Raadiovastuvõtuseadmed (2)

Tallinna Polütehnikum
Raadiovastuvõtjad konspekt Raadiovastuvõtjad
Kirjandus 1. A, Isotamm “Raadiovastuvõtuseadmed”, 1968 2. “Raadioamatööri käsiraamat 3. L, Abo “Raadiolülitused”
Raadioülekandeks kasutatavad sagedusalad Raadiosagedusliku spektri jaotus Sagedusala Sagedusala Laineala Laineala nimetus Tähis ulatus nimetus ulatus 3...30 kHz Väga madalad 100...10 km Ülipikklained ÜPL raadiosagedused 30...300 kHz Madalad 10...1 km Pikklained PL raadiosagedused 300...3000kHz Keskmised 1000....100 m Kesklained KL raadiosagedused 3...30 MHz Kõrged 100...10 m Lühilained LL raadiosagedused 30...300 MHz 10...1 m Ultralühilained: ML meeterlai ned 300...3000 10...1 dm detsimeeterlained DML MHz 3...30 GHz 10...1 cm sentimeeterlained SML 30...300 GHz 10...1 mm millimeeterlained MML
Vastuvõtjate liigitus 1. Sagedusala (AM) järgi 2. Kasutusala (FM) järgi 3. Signaali moduleerimise viisi (SSB) järgi [LSB, USB] 4. Telegraaf 5. Lülitusskeemi järgi 6. Võimenduselemendi järgi (transistorid, mikroskeemid, tunneldioodid jm.) 7. Tööliigi järgi
1. Sagedusastmiku järgi a) pikk- b) kesk- c) lühi- d) ultralühilaine VV
2. Kasutusala järgi 1) raadiolevi VV 2) eriotstarbelised ja raadioside VV
1) Raadiolevi a) ringhäälingu VV b) TV ehk vaatelevi VV
2 Raadiovastuvõtjad
3) Eriotstarbelised c) raadioside d) raadiorelee e) raadionavigatsioon f) raadiolokatsiooni ja kaugjuhtimise telemeetria, raadioastronoomia ja amatöörside VV
3.Lülitusskeemi järgi 1) otseVV 2) superheterodüün VV
Vastuvõtjate põhielemendid 1. Antenn Soovitava kiirgusallika elektromagnetvälja poolt tekitatud KS-pinge juhtimine VV sisendlülitusse.
2. VV sisendlülitused ehk sisendvooluringid Nende ülesanne on sidestada VV antenn VV esimese astmega nii, et antennist kanduks sisendile võimalikult suur osa soovitava sagedusega KS- energiast. Samal ajal peab sisendlülitus............
3. Detektor ehk demodulaator Eraldab moduleeritud või manipuleeritud raadiosageduslikust kandevsagedusest ülekantav infot sisaldav kasulik signaal . Nt: raadioringhäälinguks helisignaal , TV-signaali puhul nii pildi. Kui ka helisignaal, milleks kasutatakse kahte eraldi detektorit. Detektori tööpõhimõtte lülitus sõltub moduleerimise liigist (AM, FM, SSB, IM).
*Ainult antennist ja detektorist koosnev vastuvõtja toimib täielikult antennist saadava KS-energia arvel, mistõttu tundlikkus ja tarbijale ülekantav väljundvõimsus on väga väikesed, sõltudes oluliselt: 1) antenni efektiivsusest 2) vastuvõetava jaama poolttekitatud väljatugevusest 3) VV antenni asukohast
4. KS- võimendi ehk raadiosagedusvõimedi [RF- Radio Frequency ] Asub VV-s vahetult sisendringide järel. Ül: suurendada sisndringidelt saadavat KS-signaali amplituudi kohaliku toiteallika arvelt. Kasutatakse ka vahesagedusvõimendit (resonantsvõimendi).
5. MS-võimendi [AF – Audio Frequency] Ühendatakse vahetult detektori järele. Ül: detektorist saadava MS-signaali võimendamine väljundseadme jaoks vajalikule tasemele, et toita teda kui tarbijat. Väljundseadmeks võib olla: a) Kõlar
3 Raadiovastuvõtjad
b) Telegraafiaparaat c) Automaatikaseadme täiturmehhanism d) Displeiseade (nt: kineskoop )
MS-võimendite liigitus: 1) käsitletava sagedusspektri järgi 2) signaali kuju järgi
a) helisagedus- b) videosagedus- kasut TV-vastuvõtjates kujutise signaali võimendamiseks c) alalispinge võimendi – võimendavad pikaajalisi pinge impulsse, mida kasutatakse automaatika , telemehhaanika ja telemeetriaseadmetes.
6. Toiteseade Varustab VV lülitusskeemi vajalike toitepingetega. Elektrivõrgust toite puhul sisaldab toiteplokk olenevalt tööpõhimõttest toitetrafo vajaliku suurusega vahelduvpingete saamiseks. Need pinged alaldatakse, alaldatud pinged silutakse LC- või RC-filtritega ja tavaliselt stabiliseeritakse parameetriliste või elektronstabilisaatoritega.
Raadiovastuvõtjate plokkskeem 1. DetektorVV Kõrgeoomilised kõrvaklapid – 4000
Sisend Detektor ring
Us Elektriline skeem Cs VD t
L Ch C U s
t
*Puudus: ei ole võimendust
4 Raadiovastuvõtjad
2. OtseVV
Sisend KSV Detektor KSV ring (RSV)
El. skeem
Detektor MSV
3. RegeneratiivVV Reguleerita v positiivne tagasiside
Sisen KSV d (RSV KS Detekto MSV ring )
SuperregeneratiivVV-s rakendub positiivne tagasiside, mis võimaldab tunduvalt tõsta üldist võimendust KS-traktis. Ühtlasi suureneb selle astme võnkeringi hüvetegur , millele rakendub positiivne tagasiside.
Puudus:
VV ümberhäälestamisel ühelt sageduselt teisele peab uuesti reguleerima ka positiivse tagasiside suurust. Vastasel juhul tekib kas võimenduse vähenemine või aste läheb genereerima, olenevalt sellest, kuidas muutus tagasiside suurus VV ümberhäälestamisel teisele sagedusele.
5 Raadiovastuvõtjad
Selline kahe nupu keeramise vajadus muudab käsitsemise ebamugavaks. Põhimõte annab rahuldavaid tulemusi sageduseni kuni 7MHz. Kõrgematel sagedustel on tulemused ebapiisavad. Kui reguleerida TS üle genereerimisläve, on võimalik ka moduleerimata telegraafisignaalide vastuvõtt. Selleks häälestatakse VV veidi kõrvale vastuvõetavast kandevsagedusest, mistõttu tekib VV-s genereeritav sagedus, kui häälestasime VV signaalist veidi kõrgemale või genereeritav sagedus – vastuvõetav sagedus.
4. SuperregeneratiivVV KT – elektronvõti JS - juhtskeem K J
Sisen KS Detekto MS dring
Katkestatakse tagasisidest helisagedusega, sest kõrgema sagedusega tundlikkus suureneb ja võimendus suureneb 106 kordseks, kuid selektiivsus ei parane. Juhitavat tagasisidet katkestatakse elektronvõtmega.
Sageduse muundamise põhimõte
Fvs  f sign  f oss , kui f sign  f oss  spekter ei pöördu ümber !
Fvs  f oss  f sign , kui f oss  f sign  spekter pöördub ümber !!! fvs Ka sageduste liitumine on põhimõtteliselt võimalik. Kui ebalineaarsele elemendile peale anda siinussignaal, siis tekivad kõrgemad harmonilised, järelikult sagedusmuundi väljundfilter, mis laseb läbi ainult vahesagedust tõkestab harmoonilise sagedusi. Selline olukord on näha sagedusteljelt:
fp fosc fs Sagedust muudetakse ülevalt alla
fs fosc fp fvs fvs – vahesagedus fp – peegelsagedus fosc – ostsillaatori sagedus fs – signaalisagedus
NT: Sagedus, mida vastu võtame, on fs = 10...12 MHz
 Kui võtame ossi kõrgema: fosc = 11...13 MHz, siis Rf = 13/11 = 1,18  Kui võtame ossi madalama: fosc = 9...11 MHz, siis Rf = 11/9 = 1,22
5. SuperheterodüünVV plokkskeem
6 Raadiovastuvõtjad
RF MIX IF VSV DET MSV KSV SM KSF VSV
OSS AVR
AVR – automaatne võimenduse reguleerimine SM - sagedusmuundur
Sisendringide ja KS-võimendi võnkerringidega, seega kõigi selektiivsete elementidega, mis on enne sagedusmuundit, saavutatakse selektiivsus peegelkanali suhtes. Naaberkanali suhtes suurendavad selektiivsust sisendvõnkeringid sagedusteni 1...1,5 MHz st. Pl ja KL- alas . Kõrgematel sagedustel KS-osa võnkeringide ribalaius suureneb ja nende selektiivsus naaberkanali suhtes pidevalt väheneb. EELSELEKTOR ehk PRESELEKTOR – VV osa sisendringidest kuni esimese sagedusmuundi sisendini. Selle osa koosseisu võib kuuluda ka KS-võimendi, mis koosneb tavaliselt 1 või 2 astmest. KS-võimendi võib olla aperioodiline , kui astme koormuseks pole resonantsvõnkering, vaid see on asendatud laiaribalise koormustakistiga. Selleks võib olla takisti , KS-trossel või nendest kombineeritud lülitus.
Sagedusmuundi ülesanne: Vv-tava sageduse muundamine vahesageduseks (VS). VS-tel toimub VV põhivõimendus, mis võib olla mõnest 1000-st kuni mõnekümne 1000-ni, olenevalt VV tüübist ja otstabest. Sageli tuleb kasutada suure võimenduse saamiseks mitut vahesageduse astet. Kui vv-lülitus on projekteeritud selliselt , et koos soovitavate vastuvõtu sageduste valimisega häälestatakse koos sisendringidega ümber ka ossi sagedus. Siis VS on püsiv suurus ja ei ole ümber häälestatav. See võimaldab VS-le valmistada võimalikult optimaalsete parameetritega VS-filtreid, et tagada nõutav selektiivsus naaberkanalite suhtes. Muutuva VS-i puhul oleks selle nõude täitmine raskendatud. Erilist tähtsust omab VS-i suuruse valik.
