|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Гетеродинный прием электромагнитных волн |
 | |
Анимация
Описание
В процессе конструирования принимающих устройств модулированного сигнала радиодиапазона (то есть попросту радиоприемников) возникает существенная физическая трудность. Именно, принимаемый сигнал слишком слаб для непосредственного детектирования. Если начать с детектирования этого низковольтного сигнала, то выделенный полезный сигнал модуляции получится слишком зашумленным и подверженным нелинейным искажениям.
Поэтому возникает необходимость предварительного усиления принятого антенной сигнала до его детектирования. Однако такое предварительное усиление затруднено необходимостью осуществлять его в крайне широком диапазоне несущих частот (от сотен килогерц на длинных и средних волнах до сотни мегагерц для УКВ).
Создание столь широкополосного усилителя с низким уровнем шума и нелинейных искажений крайне затруднительно. Поэтому поступают следующим образом:
Во-первых, принимаемый сигнал антенны Uin на высокой частоте смешивают с сигналом равной несущей частоты, сдвинутой на стандатрную величину D=440 кГц. Таковой сигнал генерируется местным генератором, встроенным в приемник (так называемым гетеродином). В результате соответствующее устройство (смеситель) вырабатывает сигнал:
. (1)
Здесь А(t), Ahet - соответственно модулированная амплитуда принимаемого сигнала и постоянная амплитуда гетеродина. Первая половина получившегося сигнала, имеющая частоту, близкую к удвоенной несущей, в дальнейшем просто отсекается фильтром промежуточных частот, так что ее нелинейные искажения в процессе смешения не важны. Мы видим, что соответствующее устройство (смеситель) должно иметь хорошую линейность и низкий уровень шумов на одной единственной частоте, равной промежуточной (ну уж точнее - в узком, всего-то 20 кГц модулирующего звукового спектра A(t), частотном диапазоне вокруг нее). Это гораздо проще, чем создавать высоколинейный малошумящий широкополосный предусилитель.
Результат смешения, таким образом, состоит в “переносе” полезного сигнала модуляции с исходной несущей на фиксированную промежуточную частоту (второй член в выражении (1)). Далее мы легко можем осуществить предусиление линейным малошумящим узкополосным (те самые 20 кГц вокруг D) усилителем (т.н. усилитель промежуточной частоты, УПЧ), и далее детектировать уже усиленный сигнал.
Таким образом гетеродинный прием состоит в предварительном переносе сигнала модуляции с исходной несущей частоты на промежуточную, и дальнейшем его усилении и детектировании высоколинейными малошумящими узкополосными каскадами. Соответствующие приемники (а это все без исключения современные изделия) называются супергетеродинными приемниками. Следует правда упомянуть, что за последние 3 десятилетия это название как-то подзабылось ввиду возрастающей технической безграмотности населения.
Ключевые слова
Области техники и экономики
Применение эффекта
Имеет широчайшее применение в самых разноообразных системах связи, телекоммуникаций, обработки информации, радио и телевещания и т.п.
Реализации эффекта
Техническая реализация эффекта
Простейшая техническая реализация требует наличия обычного приемника, например, средневолнового диапазона, и осцилографа (двухлучевой). При помощи осциллографа :
1. Измеряем сигнал со взодного резонансного контура приемника. Убеждаемся, что это аплитудно-модулированный сигнал, несущая частота которого лежит в диапазоне десятков килогерц, и изменяется с перестройкой приемника со станции на станцию.
2. Затем замеряем сигнал, генерируемый гетеродином. Убеждаемся, что это сигнал постоянной амплитуды, частота которого изменяется синхронно с частотой входного сигнала, оставаясь сдвинутой на 440 кГц относительно входной.
3. Наконец измеряем одновременно на двух входах осциллографа входной сигнал и сигнал со входа усилителя промежуточной частоты. Убеждаемся, что несущие частоты обоих сигналов различны, причем несущая сигнала УПЧ всегда 440 кГц, в то время как несущая входного изменяется при перестройке приемника со станции на станцию. В то же время амплитудные огибающие обоих сигналов идентичны.
Литература
1. Физика. Большой энциклопедический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 1999.
2. Новый политехнический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 2000.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |
