מקלט סופר-הטרודיני משתמש בערבוב אותות כדי להמיר את אות הרדיו הקלט לתדר ביניים יציב (IF) שניתן לעבוד איתו ביתר קלות מאשר אות הרדיו המקורי בעל תדר שונה, תלוי בתחנת השידור. אות ה- IF מוגבר לאחר מכן על ידי רצועת מגברי IF ואז מוזרם לגלאי שמוציא את אות השמע למגבר שמע שמפעיל את הרמקול. במאמר זה, נלמד על העבודה של מקלט סופרהטרודין AM או superhet בקיצור בעזרת דיאגרמת בלוקים.
רוב מקלטי ה- AM שנמצאים כיום הם מסוג סופר-הטרודין מכיוון שהם מאפשרים להשתמש בפילטרים עם סלקטיביות גבוהה בשלבי התדרים הבינוניים שלהם (IF) והם בעלי רגישות גבוהה (ניתן להשתמש באנטנות מוט פרייט פנימיות) בשל המסננים בשלב ה- IF אשר עוזר להם להיפטר מאותות RF לא רצויים. כמו כן, רצועת מגבר ה- IF המספקת רווח גבוה ותגובת איתות חזקה טובה בגלל השימוש בבקרת רווח אוטומטית במגברים וקלות התפעול (שולט רק על עוצמת הקול, מתג ההפעלה וכפתור הכוונון).
דיאגרמת חסימה של מקלט AM Superheterodyne
כדי להבין כיצד זה עובד, בואו נסתכל בתרשים החסימה של מקלט ה- Superheterodyne AM שמוצג להלן.
כפי שניתן לראות בתרשים הבלוקים יש 11 שלבים שונים, לכל שלב יש פונקציה ספציפית שתוסבר להלן
- מסנן RF: הבלוק הראשון הוא סליל האנטנה של מוט הפריט ומשולב הקבלים המשתנה, המשרת שתי מטרות - RF מוזרם לסליל והקבל המקביל שולט בתדר התהודה שלו, מכיוון שאנטנות הפריט מקבלות את הטוב ביותר כאשר תדר התהודה של הסליל והקבל שווה לתדר המוביל של התחנה - בדרך זו הוא משמש כמסנן קלט של המקלט.
- מתנד מקומי של הטרודין : החסימה השנייה היא ההטרודין, המכונה גם המתנד המקומי (LO). תדר המתנד המקומי נקבע, כך שסכום או הפרש תדר האות RF ותדר ה- LO שווה ל- IF המשמש במקלט (בדרך כלל סביב 455 קילוהרץ).
- מִיקסֵר: הבלוק השלישי הוא המיקסר, אות ה- RF ואות ה- LO מוזנים למיקסר כדי לייצר את ה- IF הרצוי. מערבלים שנמצאו במקלטי AM נפוצים מפיקים את הסכום, את ההבדל בתדרי ה- LO וה- RF ואת אותות ה- LO וה- RF עצמם. לרוב במכשירי טרנזיסטור פשוטים, ההטרודין והמיקסר מיוצרים באמצעות טרנזיסטור אחד. ברסיברים איכותיים יותר ובאלו המשתמשים במעגלים משולבים ייעודיים, כגון TCA440, השלבים הללו נפרדים, מה שמאפשר קבלה רגישה יותר בשל המיקסר שמוציא רק את תדירות הסכום וההפרש. במערבלי LO אחד בטרנזיסטור, הטרנזיסטור פועל כמתנד ארמסטרונג משותף, וה- RF שנלקח מסליל שנפצע על מוט הפריט, בנפרד מסליל המעגל המהדהד, מוזרם לבסיס.בתדרים השונים מתדר התהודה של מעגל התהודה של האנטנה, הוא מציג עכבה נמוכה, כך שהבסיס נשאר מקורקע לאות ה- LO אך לא עבור אות הכניסה, בגלל שמעגל האנטנה הוא מסוג תהודה מקבילה (עכבה נמוכה בתדרים שונים מהתהודה, עכבה כמעט אינסופית בתדר התהודה).