Vahesageduse valiku tingimused:
1. Madal vahesagedus Võimaldab valmistada parema selektiivsusega VS-filtreid naaberkanalite häirete vähendamiseks. Selleks tuleb VS-filtrite sageduskarakteristik teostada võimalikult järskude külgedega. Selleks kasutatakse: 1) LC-filtreid 2) pieso-filtreid 3) kvartsfiltreid 4) elektromehhaanilisi filtreid (magnetstriktsioon).
Nimetatud filtrid on tavaliselt mitmest selektiivsest elemendist koosnevad. Siinkohal tuleb arvestada, et flter tekitab ka teatud nõrgenemise läbilastava sagedusriba sagedustele.
2. Kõrge vahesagedus
7 Raadiovastuvõtjad
võimaldab saavutada suurema selektiivsuse peegelkanali suhtes. Peegelkanal asub kasulikust vastuvõetavast signaalisagedusest 2-kordse vahesageduse võrra nihutatult ossi sageduse suunas. Sellest selgub , et VS-i suurendamisega suureneb kasuliku signaali ja peegelsageduse vahe. Peegelsagedus nihkub kaugemale kasulikust signaalist. VS-i valik teostatakse vastuvõtja projekteerimisel
3. VSV poolt arendatav võimendus peab olema küllaltki suur vastavalt VV tundlikkuse nõuetele. Suurt võimendust on lihcam saavutada madalamal vahesagedusel. Madalama VS-i puhul saab kasutada odavamaid võimenduselemente ( transistor ; mikroskeem). Eelnimetatud nõuetest on näha, et VS-i valik on vastuoluline ja konstruktoril peab olema oskusi VV projekteerimisel. VS tuleb valida nii, et see ei satuks vv.-tava sagedusala sisse NT1: Kui sagedusvahemik on 10…300kHz, siis võttes vahesageduseks näiteks 465 kHz, saame peegelkanali kauguseks signaalisagedusest 2x465kHz = 930kHz. Siit 300-930 = neg. !!! Seega tuleb ossi sagedus võtta kõrgem signaalisagedusest: f oss  f sign
NT2: Kui sagedusvahemik on 300…3000kHz, siis võttes vahesageduseks näiteks 200 kHz, saame peegelkanali kauguseks 2x200kHz = 400 kHz. 3000 Siit 3000-400 = 2600, kust  1,15 2600
NT3: Kui sagedusvahemik on 3000…30 000kHz, siis võttes vahesageduseks näiteks jällegi 465 kHz, saame peegelkanali kauguseks 2x465kHz = 930 kHz. 30000 Siit 30 000-930 = 29070, kust  1,03 29070
*Kui VV katab väga laia sagedusala, siis valitakse VS ümberlülitatav nii, et VV- sagedusala sisse VS ei satuks. VV ümberlülitamisel teisele VV-sagedusalale lülitatakse sisse ka selline VS, mis ei satu selle teise vastuvõetava VS-ala sissse.
4. Vahesagedusvõnkeringide või filtrite ribalaius VS-võnkeringe peab olema võimalik reguleerida vastavalt sellele, mis liiki signaale vastu võetakse. Kohalikul vastuvõtul võib ribalaius olla suurem, sest signaal on tugevam ja häireid vähem. Kaugvastuvõtu puhul, kui signaal on nõrk, tuleb häirete mõju vähendamiseks VSV ribalaiust vähendada.
KOKKUVÕTE:
VV projekteerimisel kujuneb VS-i valik ja VSV osa kavandamine väga oluliseks osaks. VV põhiliste kvaliteedinäitajate saavutamisega. Kui VV-lt ei nõuta eriti kõrget tundlikkust ja kui vastuvõttu raskendavad lähedal töötavad võimsad raadiosaatjad, siis jäetakse KSV ära või tehakse ta väljalülitatav. See võimaldab parandada VV dünaamilist diapasooni. VS-i valikul tuleb lahendada kompromissküsimus, mis seisneb selles, et saavutada max selektiivsus nii naaberkanali kui ka peegelkanali suhtes. Kahekordne sagedusmuundur RF 1.MIX
KS 1.SEG 1. 2.SEG KSF 2. 2. 2. DET VSV VSV VSV VSV .1 8 .1.2 .2.V .3.V MS OSS OSS Raadiovastuvõtjad
Vastuvõetav sagedusala lõhilainel 1,5...30MHz fsign [MHz] f1.osc [MHz] f1.vs [kHz] f2.osc [kHz] f2.vs [kHz] Kf 1,5...3,5 2,415...4,415 915 1000 85 2,33 3,5…5 4,415...5,915 915 1000 85 1,43 5…9 5,915…9,915 915 1000 85 1,8 9…13 9,915…13,915 915 1000 85 1,44 13…17 12,085…16,085 915 1000 85 1,3 17…23 16,085…22,085 915 1000 85 1,35 23…30 22,085…29,085 915 1000 85 1,3
1. ostsillaator (osc) on ümberhäälestatav koos segusti sagedusega. Nende vahel peab vahesagedus olema konstantne : fvs = const . Kvartsiga stabiliseeritud lülitus. Konstantsuse saavutamine Esiteks saavutatakse selektiivsus naaberkanali suhtes. Ta peab olema võimalikult lahku häälestatud peegelsagedusest. Esimese VS valime suure ja teise madala. Kõrgematel sagedustel muutub häälestustihedus suureks, kuna sagedusalad lähevad suureks. Kattetegurid (Kf) peavad olema ühtlased. Mida kõrgem on ostsillaatori sagedus, seda seda raskem on teda stabiliseerida. Ostsillaatori esimese sageduse saab stabiliseerida kvartisga, kuid siis ei ole reguleerimisvõimalust, seega tuleb teha esimene VS reguleeritav.
Kahekordne sagedusmuunduriga VV plokkskeem, kus 1. osc on igal sageduse allalal eraldi kvartsiga stabiliseeritud 1,5…3,5 1,5…3,5 1,5…3,5 1,5…3,5 200kHz KS 1.SEG 1.VS 2.SEG KSF 2.VS 2.VS 2.VS 1.V 2.V 3.V DET MS 1.V
2.OSS f2oss = 1,7..3,7
1. KSF – koondatud selektiivusega filter Filter (vaadeldava kanali jaoks)
1. VS-i suhtes – esimese peegelkanali jaoks 2. VS-i suhtes – teise ja kolmanda peegelkanali jaoks
Esimene VS peab jääma võrdseks esimese signaali sagedusega ja selleks muudame esimese osc’i sagedust nii, et fsign – f1.osc = fvs Sageduspiirkond 1, 5Mhz ....25,5Mhz fs [MHz] f1.osc [kHz] f1.vs [kHz] f2.osc [kHz] f2.vs [kHz] 1,5...3,5 -------- 1500... 3500 1700...3700 200
9 Raadiovastuvõtjad
3,5…5,5 2000 1500...3500 1700...3700 200 5,5...7,5 4000 1500...3500 1700...3700 200 7,5...9,5 6000 1500...3500 1700...3700 200 9,5...11,5 8000 1500...3500 1700...3700 200 11,5...13,5 10000 1500...3500 1700...3700 200 13,5...15,5 12000 1500...3500 1700...3700 200 15,5...17,5 14000 1500...3500 1700...3700 200 17,5...19,5 16000 1500...3500 1700...3700 200 Jne.
Sagedus 4 MHz (4000kHz) on häiritud, kuna fosc = 2000kHz sageduse 2. harmooniline, mille sagedus on 2000*2 = 4000kHz, tuleb läbi ja põhjustab häireid. Ta satub sageduse allalasse (3,5…5,5 MHZ). 2 MHz (2000kHz) juures on parasiitsagedus. Selleks pannakse 2 kvartsi: üks 2020kHz ja teine 1980kHz, siis saab fsign = 4000kHz üle kanda häireteta.
Sagedusala 2…20 MHz fs [MHz] f1.osc [kHz] f1.vs [kHz] f2.osc [kHz] f2.vs [kHz] 2,0...4,0 ------- 2000...4000 2500... 4500 500 4,0...6,0 8000 4000...2000 4500...2500 500 6,0...8,0 10000 4000...2000 4500...2500 500 8,0...10,0 6000 2000...4000 2500...4500 500 10,0...12,0 8000 2000...4000 2500...4500 500 12,0...14,0 10000 2000...4000 2500...4500 500 14,0...16,0 12000 2000...4000 2500...4500 500 16,0...18,0 14000 2000...4000 2500...4500 500 18,0...20,0 16000 2000...4000 2500...4500 500 Kuidas tõsta selektiivsust naaberkanali suhtes? Esimene VS võtta hästi kõrge (mõnikümmend mega ) st. üle signaali max sageduse, siis see on hea ainult peegelkanali selektiivsuse seisukohalt. Siis tuleb teine VS võtta hästi väike.
