Шаг за шагом. От детекторного приемника до супергетеродина - Рудольф Сворень

Теперь несколько слов о недостатках супергетеродинного приемника.

Основные недостатки супергетеродина заключаются в том, что в нем появляются два новых вида помех, которых не было в приемнике прямого усиления.

Сточки зрения помех в приемнике прямого усиления наиболее «опасными» являются соседние станции — их сигналы легче всего могут «пролезть» через колебательные контуры вместе с сигналом принимаемой станции. В супергетеродине, помимо помех по соседнему каналу, могут возникнуть два совершенно новых вида помех — это так называемая зеркальная помеха и помеха с частотой, равной промежуточной.

Во всех наших примерах мы считали, что при настройке супергетеродина на станцию частота гетеродина fГ выше частоты принимаемой станции fс. Однако в большинстве случаев и, в частности, на средних и коротких волнах можно получить стандартную промежуточную частоту 465 кгц, сделав частоту гетеродина fГ ниже частоты принимаемой станции. Так, например, если промежуточная частота fпр = 465 кгц, то прием станции с частотой fс = 10 000 кгц можно вести как при частоте гетеродина fГ = 10 465 кгц, так и при fГ = 9545 кгц: в обоих случаях разностная частота составит 465 кгц.

Принципиально не имеет значения, будет ли частота гетеродина больше или меньше частоты сигнала, важно лишь, чтобы эти частоты отличались одна от другой на 465 кгц, то есть на промежуточную частоту. Поэтому, если постепенно уменьшать частоту гетеродина, то можно дважды настроиться на одну и ту же станцию: первый раз, когда fГ будет больше fс на 465 кгц, и второй раз, когда fГ будет меньше fс на 465 кгц. Первую из этих настроек обычно называют основной, а вторую — зеркальной (рис. 129).

Рис. 129. В супергетеродине на одну станцию можно настроиться дважды: когда частота гетеродина fГ больше частоты сигнала fс (основная настройка) и когда частота гетеродина fГ меньше частоты сигнала fс (зеркальная настройка).

На первый взгляд может показаться, что наличие зеркальной настройки не таит в себе никаких опасностей. Недостаточно опытные любители иногда даже радуются появлению зеркальной настройки, так как при этом создается впечатление, что супергетеродин принимает в два раза больше станций. Но в действительности же наличие зеркальной настройки является серьезным недостатком супергетеродина, так как она может явиться помехой (зеркальная помеха или помеха по зеркальному каналу) для другой станции. Для того чтобы убедиться в этом, достаточно проделать несколько простейших арифметических операций

Так, например, если ведется прием станции с частотой 10 000 кгц, частота гетеродина должна быть равна 10 465 кгц. При этом одновременно может быть слышна станция, работающая на частоте 10 930 кгц, которая, так же как и принимаемая станция, создаст сигнал промежуточной частоты (10 930 кгц — 10 465 кгц = 465 кгц). Эта станция будет представлять собой зеркальную помеху — мы одновременно будем слышать две станции, причем в большинстве случаев прием будет сопровождаться сильным «свистом». Для основной настройки на станцию с частотой 10 930 кгц частота гетеродина должна быть равна 11 395 кгц (11 395 кгц — 10930 кгц = 4б5 кгц). В этом случае также возможно появление зеркальной помехи — прием станции, работающей на частоте 11 860 кгц (11 860 кгц — 11 395 кгц = 465 кгц). Другой пример зеркальной помехи приведен на рисунке 130.

Рис. 130. Любой частоте гетеродина fГ может соответствовать прием двух станций, для одной из которых настройка будет основной (fГ больше fс), а для другой — зеркальной (fГ меньше fс). Иными словами, создать сигнал промежуточной частоты могут одновременно две станции: одна с частотой fс ниже частоты гетеродина (принимаемая станция), другая с частотой fзп — выше частоты гетеродина (зеркальная помеха).

Из приведенных примеров видно, что частота зеркальной помехи всегда отличается от частоты принимаемой станции на две промежуточные частоты — на 930 кгц. Следует, правда, заметить, что зеркальная помеха существует не всегда. Может же случайно оказаться так, что частота, на которой должна появиться эта помеха, «пустует» или на этой частоте работает очень слабая станция. Однако рассчитывать «на авось», конечно, нельзя, и поэтому в супергетеродине ведется борьба с зеркальной помехой.