- מסנן IF ראשון: הבלוק הרביעי הוא המסנן IF הראשון. ברוב מקלטי ה- AM זהו מעגל תהודה המוצב בקולט טרנזיסטור המיקסר עם תדר התהודה השווה לתדר ה- IF. מטרתו לסנן את כל האותות בתדר שונה מתדר ה- IF מכיוון שאותות אלה הם מוצרי ערבוב לא רצויים ואינם נושאים את אות השמע של התחנה אליה אנו רוצים להאזין.
- מגבר IF ראשון: הבלוק החמישי הוא מגבר ה- IF הראשון. רווחים של 50 עד 100 בכל שלבי IF נפוצים אם הרווח גבוה מדי, עיוות יכול להתרחש, ואם הרווח גבוה מדי, מסנני IF קרובים זה לזה ואינם מוגנים כראוי, תנודה טפילית יכולה להתרחש. המגבר נשלט על ידי מתח AGC (בקרת רווח אוטומטי) מהמפחת. AGC מוריד את הרווח של הבמה וגורם לאות הפלט להיות זהה כמעט, ללא קשר למשרעת אות הקלט. במקלטי AM טרנזיסטורים, אות ה- AGC מוזן לרוב לבסיס ויש לו מתח שלילי - בטרנזיסטורים NPN שמושכים את מתח הטיה הבסיס נמוך יותר, מקטינים את הרווח.
- מסנן IF שני: הבלוק השישי הוא מסנן ה- IF השני, ממש כמו הראשון הוא מעגל מהדהד הממוקם בקולט הטרנזיסטור. זה מאפשר רק אותות של תדר IF - שיפור הסלקטיביות.
- מגבר IF שני: הבלוק השביעי הוא מגבר ה- IF השני, הוא כמעט זהה למגבר ה- IF הראשון אלא שהוא אינו נשלט על ידי AGC, מכיוון שיש יותר מדי שלבים מבוקרים של AGC, מגביר את העיוות.
- מסנן IF שלישי: הבלוק השמיני הוא מסנן IF השלישי, בדיוק כמו הראשון והשני הוא מעגל מהדהד המוצב בקולט הטרנזיסטור. זה מאפשר רק אותות של תדר IF - שיפור הסלקטיביות. הוא מזין את אות ה- IF לגלאי.
- גלאי: הבלוק התשיעי הוא הגלאי, בדרך כלל בצורה של דיודת גרמניום או טרנזיסטור המחובר לדיודה. זה מווסת את ה- AM על ידי תיקון ה- IF. על הפלט שלו, יש רכיב אדווה IF חזק שמסונן על ידי פילטר מעבר נמוך של קבלים-נגד, כך שנותר רק רכיב AF, והוא מוזן למגבר השמע. אות השמע מסונן עוד יותר כדי לספק את מתח ה- AGC, כמו באספקת חשמל רגילה.
- מגבר שמע: הבלוק העשירי הוא מגבר השמע; הוא מגביר את אות השמע ומעביר אותו לרמקול. בין הגלאי למגבר השמע משתמשים בפוטנציומטר בקרת עוצמת קול.
- רמקול: החסימה האחרונה היא הרמקול (בדרך כלל 8 אוהם, 0.5W) שמוציא אודיו למשתמש. לעיתים מחברים את הרמקול למגבר השמע דרך שקע אוזניות המנתק את הרמקול כאשר האוזניות מחוברות לחשמל.
מעגל מקלט של Superheterodyne AM
כעת אנו יודעים את הפונקציונליות הבסיסית של מקלט Superheterodyne, בואו נסתכל על תרשים מעגלים אופייני של מקלט Superheterodyne. המעגל שלהלן הוא דוגמה למעגל רדיו טרנזיסטורי פשוט שנבנה באמצעות טרנזיסטור סופר רגיש TR830.
המעגל עשוי להיראות מסובך במבט הראשון, אך אם נשווה אותו לתרשים הבלוקים שלמדנו קודם, הוא הופך להיות פשוט. אז בואו נחלק כל קטע במעגל כדי להסביר את פעולתו.
אנטנה ומיקסר - L1 היא אנטנת מוט הפריט, היא יוצרת מעגל תהודה עם קבלים משתנים C2-1 ו- C1-1 במקביל. המתפתל המשני מתחבר לבסיס טרנזיסטור המיקסר X1. אות ה- LO מועבר לפולט מה- LO על ידי C5. פלט IF נלקח מהקולט על ידי IFT1, את הסליל מקישים על הקולט באופן שנאי אוטומטי, מכיוון שאם מעגל התהודה היה מחובר ישירות בין הקולט ל- Vcc הטרנזיסטור היה מעמיס את המעגל במידה ניכרת ורוחב הפס יהיה יותר מדי גבוה - סביב 200kHz. הקשה זו מפחיתה את רוחב הפס ל -30 קילוהרץ.