Infradüünvastuvõtja põhimõte ja funktsionaalskeem 150...12000 khz 25000 khz 455 khz 200 kHz
KS 1.BS 1.VS 2.BS KSF 2.VS 2.VS 2.VS 1.V 3.V DET MS 1.V 2.V
SAG. SÜNT 2.OSC . 25455...24545 khz BS – balanss -segud JS KSF – koondatud selektiivusega filter Klaviatuur
f S  f p  f oss  50150  25150  25000, siit
f p  f oss  f S
25000 25150 50150 fP
10 Raadiovastuvõtjad
150 fS
Eelpool käsitletud vastuvõtjates osutub tootmisel ja häälestamisel keerukaks ja töömahukaks vastuvõtja eelselektori osa, kus võnkeringide arv, mida häälestatakse ümber vastavalt vastuvõetavale sagedusele, on liiga suur. See suurendab oluliselt gabariiti, kaalu ja hinda. Keerukaks muutub ka võnkeringide elektronhäälestus, VV digijuhtimine ja sagedussünteesi kasutamine. Nendest puudustest on püütud vabaneda infradüünVV põhimõtet kasutades. Selles VV.-s on raadiosageduslikest ümberhäälestatavatest võnkeringidest loobutud ja asendatud need laia läbilaskeribaga eelselektsioonfiltritega, mille väljundist signaalid antakse RSV-le, millele järgneb MPF, mis laseb läbi kõigi vv.-tavate sagedusalade sagedused , kuid tõkestab kõrgemate sageduste, mida vastu ei võeta, edasipääsu. Eelselektsiooni parandamiseks võib MPF-i asendada ka ümberlülitatavate ribafiltritega, millest igaüks laseb läbi ainult teatud osa vv.- tavast sagedusribast. Neid lülitatakse ümber vastavalt sagedusele, mida vastu võetakse. Sageduse valik toimub kas klaviatuurilt või häälestusnupult, mille häälestussujuvus on muudetav (100; 10; 1 Hz). Täiuslikumatel VV-tel on võimalik kasutada mikroprotsessor -juhtimist, mis asub VV-s või kasutada arvutijuhtimist, mis toimub eemalt arvutiga. Sellise laiaribalise eelselektori rakendamisel on vajalik saavutada nõutud selektiivsus peegelkanali suhtes; selleks tuleb valida vahesagedus tunduvalt kõrgem vv.-tava sagedusala kõrgeimast sagedusest, mille näide on esitatud VV funktsionaalskeemi juures. Toodud funktsionaalskeemi ja arvulisest näitest on näha, et peegelsagedus 50,15…62 Mhz on vv.-tavast kõrgemast sagedusest tunduvalt erinev ja seetõttu on MPF või RFüsna lihtsalt tõkestatavad. Veelgi kõrgematele sagedustele satuvad kombinatsioonsagedused, mis tekivad osc-i sageduste harmooniliste toimel. Selle omaduse tõttu saab kasutada osc-i signaalina ristkülikukujulisi impulsse. See võimaldab kasutada sagedussüntesaatorit ja digihäälestust. Kõrge VS eelis on ka selles, et sel juhul väheneb osc-i suhteline katteulatus, eelvaadeldud näite puhul on see 37000/25150. See on raskusteta saavutatav. Laiaribalise selektsiooniga VV-t nimet. infradüünvastuvõtjaks, sest kõik vastuvõetvad sagedused asuvad allpool osc-i sagedust ja vastuvõetavad sagedused muundatakse kõrgeimast vastuvõetavast sagedusest kõrgemaks. Laiaribalise eelselektsioni põhimõte leiab rakendust põhiliselt raadioside VV-s ja vähemal määral ka ringhäälingu VV-s. Selle põhimõtte puhul on väga ranged nõuded osc-i sageduse suhtes. Näiteks, kui eeldada, et osc-i sageduse ebastabiilsus ei tohi ületada +/- 1khz siis vahesagedusest 465 khz moodustab see 0,05 %, kuid vahesagedusest 25 Mhz vaid 0,004%. Selline stabiilsus on võimalik ainult sagedussüntesaatoriga. Kõrge VS tõttu on samuti vajalik, et VS filtri läbilaskeriba oleks hästi kitsas , s.t. 0,25%, s.t. 50x väiksem, kui tavalise 465 khz vahesageduse puhul. Selle nõude täitmiseks on infradüün VV jaoks välja töötatud piesokeraamilised või kvartsfiltrid.
Ülikõrgsagedusalas, kus atmosfäärilised ja tööstuslikud häired puuduvad peaaegu täielikult, tuleb arvestada vastuvõtja enda sisendi ja esimeste astmete mürapingega.
11 Raadiovastuvõtjad
Need ei sõltu enam kasutatavast sagedusalast vaid muude võrdsete tingimuste juures suurenevad koos vooluringide aktiivtakistustega ja ülekantava sagedusriba laiusega. Vastuvõtja piirtundlikkuseks nimetatakse sellist signaali suurust sisendis , mille juures kasuliku signaalipinge ja mürapinge suhe väljundis võrdub ühega. Signaali ja müra minimaalne suurus sõltub vastuvõetava signaali liigist ja modulatsioonitüübist. Müra suhtes on kõige vähem kaitstud AM signaalid ja nende signaalide rahuldavaks vastuvõtuks peab elektromotoorsete jõudude suhe olema ES vähemalt  5...15( kordasuure m,14...24 dB ) . EM Sagedus- ja impulssmoduleeritud signaalid on häire- ja müravastase kaitse seisukohalt AM signaalide ees tunduvalt paremad ning häid tulemusi saadakse ES suhtega:  1...2( kordasuure m,0...6dB ) EM
Vastuvõtja tundlikkuse ja selektiivsuse mõõtmiseks kasutatakse järgmist plokkskeemi: A s e a n te n n C1 C2 R S ig n a a l i Rk V a s t u v õ t ja g e n e ra a to r VV SSG V AA
Signaalgeneraatorist antakse VV sisendisse 400Hz helisagedusega 30% sügavuselt moduleeritud signaal. Selle signaali suurust muudetakse SSG astmelise ja sujuva atenuaatori (pingejaguri) abil seni kuni VV väljundis oleva voltmeetri näit vastab VV nominaalvõimsusele st. 0,1 nimivõimsusest PVn ja on arvutatav valemiga: UV  0,1PVn  R K
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
Standartne helisagedusvõimsus on 50 mW raadiotel millede nimivõimsus on vähemalt 150 mW ja standartne helisagedusvõimsus 5mW raadiotel mille nimiväljundvõimsus on 100 mW. Tundlikkuse määramisel tuleb arvesse võtta signaali ja müra suhet. Selleks nimetatakse modulatsioonisagedusele vastavaid helisageduskomponente sisaldava väljundpinge efektiivväärtuse suhet VV sellisesse väljundvõimsuse
12 Raadiovastuvõtjad
efektiivväärtusse, mis tekib väljundis moduleerimata raadiosageduspinge juures. Siin ei ole arvestatud võrgumüra, mis tekib alaldatud toitepinge puuduliku filtreerimise tagajärjel. Välis- ja varrasantenniga vastuvõtul väljendatakse sisendpinge suurust mV V , magnetantenniga vastuvõtul aga elektrivälja tugevust . m Eristatakse reaalset ja maksimaalset tundlikkust. Reaalne on standartse väljundvõimsuse korral, kui signaali ja müra suhe väljundis on AM signaali puhul 20dB ja FM signaali puhul 26dB. Maksimaalset tundlikkust defineeritakse samuti kui signaali ja müra suhe on AM signaali puhul 3dB ja FM signaali puhul 6dB.
Tundlikkus detsibellides.
Tundlikkust väljendatakse ka detsibellides võimsustaseme 1 hemtovatt suhtes. E[dB]=40dB , sellele vastab tundlikkus V . Sisendtakistus 75 E  dB  40
E  V   0,273  10 20  0,273  10 20  0,273  10 2  0,273  100  27,3V Sisendtakistus 50 E  dB  40
E  V   0,55  10 20  0,55  10 20  0,55  10 2  0,55  100  55V
Vastuvõtja selektiivsus.
Selleks nimetatakse omadust eraldada soovitava signaali sagedust teistest sagedustest. Selline eraldamise võime signaali sageduste järgi saavutatakse VV häälestamisega soovitava signaali kandevsagedusele häälestatavate filtrite ja/või võnkeringide abil. Kandevsagedusele häälestamisel saavutatakse just sellel sagedusel suurim võimendus. VV selektiivsus sõltub häälestatavatevõnkeringide arvust, nende hüvetegurist Q ja vastuvõetavast sagedusest fS. Kõrgematel sagedustel Q väheneb kõrgsageduslike kadude tõttu. Võnkeringide läbilaskeriba laius on pöördvõrdeline fS hüveteguriga Q. f  Q Arvuliselt määratakse selektiivsus resonantssagedusele vastava võimendusteguri k0 ja k0 lahkuhäälestussagedusele kn vastava suhtega S C  . kn Selektiivsuskõvera koostamiseks kasutatakse sama mõõteskeemi (sama mis tundlikkuse mõõtmisel). Signaali generaatorist antakse aseantenni kaudu VV sisendisse 400Hz helisagedusega 30% sügavuselt moduleeritud KS pinge sellel kandevsagedusel, millel selektiivsuskõverat koostada soovitakse. Vastuvõtja häälestatakse täpselt selle signaali sageduse maksimumi järgi. Signaaligeneraatori pingejaguritega muudetakse selle väljundpinget seega vastuvõtja sisendpinget seni kuni VV väljundvoltmeeter näitab väljundpinget, mis vastab väljundvõimsusele 0,1Pvn.
13 Raadiovastuvõtjad
k0 U sn U sn  ScdB  20 lg kn U s 0 Us0 320 50
100 40 32 30
10 20
3 ,2 10
Tundlikkuse mõõteskeem. Peegelkanali selektiivsuse mõõtmine.
Seni vaatlesime selektiivsust suhteliselt väikese resonantssagedusest lahkuhäälestus juhtudel. St. käsitlesime selektiivsust naaberkanali suhtes superheterodüün VV peal. Peab teadma ka selektiivsust peegelkanali ja vahesageduskanali suhtes. Suurtes lahkuhäälestamise tingimustes määratakse selektiivsus valemiga 2 2  1   0     0  Sep   1  2      1  Q 2     0 d   0   0  0   Väikestelahkuhäälestuste  puhul : 2  2 f   2 f  Se  1     1    Q   f0d   f0 
Raadiovastuvõtjad kontrolltöö küsimused 1. 1) OtseVV
14 Raadiovastuvõtjad
2) RegeneratiivVV 3) SuperregeneratiivVV 4) SuperheterodüünVV
*Plokkskeemid koos võnkeringide asukohtade äranäitamisega (kooshäälestatud võnkeringid näidata kriipsjoonega) *Vali vv-tav sagedusala, jaga 4-ks ja anna tabeli kujul kõik sagedused. Nt: 5…12MHz
2. 2x-sagedusmuunduriga superhetrodüünVV plokkskeem koos võnkeringidega, kui 1. osc on sujuvalt ümber häälestatav. Valida sagedus ja jagada 4-ks.