Борьба с зеркальной помехой после преобразователя частоты невозможна, так как и принимаемая станция, и зеркальная помеха создают одинаковые по частоте (465 кгц) сигналы, которые одинаково хорошо проходят через контуры усилителя ПЧ. Отсюда следует, что бороться с зеркальной помехой нужно на входе приемника, до преобразователя частоты. Для этого используется обычный колебательный контур (входной контур), который настраивается на частоту принимаемой станции и, таким образом, ослабляет зеркальную помеху (рис. 131).

Рис. 131. Бороться с зеркальной помехой можно только до преобразователя частоты. Для этого используют контур, настроенный на частоту принимаемой станции. Он и ослабляет сигнал, который мог бы создать зеркальную помеху.

Входной контур супергетеродина практически ничем не отличается от входного контура приемника прямого усиления: в обоих случаях используются катушки индуктивности и конденсаторы переменной емкости, а также применяются одни и те же схемы связи с антенной. Однако входной контур супергетеродинного приемника, если можно так выразиться, находится в более выгодном положении: его задачей является ослабление зеркальной помехи, частота которой отличается от резонансной частоты контура на 930 кгц, в то время как в приемнике прямого усиления входной контур должен ослаблять соседнюю станцию, отличающуюся от принимаемой всего лишь на 10 кгц.

Здесь уместно сказать несколько слов о выборе промежуточной частоты. Принципиально можно построить супергетеродинный приемник с промежуточной частотой от нескольких десятков килогерц до нескольких мегагерц. Для того чтобы получить хорошую избирательность по соседнему каналу, желательно, чтобы промежуточная частота fпр была как можно ниже: чем ниже величина fпр, тем сильнее будет проявляться различие в частотах принимаемой и соседней станций, тем легче будет контурам ПЧ подавить помеху по соседнему каналу. Так, например, при fпр = 100 кгц сигналы ПЧ принимаемой и соседней станции отличаются на 10 %, при fпр = 465 кгц это различие составит уже 2 %, а при fпр = 2000 кгц — всего лишь 0,5 %. Совершенно очевидно, что в первом случае, то есть при низкой промежуточной частоте, избирательность по соседнему каналу будет лучше.

С другой стороны, желательно, чтобы fпр  была как можно больше, так как при этом увеличится различие между частотами зеркальной помехи и принимаемой станции, а это, в свою очередь, усилит подавление зеркальной помехи с помощью входного контура.

Как уже отмечалось (стр. 261), частоты зеркальной помехи и принимаемой станции отличаются на величину 2·fпр. Для промежуточных частот 100, 465 и 2000 кгц частота зеркальной помехи будет отличаться от частоты принимаемой станции соответственно на 200, 930 и 4000 кгц. Отсюда следует, что входной контур лучше всего будет ослаблять зеркальную помеху в последнем случае, то есть при высокой промежуточной частоте.

В зависимости от назначения приемника и предъявляемых к нему требований для этого приемника может быть выбрана низкая (обычно 110–130 кгц) или высокая (обычно 1400–1800 кгц и более) промежуточная частота. В подавляющем большинстве радиовещательных приемников промежуточная частота равна стандартной — 465 кгц. При этой величине fпр удается получить удовлетворительную избирательность как по соседнему, так и по зеркальному каналу. Правда, при fпр = 465кгц ослабление зеркальной помехи на КВ диапазоне не всегда оказывается достаточным.

Стандартная промежуточная частота находится в середине «свободного» участка между вещательными диапазонами длинных и средних волн. На стандартной промежуточной частоте и на частотах, близких к ней, не работают ни вещательные станции, ни передатчики радиосвязи. Связано это с тем, что для сигналов с частотой, равной fпр, супергетеродин представляет собой обычный приемник прямого усиления с фиксированной настройкой. Прием этих сигналов осуществляется независимо от частоты гетеродина и даже более того — при выключенном гетеродине (рис. 132).