствование приемо-передающей аппаратуры расширило возможности радиосвязи.

ноября 1911 г. была впервые установлена односторонняя радиосвязь самолета с землей. В начале первой мировой войны под руководством Н.Д. Папалекси была создана радиостанция для двухсторонней радиосвязи самолета с землей.

Ламповый период техники радиоприема связан, прежде всего, в использованием двухэлектродной лампы - диода в качестве детектора. Но большое количество недостатков первых диодов ограничивало применение их в радиоприемных устройствах того времени. Диоды и даже триоды еще не могли успешно соперничать с кристаллическим детектором. Поэтому, несмотря на то, что диод был предложен Флемингом еще в 1904 г., а триод - Форестом в 1906 г., собственно ламповый период техники радиоприема начался лишь в 1915 г., когда начали создавать электронные лампы g высоким вакуумом. С этого времени электронные лампы стали широко использовать для усиления и детектирования, что в корне изменило направление развития техники радиоприемных устройств.

Начиная с 1918 г. нашла широкое применение так называемая регенеративная схема, которая позволила в значительной степени повысить чувствительность и избирательность радиоприемников. Такие приемники использовались на протяжении более двадцати лет.

В 1918 г. Армстронгом был взят патент на схему супергетеродинного приемника, первые образцы которого были очень громоздкими и обладали рядом недостатков. В начале 30-х годов были созданы новые, весьма совершенные многосеточные лампы, которые позволили избавиться от многих существенных недостатков супергетеродинных приемников. Начиная с этого времени, супергетеродинная схема становится основной для большинства выпускаемых радиоприемников.

Применение электронных ламп привело не только к изменению схем приемников, но и к общему развитию всей радиотехники.

За последние 35 лет в радиотехнике осваиваются новые, все более высокие частоты электромагнитных колебаний. Глубокие теоретические исследования в области электромагнитных колебаний и радиоэлектроники в 30-х годах позволили в 40-х годах перейти к практическому применению наиболее обширного по частоте диапазона - диапазона ультракоротких волн. В 50-е и в 60-е годы началось освоение инфракрасного и оптического диапазонов волн.

Развитие радиолокационной и, в особенности, космической техники привело к разработке принципиально новых методов усиления слабых электрических колебаний. Были созданы малошумящие усилители СВЧ с использованием ламп бегущей волны, квантово-механические или молекулярные усилители, параметрические усилители, усилители на туннельных диодах.

На основе достижений современной физики в настоящее время широкое развитие получила полупроводниковая электроника. В конце 40-х и начале 50-х годов были созданы первые полупроводниковые усилительные приборы: точечные транзисторы (1948г.) и плоскостные (1949-1950 гг.), отличающиеся от электронных ламп малыми геометрическими размерами, незначительной потребляемой электрической энергией и продолжительным сроком службы. Применение получили главным образом разновидности плоскостных транзисторов. Эволюция схем приемников на транзисторах была весьма сходной с эволюцией схем ламповых приемников: разрабатывались схемы приемников прямого усиления, регенеративные и супергетеродинные схемы. Современные транзисторные приемники выполняются, как правило, по супергетеродинной схеме.

Развитие полупроводниковой электроники привело к качественно новому направлению в разработке методов, устройств приема и обработки информации - микроэлектронике. Микроэлектроника - область электроники, связанная с проблемами изготовления и применения микроэлектронных изделий - изделий с высокой степенью интеграции и большой плотностью упаковки электрически соединенных элементов схем и полупроводниковых приборов.

Успехи в развитии современной микроэлектроники позволяют в значительной степени улучшить основные параметры радиоприемников. Замена целых функциональных узлов и блоков радиоприемника интегральными микросхемами, замена конденсаторов переменной емкости варикапами и варикапными матрицами, применение сенсорных устройств вместо механических переключателей диапазонов позволяют по-новому решать вопросы конструирования радиоприемных устройств. Использование новых методов конструирования приемников позволяет, в свою очередь, решать такие вопросы, как бесшумная настройка приемников, автоматическое регулирование полосы пропускания. При изменении уровня входных сигналов, программное управление радиоприемником и целый ряд других проблем, связанных с улучшением качественных показателей и условий эксплуатации радиоприемных устройств.

Прочитайте еще и эти статьи:

Конструирование плоской антенны
В настоящее время широко развивается рынок средств спутниковой связи. Ежегодное увеличение их объема производства составляет более 30%. Разработка антенной системы для приема сигналов космического телевещания является важнейшей частью наземной систе ...

Разработка контроллера управления робототехнической системы
Курсовая работа по схемотехнике Тема Разработка контроллера управления робототехнической системы Исходные данные 1. Контроллер управления робототехнической системой (только ...