3. Koostada 2x-sagedusmuundusega superheterodüünVV plokkskeem ja võnkeringid, kui 1. osc on igal sageduse allalal eraldi kvartsiga. Kooshäälestatud võnkeringid ühendada kriipsjoonega.
4. InfradüünVV plokkskeem koos ploki nimetustega ja vv-tava sagedusala vahesageduste ja osc-de ära näitamisega.
5. Spektri ümberpaigutumine ja ümberpööramine sageduse muundamisel. Peegelsageduste mõiste ja paiknemine sagedusteljel sageduslikult ühtlustatud mastaabis. Näidata külgribade paigutus enne ja pärast muundamist: 1) signaal on osc-st kõrgemal 2) osc on signaalist kõrgemal 3) toimub infrodüün vv., kus vv.-tav sagedus muundatakse signaali sagedusest …………………………..
Teostada võrdlus kahe VV vahel, mille lülitused on identsed, kuid erinevused on vahesagedustes. Anna hinnang, kumb on parem ja mille poolest (mõlemad ühekordse muundamisega).
Küsimused Kontrolltööks :
15 Raadiovastuvõtjad
1. Otse vastuvõtjad, regeneratiivvastuvõtjad, superregeneratiivvastuvõtja ja ühekordse sagedus muundusega -plokkskeem koos võnkeringidega, äranäidata ühendused kriips -punktjoonega, vastuvõetavad sagedusalad. 2. Signaali (AM) asetus, sagedused, muundamine järel juhud: a) signaal onkõrgem osc sagedusest, b) osc sagedus on kõrgem signaali sagedusest, c) sageduse muundamine toimub ülesse signaali sagedusest sagedusest ja osc – fs. Näidata signaali spektri paigutus, vahesageduse paigutus, peegelsageduse paigutus. Kuidas on spekter anda hinnang? 3. Koostada 2 kordse sagedus muundusega vastuvõtja plokkskeem, kui 10sc on sujuvalt muundatud sagedus. 20sc on fikseeritud sagedus. Valida vahesagedus, vastuvõetud sagedusala jaotada neljaks all alaks ja anda see tabeli kujul. 4. ------- “ -------- 10sc on igal sagedusall, alad eraldi kvartsiga fikseeritud 5. Anda infradüün vastuvõtja struktuurskeem koos plokkidega ja nimedega. Valida vastuvõetav sagedusala ja näidata struktuurskeemil plokkide vahe kohtade juures tekkivad sagedused, sagedusala lõpusuhtes, iseloomustada?
VV-te tunnussuurused
16 Raadiovastuvõtjad
Vaatamata sellele, et igale raadioVV liigile või tüübile on ette nähtud kindlad ülesanded, on VV-tel terve rida ühiseid elektrilisi tunnussuurusi, mille järgi neid hinnata ja tarbe korral võrrelda (nt. asendamise puhul). Nendeks tunnussuurusteks on: 1) tundlikkus 2) selektiivsus naaber- ja peegelkanali suhtes 3) sagedusala 4) väljundvõimsus 5) signaali ülekandekvaliteet 6) lineaar- ja mittelineaarmoonutused 7) häälestustäpsus ja stabiilsus 8) mitmesugused automaatreguleerimise võimalused
Peale eelnimetatute eristatakse mõnda liiki VV-tel veel mitmeid lisatingimusi nagu: 1) elektriline ja mehhaaniline tugevus 2) käsitsemise lihtsus 3) ökonoomsus 4) mõõtmed, kaal, gabariit 5) hind
1. Tundlikkus - pinge suurus V-des, mis on 400Hz-lise sagedusega 30% sügavuselt moduleeritud ja mille rakedamisel läbi standardse aseantenni VV antenni sisendile tekib VV väljundis 10% nimiväljundvõimsusest.
Kuna VV UV on võrdeline modulatsiooniteguriga m ja PV on võrdeline UV ruuduga, siis tekitab sama suurusega sisendsignaal 100%-lise nimiväljundvõimsuse PN, kui modulatsiooni suurendada 100%, st. m=1. Järelikult sõltub tundlikkus VV poolt asendatavast võimendusest. Mida suurem on võimendus, seda suurem on ka VV tundlikkus. Kuna tundlikkus pole ühtlane kogu vastuvõetavas sagedusalas, siis määratakse tundlikkus igal sageduse allalal 3-l eri sagedusel: 1) madalal 2) keskmisel 3) kõrgemal
Madalamatel raadiosagedustel (PL ja KL) on oluline tähtsus atm. ja tööstuslikel häiretel, millede intensiivsus vastuvõtu sageduse suurenemisel pidevalt väheneb olles väiksem ULL-alas. ÜKS-alas, kus atmosfäärilised ja tööstuslikud häired puuduvad peaaegu täielikult, tuleb arvestada VV enda sisendi ja esimeste astmete mürapingega. Need ei sõltu enam kasutatavast sagedusalast, vaid muude võrdsete tingimuste juures suurenevad koos vooluringide aktiivtakistustega ja ülekantava sagedusriba laiusega.
VV piirtundlikkus - selline signaali suurus sisendis, mille juures kasuliku signaali pinge ja müra pinge suhe väljundis võrdub 1.
17 Raadiovastuvõtjad
Signaali ja müra minimaalne suurus sõltub vastuvõetava signaali liigist ja modulatsioonitüübist. Müra suhtes on kõige vähem kaitstud AM signaalid ja nende ES signaalide rahuldavaks vastuvõtuks peab EMJ-de suhe  5...15 (14...24dB). EM FM ja IM signaalid on häire- ja müravastase kaitse seisukohalt AM signaalide ees ES tunduvalt paremad ning häid tulemusi saadakse suhtega:  1...2 (0...6dB) EM
VV tundlikkuse ja selektiivsuse mõõtmiseks kasutatakse järgmist plokkskeemi:
A s e a n te n n C1 C2 R S ig n a a l i Rk V a s t u v õ t ja g e n e ra a to r VV SSG V AA
SSG-st antakse mõõdetaval raadiosagedusel VV sisendisse 400Hz-lise helisagedusega 30% sügavuselt moduleeritud signaal. Selle signaali suurust muudetakse SSG astmelise ja sujuva atenuaatori (pingejaguri) abil seni, kuni VV väljundis oleva voltmeetri UV näit vastab VV nominaalsele võimsusele st. 0,1 nimivõimsusest PVn ja on arvutatav valemiga: U V  0,1PVn  RK
Tundlikkuse mõõtmine E (V )
f f1 f2 f3 f4  Raadiotel, millede nimivõimsus on vähemalt 150 mW, on standardne helisagedusvõimsus 50 mW  Raadiotel, millede nimivõimsus on alla 100 mW, on standardne helisagedusvõimsus 5 mW
Signaali ja müra suhe - modulatsioonisagedusele vastavaid helisageduskomponente sisaldava UV efektiivväärtuse suhe VV sellisesse PV efektiivväärtusse, mis tekib väljundis moduleerimata raadiosageduspinge juures. Siin ei ole arvestatud võrgumüra, mis tekib alaldatud toitepinge puuduliku filtreerimise tagajärjel. Välis- ja varrasantenniga vastuvõtul väljendatakse U S suurust V, magnetantenniga vastuvõtul aga elektrivälja tugevust mV/m.
1. reaalne tundlikkus
18 Raadiovastuvõtjad
on standartse väljundvõimsuse korral, kui signaali ja müra suhe väljundis on AM signaali puhul 20dB ja FM signaali puhul 26dB. 2. maksimaalne tundlikkus defineeritakse samuti kui signaali ja müra suhe. AM signaali puhul on ta 3dB ja FM signaali puhul 6dB.
Tundlikkus dB-des Tundlikkust väljendatakse ka dB-des võimsustaseme 1 hemtovatt suhtes. E[dB]=40dB  Kui sisendtakistus on 75 , siis E  dB  40 E  V   0,273  10  0,273  10 20 20  0,273  10 2  0,273  100  27,3V  Kui sisendtakistus on 50 , siis E  dB  40
E  V   0,55  10 20  0,55  10 20  0,55  10 2  0,55  100  55V
2. Selektiivsus - omadus eraldada soovitava signaali sagedust teistest sagedustest. Selline eraldamise võime signaali sageduste järgi saavutatakse VV häälestamisega soovitava signaali kandevsagedusele häälestatavate filtrite ja/või võnkeringide abil. Kandevsagedusele häälestamisel saavutatakse just sellel sagedusel suurim võimendus. VV selektiivsus sõltub: 1) häälestatavate võnkeringide arvust 2) häälestusvõnkeringide hüvetegurist Q 3) vastuvõetavast sagedusest fS
Kõrgematel sagedustel Q väheneb kõrgsageduslike kadude tõttu. fS k0 Võnkeringide läbilaskeriba laius: f  ja selektiivsus S C  Q kn k0 - resonantssagedusele vastav võimendustegur kn – lahkuhäälestussagedusele vastav võimendustegur
Selektiivsuskõvera koostamiseks kasutatakse sama mõõteskeemi, mis tundlikkuse mõõtmisel. SSG-st antakse aseantenni kaudu VV sisendisse 400Hz helisagedusega 30% sügavuselt moduleeritud KS pinge sellel kandevsagedusel, millel selektiivsuskõverat koostada soovitakse. VV häälestatakse täpselt selle signaali kn  U sn U sn sageduse maksimumi S  20 lg k0 U U s 0 järgi. SSG cdB s0
320 50 pingejaguritega muudetakse selle 100 40 väljundpinget, seega 32 30 VV sisendpinget seni, 10 20 kuni VV 3 ,2 10 väljundvoltmeeter näitab väljundpinget, - f +  f mis vastab väljund- f0 võimsusele 0,1Pvn.