LO - מתנד ארמסטרונג רגיל, C1-2 מכוון לצד C1-1 על מנת שההפרש בין תדרי LO ו- RF הוא תמיד 455kHz. תדר ה- LO נקבע על ידי L2 והקיבול הכולל של C1-2 ו- C2-2 בסדרות עם C8. L2 מספק משוב לתנודות מהאספן לפולט. הבסיס מקורקע RF.
X3 הוא מגבר ה- IF הראשון. כדי להשתמש בשנאי להזנת הבסיס של מגבר הטרנזיסטור, אנו מכניסים את המשני בין הבסיס להטיה ומכניסים קבלים לניתוק בין ההטיה לשנייה המשנית כדי לסגור את המעגל לאות. זהו פיתרון יעיל יותר מאשר הזנת האות דרך קבל צימוד לבסיס המחובר ישירות לנגדי הטיה
TM הוא מד עוצמת אות שמודד זרם הזורם למגבר ה- IF, מכיוון שאותות קלט גבוהים יותר גורמים לזרם רב יותר דרך שנאי ה- IF למגבר ה- IF השני, מה שמגדיל את זרם אספקת המגבר של ה- IF שמודד המדד. C14 מסנן את מתח האספקה יחד עם R9 (מחוץ למסך), שכן ניתן לגרום לזמזום RF ורשת חשמלית לסליל מד ה- TM.
X4 הוא מגבר ה- IF השני, ההטיה נקבעת על ידי R10 ו- R11, C15 מקרק את הבסיס לאותות IF; הוא מחובר ל- R12 הלא-מנותק כדי לספק משוב שלילי על מנת להפחית את העיוות, כל השאר זהה למגבר הראשון.
D הוא הגלאי. זה מווסת את ה- IF ומספק את מתח ה- AGC השלילי. נעשה שימוש בדיודות גרמניום מכיוון שהמתח הקדמי שלהן נמוך פי שניים מדיודות הסיליקון, מה שגורם לרגישות גבוהה יותר למקלט ולעיוות שמע נמוך יותר / R13, C18 ו- C19 יוצרים מסנן שמע נמוך של טופולוגיית PI, בעוד R7 שולט בחוזק AGC ויוצר מסנן נמוך לעבור עם C10 המסנן את מתח ה- AGC הן מה- IF והן מאות ה- AF.
X5 הוא מגבר השמע, R4 שולט בעוצמת הקול ו- C22 מספק משוב שלילי בתדרים גבוהים יותר, ומספק סינון נוסף במעבר נמוך. X6 הוא מניע שלב הכוח. S2 ו- C20 יוצרים מעגל לבקרת טונים - כאשר לוחצים על המתג C20 מבצעת תדרי שמע גבוהים יותר, כשמשמשים כמסנן גס נמוך, זה היה חשוב ברדיו הראשון המוקדם, מכיוון שרמקולים היו בעלי ביצועים נמוכים מאוד בתדרים נמוכים וקיבלו שמע שנשמע מַתַכתִי". משוב שלילי מהפלט מוחל על מעגל הפולט של טרנזיסטור הנהג.
T1 הופך את שלב האותות המגיעים לבסיס X7 לעומת השלב בבסיס X8, T2 הופך את משיכות זרם חצי הגל של כל טרנזיסטור בחזרה לצורת גל שלמה ומתאים את עכבת מגבר הטרנזיסטור הגבוהה יותר (200 אוהם) ל 8. רמקול אוהם. טרנזיסטור אחד מושך זרם כאשר אות הקלט הוא בצורת גל חיובי והשני כאשר צורת הגל שלילית. R26 ו- C29 מספקים משוב שלילי, מפחיתים את העיוות ומשפרים את איכות שמע ותגובת התדרים. J ו- SP מחוברים באופן שמכבה את הרמקול בעת חיבור האוזניות. מגבר האודיו מספק כ- 100mW כוח, המספיק לחדר שלם.