Peegelkanali selektiivsuse mõõtmine
19 Raadiovastuvõtjad
Seni vaatlesime selektiivsust suhteliselt väikese resonantssagedusest lahkuhäälestus juhtudel, st. käsitlesime selektiivsust naaberkanali suhtes SHVV-l. Peab teadma ka selektiivsust peegelkanali ja VS-kanali suhtes. Suurtes lahkuhäälestamise tingimustes määratakse selektiivsus valemiga: 2 2  1   0     0  S ep   1 2      1  Q 2     0 d  0   0  0   Väikeste lahkuhäälestuste puhul: 2  2f   2f  1 S e  1     1    Q  , kus Q  f0  d   f0  d wo = resonantsi nurksagedus w – lahkuhäälestuse nurksagedus d - sumbuvus
Selektiivsuse mõõtmine peegelkanali suhtes Mitme sagedusala puhul alustame mõõtmisi kõrgemast sagedusest, sest seal on oodatav tulemus kõige halvem. Mõõdetaval sagedusel antakse aseantenni kaudu Pinge US , nii et VV väljundis tekib pinge UV sellise suurusega, mis vastab 0,1PVn. Häälestame generaatori VV peegelsagedusele fp. Väljundis pinge langes peaaegu nulli. Suurendame SG-st antavat pinget seni, kuni VV väljundis tekib sama pinge U SSp nagu algul, st. väljundis on 0,1PVn. Pingete suhe annab suuruse, mitu korda U SS U SSp nõrgeneb peegelsageduslik signal . dB-des avaldub see: S lpdB  20 lg . Selliselt U SS teostatakse mõõtmised iga sagedusala kõrgemas osas, sest madalamas osas on tulemus parem!
3. Ülekandekvaliteet Moonutatud ülekanne on kaotanud oma loomulikkuse. Halvemal juhul võib olla arusaamatu, kui osa infot on oluliselt moonutatud või isegi kadunud.
Ülekandekvaliteeti hinnatakse 3 tähtsama moonutuse liigi järgi: 1) sagedusmoonutused 2) ebalineaarmoonutused 3) faasimoonutused
Sagedus- ja faasimoonutust kokku nim. lineaarmoonutusteks. Lisaks nimetatule tekivad ülekandeelementide tunnusjoonte ebalineaarsustest tingituna veel järgmised modulatsioonimoonutused: 1) ristmodulatsioon 2) modulatsioon võrgumüraga 3) sekundaarmodulatsioon jt.
AM-signaalide vastuvõtul: 1) lineaarmoonutus
20 Raadiovastuvõtjad
tekib VV kõikides astmetes (kõige enam võnkeringides ja mitmesugustes sagedusfiltrites) 2) ebalineaarmoonutused võivad AM-signaalide puhul tekkida peamiselt detektorastmes. ELM on põhjustatud väiksemal määral ka ülekandeelementide tunnusjoonte ebalineaarsusest, võnkeringide ebasümmeetrilisest toimest. FM-signaalide vastuvõtul: on moonutuste tekkepõhjused mõnevõrra erinevad: Ebalineaarmoonutused 1) tekivad võnkeringide või filtrite LLR vähendamise tõttu, sest kitsam LLR piirab VV-s sagedusdeviatsiooni ulatust ning sellega vähendab moduleeriva signaali amplituudi. 2) põhjustajaks on ka sagedusdetektor See aste tuleb alati väga hoolikalt ja võimalikult täpselt välja reguleerida (ka lineaarmoonutuste max vähendamiseks). Lisaks eelmainitud VV osadele võivad moonutused tekkida ka VV MS-võimendis, mida käsitletakse lähemalt võimendite juures.
AM-VV üldise sageduskarakteristiku koostamiseks kasutatakse joonisel näidatud mõõtelülitust. U h e lis a g e d u s s ig n a a lis a g e d u s a s e a n te n n v a s t u v õ t ja v õ im e n d i g e n e ra a to r A A H SV SSG V V R k V f (H z) 10 0 1 00 0 10 0 00 * R a a d io V V ü l d in e s a g e d u s k a r a k t e r i s t i k
Jooniselt selgub, et VV sisendile antakse AA kaudu SSG-st soovitava sagedusega KS- pinge, mida moduleeritakse HSG-st.Et võimalikke häirepingete ja häireväljade mõju vähendada, võetakse SG-st antava sisendpinge suurus ligikaudu 2..3x suurem VV tundlikkusele vastavast sisendpingest. Modulatsioonisügavus võetakse standardne 30%. Algul moduleeritakse sisendpinge helisagedusega F = 400 Hz ja väljundi mõõtja voltmeetri max näidu järgi häälestatakse VV täpselt SG signaalisagedusele. VV võimendusregualaator (helitugevusreg.) seatakse asendisse, millega saavutatakse väljundkoormusel Rk normaalne väljundvõimsus ehk 0,1PVn (PVn - nimivõimsus). Järgnevate mõõtmiste ajal sailitatakse kõik reguleeringud samas asendis neid muutmata ja muudetakse ainult modulatsioonisagedust f HSG vastavate nuppude abil alates selle madalamast suurusest ja lõpetades kõrgeima ülekantava sagedusega. Seejuures valitakse sagedused:  50…300Hz alas iga 50 Hz järel  300…1000Hz alas iga 100 Hz järel  üle 1000 Hz alas iga kHz järel Väljundvoltmeetri näidud kantakse graafikule, mille y- teljel on UV suurused kas lineaarse või logaritmilise skaala järgi ja x-teljel helisagedused log. skaala järgi.
VV sisendringid
21 Raadiovastuvõtjad
Liigitus tööpõhimõtte ja ehituse järgi: 1) häälestamata (ebasüm.) antennid koos maanduse ja vastukaaluga Leiavad kõige laialdasemat kasutust ringhäälingus. Juhtme normaalpikkus peaks võrduma vv-tava laine veerandpikkusega, kuid tegelikkuse seda nõuet sageli ei täideta, sest siis kujuneksid VV-antenni mõõtmed PL- ja KS-alas liiga suurteks ning igal lainepikkusel tuleks kasutada eriantenne. Seepärast kasut. tavaliselt ca. 10...20m antenne, autoraadiol 1...2m.
2) häälestatud (süm.) antennid ja suundantennid Kasutatakse signaali ja häire pinge suhte parandamiseks. Neid kasut. enamasti eriotstarbeliste lühilaine (raadioside) ja kõigi ULL VV-te juures. Antenni elementide mõõtmed valitakse selliselt, et nad häälestuksid vv-tava signaali sagedusele ja antenn ühendatakse VV sisendiga sobitatud toiteliini kaudu. Toiteliini lainetakistus RL peab võrduma nii antenni sisetakistusega RA, kui ka VV sisetakistusega RV. Seega RL = RA = RV
3) raamantennid Tööpõhimõte: võtab vastu ainult EMV magnetvälja komponenti ja omavad teravat suunamõju. Kasutus: raadionavig. ja eriotstarbelistes seadmetes (nt. peiling) Eriliigi moodustavad magnetantennid, kus õhksüdamik on asendatud ferromagnetilisest keraamikust, st. ferriidist pulgaga ning seetõttu on ta tuntud FIIDERANTENNina. Nad võimaldavad suundvastuvõttu ja reageerides EMV magnetilisele komponendile võimaldavad vähendada tööstuslike raadiohäirete mõju vv-tul. Elektrivälja mõju max-ks välistamiseks tuleb ferriidantenn nagu iga raamantenngi hoolikalt varjestada, varje aga maandada.
VV antenni aseskeem L A VV-te töö analüüsimisel R C 20H asendatakse mistahes liiki VV- A 1 A 1 antenn aseskeemiga. See koosneb 80  125pF C A 2 R asegeneraatorist, mis tekitab vv- A 2 E A tavatel signaalisagedustel EMJ-i 320 EA ning sellega järjestikku 400pF ühendatakse komplekssest takistusest ZA. Seega: ZA = RA + jXA * T ü ü p ilin e e b a s ü m m e e trilin e rin g h ää lin g u a n te n n
LL-astmikus XC väheneb tunduvalt, XL aga suureneb, mis eri sagedustel tekitavad mitmeid pinge- ja vooluresonantse. Kuna aga laine lühenemisel suureneb ka antenni aktiivtakistus, siis reaktiivtakistuste osatähtsus järjest väheneb ja antenni näivtakistus jääb mingile aktiivtakistuslikule keskväärtusele RA = 400 . PL- ja KL-astmikus on antenni induktiivtakistus väike ja CA~200pF ja RA~25.
22 Raadiovastuvõtjad R A C A  R A L A
25 200pF E E A A E A R A =  = R VV
* T ö ö s a g e d u s e s t k õ r g e m a le * V v - t a v a s ig n a a li s a g e d u s e le * R a a m a n t e n n i e k v iv a le n t s k e e m s a g . - le h ä ä le s t a t u d e b a lin . a n t e n n ja t o it e g a s o b it a t u d s ig n a a li a s e s k e e m
Antenni efektiivkõrgus on VV teine tähtis parameeter peale sisetakistuse. Selle abil on võimalik arvutada E A  hef   antennis indutseeritud EMJ EA suurust:  - vv-antenni väljatugevus vv-kohas.
Antenni ef. kõrgus sõltub antenni konstruktsioonist ja antenni suhtelistest mõõtmetest. Signaali väljatugevus (mW/m; W/m).  Lihtsaima vertikaaljuhtmetest koosneva maandusega antenni ef. kõrgus, kui antenni tegelik kõrgus on vv-tava signaali lainepikkusega võrreldes väike: h hef  2 0,27 Lihtsa diipolantenni ef. kõrgus on: hef    0
Kooskõlas eeltooduga tuleb raadioVV katsetamisel ühendada mõõtegeneraator VV-ga aseantenni kaudu, mis koostatakse järjestikku üh. poolist induktiivsusega L = 20H; C = 200pF ja R = 25. LL-l saadakse selline näivtakistuslik lülitus (R = 400). Sel teel saadakse labori tingimustes olukord, mis ligikaudu vastab reaalsele ekspluatatsiooni olukorrale.
Üldandmed sisendringidest VV tuleb üh. antenniga SR abil selliselt, et antennist saadav energia võimalikult rohkem kanduks VV esimesele võimenduselemendile. Esimeseks astmeks võib olla KSV või sagedusmuundi. Kaasaegsetes raadioVV-tes koost . SR-d peaaegu eranditult kas üksikvõnkeringidest või ribafiltritest (RF moodustub 2-st või enamast omavahel sidestatud võnkeringist) moodustades võnkeringisüsteemi.
SR-dele esitatavad nõuded: U 1) pinge ülekande tegur võimalikult suur: kUsr  E A U - VV esimesele astmele vastav pinge EA – antennist saadav pinge
2) suur ülekandetegur ULL-VV-s Sellega saab parandada VV piirtundlikkust. Laias sagedusalas töötava ringhäälingu-VV SR-de ülekandetegur kujuneb paratamatult madalaks seetõttu, et nõutakse ülekandeteguri stabiilsust laias sagedusalas. See nõue aga on vastuolus suure kSR saamise nõudega. 3) SR-dega saavutatav selektiivsus peegelkanali suhtes võimalikult suur, et tõkestada soovimatute sageduste pääsu VV esimesse astmesse. Selektiivsuse nõuet täites ei tohi SR-d piirata läbilaskmisele kuuluvat signaalispektrit.
23 Raadiovastuvõtjad
Nt. TV-tehnikas on spektri laiuseks 5…7 MHz. Selektiivsusnõude ja ribalaiuse nõude üheaegseks täitmiseks kasutatakse SR-des vajadusel ühe võnkeringi asemel 2-st või enamast VR-st koosnevat ribafiltrit, et tagada vajalik laiem läbilaskeriba, kuid tekitada võimalikult järsud selektiivsuskõvera küljed, millega kaasneb selektiivsuse paranemine naaberkanali suhtes ja väheneb ristmodulatsiooni häirete oht. Vv-sageduse suurenedes SR-dega saavutatav selektiivsus naaberkanali suhtes pidevalt väheneb ja LL-alas osutub SR-de selektiivsus naaberkanali suhtes võrdlemisi väikeseks. SR-d peavad aitama saavutada ka selektiivsust peegelkanali suhtes. Ristmodulatsioonihäirete suhtes osutub SR-de selektiivsus tihti ebapiisavaks.
4) SR-de häälestuse katteulatus peab vastama vv-tavale sagedusastmikule. Juhul, kui häälestuselement ei võimalda sagedusastmikku katta , jaotatakse see allastmikeks nii, et igas allastmikus jääksid elumine ja ülemine piirsagedus kindlalt nõutava sagedusastmiku piire katma ka eskpluatatsiooni tingimustel ning VR-de elementide elektriliste parameetrite ajalise muutumise korral. Selleks võetakse iga allastmiku katteulatus nii alumise kui ka ülemise piirsageduse juures ca. 2% võrra suurem. fm fm f 1 max in ax K1 f  f 1 min f1m f1m ax in
f K'  1,02  f K f m'  0,98  f m
5) SR-d peavad võimaldama head sageduslikku kokkujooksu VV teiste kooshäälestavate võnkeringidega ja VS-likke häälestuserinevusi OSC-i ja võnkeringile kaetava sagedusala mistahes punktis.
Ch – häälestuskonde CVR – võnkeringi sisemahtuvus C V R C A n C tk C m C jh C h
C p
1 1 f max  f min  2 L(C h min  C p ) 2 L(Ch min  C p )
C h max  K K2  C h min f max C h max  C p Cp  KK   KK - kattetegur K K2  1 f min C h min  C p Maht Sagedusala MHz pF …0,3 0,3…1,5 1,5…6,0 6,0…30 30… Ch max 450…700 250…500 150…250 5…150 20…50 Ch min 12…25 10…15 8…12 6…10 3…7 CVR 25…30 20…25 15…20 10…15 5…10
24 Raadiovastuvõtjad
Antenni sidestuse skeemid
m L L C K C R K CB L K C K C R L CB L K C K C R LK C K C R L CB
* V ä lis m a h t u v u s lik * In d u k tiiv n e * K o m b in e e ritu d * A u to tra fo Kõrgematel sagedustel on C väiksem, seega kannab paremini ple!
Olenevalt antenni sidestusvõnkeringi oma resonatssagedusest võb olla 3 sidestusviisi: 1) suure induktiivsusega e pikendatud pooliga sidestus WA 2) vähendatud induktiivsusega ehk lühendatud pooliga WA > Wmax
3) antenni resonants on sagedusriba sees sobib kasutamiseks fikseeritud sagedustel WA = Wkeskm K 0
K 0 1) 3 0 2 K  A v a stu v õ e ta v s a g e d u s a la  0
1 2) 0   m ax  m in 0
3 - k o m b in e e r it u d  A  K 0 2 - in d . s id e s t u s e g a e p ik e n d a t u d p o o lig a 1 - v ä lis m a h t u v u s lik e lü h e n d a t u d p o o lig a 3)
0  A =  keskm 
25 Raadiovastuvõtjad
Magnetantennide sidestus
k o o rm u sesse koorm usesse ko o rm u sesse C
* t r a f o s id e s t u s * s is e m a h t u v u s lik * k o m b in e e r it u d
Ribafiltriga sisendring Vaja tõsta selektiivsust peegelkanali suhtes, laiendada sisendringi läbilaskeriba ja teha külg järsumaks
* s is e m ah tu vu s lik * v ä lis m a h t u v u s lik
Kõrgsagedusvõimendid e raadiosagedusvõimendid SuperheterodüünVV-s järgneb sisendringile kas sagedusmuundur või RSV, mis on vv- tava signaali sagedusel toimiv pingevõimendi . Võimenduselementidena kasut. vastavalt võimendatavale sagedusele kas KS- või ÜKS-transistore. KSV iseärasuseks on see, et ta peab omama vajalikku selektiivsust teiste eetris olevate sageduste suhtes, st. väljaspool RSV läbilaskeriba peab võimendus järsult langema . Sellist nõuet pole võimalik lahendada takistussidestuses võimendiga, mda kasutatakse HSV-na seda enam, et töösagedus suurenedes hakkab koormustakistusele üha rohkem mõju avaldama võimenduselemendi väljundmahtuvus ja montaazimahtuvus. Aperioodilise RSV skeem C 2 R5 - ( 5 ...9 ) V Pingevõimendus on ca. 5x sagedusalas 0,1...1,5MHz. R1 R 3 V V s a g e d u s m u u n d is s e Aperioodiliseks nim. seetõttu, m agn et an ten n R 7 et koormuseks on mitte C4 resonantsvõnkering, vaid takisti R3. Seega R 6 C1 põhimõtteliselt toimib R 9 lairibavõimendina. R2 Selektiivsus saavutatakse vaid R4 C 3 R8 magnetantenniga. Võimendavat sageduspiiri saab tõsta, kui R3- ga üh. järjestikku induktiivpool (2H)
26 Raadiovastuvõtjad
VV " Meloodia " RSV skeem KL- ja PL-alas vastuvõtul välisantenniga R 7 +14V Sisendlülitus koosneb 2- C 6 R 3 st omavahel L4 abil ühendatud C 7 resonantsvõnkeringist, C 1 R 1 R 3 mis moodustab ribafiltri. Antenni sidestus on C 2 C 8 kombineeritud, VT 1 induktiivne L1-L2 vahel C 5 L 6 ja välismahtuvuslik C2 R 8 C 3 C 4 .1 C 4 .2 L 3 C 9 kaudu. L 5 L 1 L 2 R 5 KL-l ja PL-l on KSV R 2 VD 1 C 10 aperioodiline, sest L 4 transistori koormustakistuseks on R 6 R4 (väike). Ümberlülitamisel LL-le on R4 asemel resonantsvõnkering ja sisendis üksikvõnkering. Kollektorkoormusega on rööbiti ühendatud jadavõnkering L6-C9. Lülituse emittervooluringi on rakendatud AVR-i pinge, mis muudab dioodi VD1 juhtivuse abil VT emittertakistust nii, et tugeva signaali puhul astme võimendus väheneb, sest emitterahela takistust suurendatakse, mistõttu vooluvastuside suureneb ja astme võimendus väheneb.
Sagedusmuundi iB
fV S fS = fOSC - fS fS = fS - fOSC T P fO SC U B 0
+ 1 ,7 V ( st a b ) C9 C11
R1 C8 C10 L 6 C12 C3 L 5 L 7
L 1 C6 R2 R3 C4 C1 C 2 .1 L 3 C 2 .2 L 2 L 4 C 10 -9 V C5 R 11 - +6 ,7 8 , V5 C 11 L 3 R 8 * Is e v õ n k u v s e g u a s te L 4 V S V - s Cs 7e R 4 VT C 1 C 8 C5
C 2 R 6 R 9 L 6 R 7 R 1 R 2 R 3 C 3 C 4
27 C 7 R 10 C 12 R 5 U A V R C 9 Raadiovastuvõtjad
Balanss-segusti ja ringsegusti skeemid, omadused ja tööpõhimõte Väga heade omadustega on ring- ja balanss-segustid, mis võivad töötada kas dioodidel või (välja)transistoritel . Dioodidel segustid e passiivsed, transistoridel aktiivsed. Neis tekib vähe parasiitsagedusi (eriti aktiivsete), müratase on madal, taluvad tugevat sisend-signaali, mille U võib ulatuda kuni 10%-ni OSC-i pinge amplituudist ilma, et tekiks rismodulatsioon häiriva suurusega. OSC on sisendlülitusest hästi isoleeritud ja OSC-i väljakiirgumine suhteliselt väike. VV sisendisse sattuv VS-lik signaal nõrgeneb kuni 50 dB. Kui on vaja suuremat nõrgendust, võib kasutada tõkkefiltreid.
1. Ringsegusti -15 V Sildlülituses R3 R1 dioodidega s is e n d - C3 ringsegustil antakse l ü l it u s e s t ühele diagonaalile vv- C1 L1 C5 tav signaal (nt. RSV- C4 L2 V S V -sse st) faasipööraja kaudu, R2 V D 1 ...V D 4 milleks on R4 lülitustransistor VT1. C6 Faasi pööramine toimub seetõttu, et C2 R5 koormus on poolitatud O S C -st - R3, R4. Neilt saadavad pinged on vastandfaasis. OSC-i signaali pinge peab olema piirides 0,15...0,4V. OSC-i pinge antakse väljundtrafo primaarmähise keskpunkti . Mähis L1 on sümmeetri-line, mistõttu OSC-i pinge poolt tekitatud voolud poolis L1 on võrdses ja vastassuunalised. Trafo sekundaarmähisele L2, mis on häälestatud VS-le C5 ja C6 abil, üle ei kandu. Samuti ei kandu trafo sekundaarmähisele üle signaali sageduslik komponent, mis samuti kompenseerub sümmeetrilises mähises L1. Selle tulemusena saadakse väljundis trafo resonantspoolidel vaid VS-lik signaal.
2. Balanssmodulaator Sisendsignaal +24V C7 antakse nii s i s e n d lü l it u s e s t R3 R5 emitterjärguri R 10 C8 VT 2 L1 V S V -sse VT2 kaudu, C2 C9 kui ka OSC-i C1 VT 3 signaal C3 R1 R6 emitter-järguri R6 C5 VT1 kaudu O S C - is t VT 1 R8 R 11 balanss-segusti paisudele ja R2 R9 ( k o lle k t o r ) C6 VT 4 neel R4 p a is lä t e (b a a s ) ( e m it t e r ) lätetele.
28 Raadiovastuvõtjad
Vahesagedusvõimendi R7 -9 V C6 D 9B C10 R9 H S V -s s e + C1 C13 C14 C2 C4 C8 R1 VT2 L2 L3 L4 L5 sagedus- VT1 R5 m u u n d u r is t C1 C3 L1 R3 R6 R8 + C7 C9 -1 ,5 V C12 R4 * L ih t n e k o o n d s e le k t iiv f ilt r ig a V S V k o o s A M - d e t e k t o r ig a VSV ülesanded: 1) peab andma superVV-s põhilise pingevõimenduse (kU = 10...30000x). Sellise võimenduse võib saavutada 2...4 võimedusastmega. 2) tagada nõutav selektiivsus naaberkanali suhtes. Kuna VS on püsiv, siis on suhteliselt lihtne suurendada võnkeringide arvu VS-filtrites vajaliku selektiivsuse saavutamiseks. Kõrgemate nõuete puhul kasutatakse: 1) piesofiltreid 2) elektromehaanilisi filtreid 3) kvartsfiltreid
Nende fitrite ristkülikulisuse tegur on tunduvalt parem võrreldes LC- võnkeringidest koosnevatest filtritest.
FM-VV VSV peab tõhusalt nõrgendama parasiitset AM-i. Koondselektiivsusega filtri poolid paigutatakse tavaliselt ferriidist ummissüdamikusse ja keritakse litsentraadist, mis koosneb üksikutest üksteisest isoleeritud väga peenikestest vasktraadist valmistatud KS-traadist (14x0,07; 20x0,05).Hoolikalt valmistatud pooli hüvetegur võib ulatuda 200...250-ni. Iga pool paigutatakse eraldi varjestustopsi, et vältida poolide vahelisi parasiitsidestusi ja kaitsta poole väliste väljade eest. Samuti tuleb poole kaitsta OSC-i pinge ja tema väljade eest. Kõige väiksemgi häireväljade mõju võib VSV töö täielikult rikkuda, sest võimendustegur on väga suur ja seetõttu on VSV väga tundlik välisväljade suhtes. KSF-i poolide vaheline sidestus peab toimuma ainult sidestuskonde kaudu. Kui see nõue pole täidetud, siis pole võimalik saavutada KSF-ga vajalikku selektiivsuskõverat. VS-võnkeringide kondekate mahtuvus on piirides 450...475kHz. FM-traktis on VS 10,7MHz. VSV võnkeringide mahtuvus on 10-tes pF. Kõrge kvaliteediga VV-tes peab olema võimalik muuta VS-trakti sageduslikku ribalaiust. Seda tehakse harilikult VS-võnkeringide vahelise sidestustugevuse muutmise teel.
29 Raadiovastuvõtjad
-9 V R6 VT5 VT6 C15 C17 R1 1 ,3 K L4 L5 0 ,0 4 7 µ +1000µ 1 ,3 K C9 L1 L2 C4 C5 - 4 V ( s ta b ) 510 R15 0 ,0 4 7 µ 5 1 0 C1 C2 1500 15K
R2 R12 VT7 0 ,0 4 7 µ 12K 10K C13 S e g u s t is t R14 +20 C10 5 ,5 K C6 0 ,0 4 7 µ R16 0 ,0 4 7 µ 1 ,3 K -4 V (s ta b ) R4    -2 6 ,8 K , R k 10k  VT1 R11 C12 C3 0 ,0 1 µ VT2 1 ,3 K 0 ,0 4 7 µ R8 R9 15K 15K R10 R13 R7 3500 1K 360 R5 C8 C11 C16 5 ,5 K 0 ,0 4 7 µ 0 ,0 4 7 µ -1 ,5 V 0 ,0 4 7 µ R3 10K
* K a s k a a d lü litu s e s tra n s is to rid e g a V S V k o o s tra n s is to rd e te k to rig a
ULL vastuvõtja vahesagedustrakt Ringhäälingu FM-VV VSV ribalaius peab olema märksa suurem, kui AM-signaali VV-l PL, KL või LL alas, LL alas, sest AM-signaali spektri laius monosignaali puhul on märksa suurem, ulatudes ligikaudu 140...150 kHz-ni.VSV peab kindlustama selle signaalispektri läbipääsu min moonutustega. Seoses sellega, et vv toimub palju kõrgemal sagedusel, kui KL või LL sagedusalas, tuleb peegelsagedusliku selektiivsuse tagamiseks valida tunduvalt kõrgem VS. FM vv-tul ringhäälingu alas kasut. järgmisi VS-i: 6,5; 8,4; 10,7MHz. Kuna FM VS on palju suurem AM VS-st, siis tuleb VSV-s kasutada kõrgema piirsagedusega transistore, mis kindlustaksid vajaliku stabiilse võimendusteguri iga VSV astme kohta. Et surendada VSV võimendust, kasutatakse ringhäälingu VV-tes sageli AM-trakti sagedusmuundurit FM trakti esimese VSV-na. Selleks lülitatakse välja AM-trakti OSC ja viiakse segustusastme element sagedus-muundusreziimist
30 Raadiovastuvõtjad
lineaarse võimenduse reziimi tööpunkti nihutamisega tunnusjoone alumisest ebalineaarsest osast ülespoole lineaarsele osale. Sellega suureneb võimenduselemendi läbivusjuhtivus (tõus).
1. AM-signaali detektorid 1. Diooddetektorid VD 1 Ülesanne: C 1 C2 R1 Eraldada KS- või VS- U hs L1 L2 U hs võnkumisest moduleeriva MS- signaali osa. Seda toimingut * d io o d d e t e k t o r i t ü ü p s k e e m nim. detekteerimiseks e U demoduleerimiseks. Detekteerimiseks on vaja mittelineaarse pinge-voolu 0 tunnusjoonega skeemielementi, t sest lineaarne element ei * d e t e k t e e r im is e k ä ik võimalda muuta siinusvõnkumiste sagedust või eraldada moduleerivat sagedust kandevsagedusest.
DD pinge-voolu tunnusjoon on algusosas suure kõverusega, mistõttu toimib DD nõrga sisendsignaali suhtes kvadraat- ehk ruutdetektorina. Tema ülekandetegur sõltub sisendpinge amplituudist. Amplituudi suurenedes ülekandetegur suureneb, seejuures tekivad detektori väljundisse lisaks modulatsioonisagedustele  veel ka harmoonilised 1, 3 jne. Kandevsageduspinge amplituudi suurenemisel detektori sisendil harmooniliste osakaal väljundis väheneb. Kui US = 0,1...1V, siis ei ületa modulatsioonimoonutus 2...1%. Seega võib öelda, et küllalt suure US korral toimub det.-mine väga väikeste või peaaegu modulatsiooni-moonutusteta.
MM vähendamise seisukohalt on väga oluline, et detektorile eelneva võnkeringi resonantstak. ja ka VS-astme väljundtak. oleksid võimalikult suured. Kõrgsagedussignaalist moduleeriva pinge saamiseks tuleb dioodiga jadamisi üh. koormustakisti R1. Sel juhul tekiks väljundvool üksnes det.-tava KS-võnkumise pos. poolp. ajal. Et UV muutuks ligilähedaselt samamoodi nagu moduleeriv pinge, ühendatakse koormustakistiga paralleelselt konde C2. Kui valida R1 ja C2 nii, et ajakonstant R1C2 on vähemalt 3x suurem kandevsageduse perioodist, siis neg. poolp. Ajal ei jõua pinge kondel UC2 ja seega ka koormustakistil R kuigivõrd langeda ja UV järgib küllalt täoselt moduleeriva võnkumise kõverat U. Kui aga valida ajakonstant liiga suur (suur R või C), siis tühjeneks konde liiga aeglsaselt ja moduleeriva signaali kõverajärsul langemisel (seega kõrgel helisagedusel) jääks pinge kondel C2 suuremaks signaali amplituudist. Selline
31 Raadiovastuvõtjad
detektori inerts põhjustaks modulatsioonimoonutuse. Koormustakisti R1 takistus on soovitav valida vähemalt 50V suurem dioodi sisetakistusest UD. Sel juhul detektori pinge ülekandetegur KD ~ 0,8 ja sisetakistus Rsis ~0,5.
Detektori väljundpinge: U V  U KS  m  K d UKS – kõrgsageduspinge m – modulatsiooni sügavus Kd – detektori ülekandetegur
Detekteeritud pinge sisaldab peale vahelduvkomponendi ka alaliskomponenti. Et see ei muudaks järgmise võimendusastme tööpunkti, siis üh. vahele eraldus-konde ja takisti R2. VD 1 C 2 Mod. moon . vältimiseks C1 R 1 R2 peab R2 takistus, mis U ks U hs tegelikus lülituses on järgmise astme sisetakistus, olema * D D , k u s jä r g n e v a H S V s is e t a k . o n s u u r vähemalt 4x suurem kui R1. Konde C2 valitakse VD 1 R1 R3 + nii, et ta R2 märgatavalt C1 C2 C3 R s is (mitte 10%) ei nõrgendaks * D D , k u s jä r g n e v a H S V s is e t a k is t u s o n v ä ik e kõige madalamaid helisagedusi.
C3 R2 R4 C6 H SV -sse VD 1 R3 C5 C1 R1 C 2 C 4 L 1
* M a d a lp ä ä s f ilt e r A M - d e t e k t o r i v ä lju n d is ( " M e lo d ia 1 0 1 s t e r e o " ) 2. 465 kH z C 2 VD 2 C1 VD 2 C3 VD 1 R4 C1 C3 U V S C2 R3 R1 U L 1 U ks hs R1 VD 1 R2 * P i Cn 4g e k a h e k o r d i s t u s d e t e k t o r * P in g e k a h e k o r d is t u s d e t e k t o r Pingekordistiga lülitus
32 Raadiovastuvõtjad
Signaali neg. pp. ajal on VD1 avatud ja tema kaudu laetakse C1 max pingeni. Pos. pp. ajal on VD1 Suletud ja VD2 avatud. C2 laadub C1 pingest ja pos. pp. pingest 2x pinge suuruseni (UC1 + Um). C1L1 mood. VS-pooli, mille haruühendile C2 kaudu on ühendatud detektor, kus toimub pinge 2x-mine. Seadetakisti R2 abil antakse dioodidele väike algvool, mis viib tööpunkti pinge-voolu tunnusjoone päriharu lineaarsele osale. Selle tulemusena modulatsioonimoonutus väheneb ja detektori pinge ülekandetegur suureneb. Pingekordistusdetektoritel on eralduskonde C1 tõttu sisend suletud, mistõttu saab ühendada detektori ka otse aperioodilise VSV väljundtransistoriga.
3. Transistordetektorid
1) regeneratiivdetektor Kasutatakse otseVV-s või SHDVV-s. OtseVV-tes võib kasutada regeneratiiv-detektorit. Sisendvõnkeringidega on iduktiivselt sidestatus TS- pool L2. Selle kaudu toimib pos. TS, mis kompenseerib võnkeringis L1L2 tekkivaid kadusid . C2 abil reguleeritakse vajalik TS suurus. Detektordioodina toimib transistori baasi ja emitteri vaheline juhtivus ja detekteeritud baasivool tüürib ühtlasi transistori kollektorivoolu. Sellise detektoriga VV-l on hea tundlikkus ja rahuldav selektiivsus, kuid võimendusreziim on ebastabiilne. On ka oht üleminekuks genereerimisreziimi. Sel juhul -9 V detektor põhjustab C2 R4 raadiohäireid, kui generaatori C6 sagedus antenni kaudu välja R3 H S V -s s e kiirgub. Selle mõju vähendamiseks on soovitav C1 sellise detektori ees kasutada L1 L2 R1 eraldi KSV-d, mis toimib teatud VT1 mõttes puhverastmena C4 vähendades väljakiirgumist. C3 Genereerimisreziimis on võimendus moduleerimata R2 C 5 telegraafisignaali vastuvõtt ja + ühe külgriba signaalide vastuvõtt. SSB signaalide vastuvõtul tuleb VV väga täpselt häälestada vv-tavale kandevsagedusele, sest genereerimise reziimsi detekteerimisaste taastab ühe külgriba signaali juures puuduva või maha surutud kandevsageduse, mis on vajalik SSB signaali detekteerimiseks.
2) superregeneratiivdetektor R4 C5 R5 +9V kasutatakse lihtsates VV-tes ja sobib nii AM kui ka FM R3 H S V -s s e signaali detektoriks. VT1 R SV -st v õ i VT1 genereerib võnkeringi V SV -st C2 C6 parameetritega määratud omavõnkesagedust baasi ja C1 R1 emitteri vahelise mahtuvuse C3 C4 R2
33 Raadiovastuvõtjad
kaudu tekkiva pos. TS-i tõttu. KS-võnkumised katkestatakse ülehelisagedusega võnkumistega, mis on tingitud C3 laadumisest. Võnkeringi L2C1 ja trosseli L3 parameetrid valitakse vastavalt detektori sagedusele. Nt: ULL otseVV-s : L1 - 2 keerdu, L2 – 5 keerdu, Ø 0,8mm, vasktraadist, mis on keritud Ø 0,6mm pooli aslusele SRD võib häälestada ka SHDVV VS-le kasutades teda KoSF järel oleva astme väljundis.
3) emitterdetektor C1 +9V -i võib ühendada vahetult eelmise VS-astme VT1 kollektoriga . VT2 emitterpinget (~0,6V R1 VT 2 madalam VT1 kollektorpingest) võib kasutada C3 AVR-ga toimiva astme transistori tööpunkti VT1 seadmiseks. Sellise detektori mod.moon. on väga väike. R3 Kui anda VT2 baasile 50mV suurune VS- R2 pinge, mis on moduleeritud 30 % sügavuselt, H SV -sse siis saadakse detektori väljundis 10mV HS- C2 pinget ja VT2 emitteri alalispingele liitub U R4 umbes 40mV pinget AVR-i tarbeks. A V R
4) lättedetektor Detektorina toimib R 2 R4 +9V VT paisu ja lätte vaheline juhtivus. VT 2 VT 1 465 kH z C 6
C5 C1 C 2 + L 1 L 2 C3
R1 C4 R 3 R5 R 6
Koormustakistuseks on R3 ja neeluvooluringis on koormustakistus R2. Kuna neeluvooluringist saadakse astme väljundsignaal, siis ühtlasi toimub ka detekteeritud HS-signaali võimendamine astmes . Bipolaartranistoriga emitterjärgur VT2 on VT1 suure väljundtakistuse sobitamiseks järgneva MSV madala sisetakistusega.
2. FM-signaali detektorid VD 1 +E 1. Suhtedetektor C3 R1 U R1 L 1 Viimase VS-astme transistori C 1 C2 C5 + VT1 U 1 L 2 kollektorvooluringis - U 2/ 2 +U U +U 2/ 2 -U 2/2 R 2 2 /2 R2 /2 VD 2 C4 -U / VT 1 +U 2 2 2
V S V -s t L 3 U V D 1 U 3 34U V D 2 U 3 U V D 2 H S - v õU i mV D e1 n d i s s e U 3 C6 U V D 1 U V D 2 f = f0 f  f0 f  f0 Raadiovastuvõtjad
on võnkering L2C2, mis on häälestatud VS-le (nt: 10,7MHz). Sellega on nõrgalt sidestatud teine võnkering L2C2 (ka 10,7MHz). Sekundaar ja primaarvõnkeringide pingete vaheline faasinihe on sel juhul 90º. Pool L3 on sidestatud tugevalt pooliga L1 ja seetõttu temas indutseeritud pinge on faasis primaarvõnkeringi pingega U1. Järelikult on pingete U2 ja U3 vahel samuti faasinihe 90º (sest U1 ja U3 olid omavahel faasis). Diood VD1 koos C3 ja R1-ga moodustavad ühe diooddetektori, mille alalis väljund-pinge on UR1 ja diood VD2 kos C4 ja R2-ga moodustavad teise diooddetektori, mille alalisväljundpinge on UR2. VD 1 Tööpõhimõtte selgitamiseks vaatame aseskeemi, kus C2` C3 R1 sekundaarvõnkering on U 2 /2 U VD1 U R1 L 2 /2 näidatud kahe sümmeetrilise L3 Rk poolina. Diooddetektorite sisendisse rakenduvad pinged C5 C2" A B C4 R2 UVD1 ja UVD2, mis L 2 /2 U 2 /2 U VD2 U moodustavad pingete U3 ja ± C6 R2
U2/2 geom . summana. VD 2 Kui sagedusmodulatsioon *A seskeem puudub, st. f = f0 => vektorid UVD1 ja UVD2 on ühepikkused. Järelikult on võrdsed ka nende detektorite poolt detekteeritud alalispinged UR1 ja UR2 ja dioode läbivad voolud kompenseeruvad ja koormusel pingelangu ei teki. FM-signaalide sagedus kõigub kesksageduse f0 ümber moduleeriva HS-pinge taktis. Kõikumise ulatus on määratud HS-pinge amplituudiga. Sel juhul muutuvad pingete U2/2 ja –U2/2 vektorite pikkused ja nende suunad nii, et vektorite otsad liiguvad mööda graafikul kujutatud ringjooni. Kui FM-signaali sagedus on kesksagedusest madalam, st. f UVD1. Seega koormust Rk vastassuundades läbivate voolude IVD1 ja IVD2 vahe tekitab koormusel HS-liku pinge. Moduleeriva signaali järgimisel poolperioodil , kui f > f0, on vektor VD1 > VD2 ja koormust läbiv summaarne vool on vastassuunaline. Selgub, et detektori UV sõltub dioodide voolude omavahelisest suhtest (suhtedetektor). Seega muudab suhtedetektor FM-signaali sageduse muutuse kõigepealt pingete U2 ja U3 faasimuutusteks ning need pingeamplituudi muutusteks ja saadud pinge detekteeritakse 2 tavalise diooddetektoriga, mis töötavad ühisele koormustakistusele. Ühisjuhtmeks võib võtta koormustakisti ükskõik kumma otsa (A või B). Suhtedetektorit iseloomustev element on suuremahtuvuslik konde C 5, mis on üh. vastavalt dioodide polaarsusele rööbiti dioodide koormustakistitega (R1; R2), mis omavahel on jadamisi Püsiva signaalipinge korral laaduvad C3 ja C4 kumbki läbi oma dioodi pingeni, mis ulatub VS-pinge amplituudini ja kondel C5 tekib nende summa: UC5 = UC3 + UC4 Kui FM-signaali amplituud mingi häire mõjul järsult suureneb, siis avanevad dioodid rohkem ja dioode läbiv vool suureneb, kui pingete summa UC3 + UC4 jääb UC5 suure mahtuvuse tõttu U ms esialgu peaaegu konstantseks. Lähtudes Ohmi seadusest tähendab see dioodi vooluringide takistuste vähenemist. f 0 35
 S Raadiovastuvõtjad
Nende vähenemine aga avaldab šunteerivat mõju sekundaarvõnkeringile L2C2, mille hüvetegur šunteerimise tõttu väheneb ja see toimib vastu signaali amplituudi kasvule. Seetõttu väheneb väljundis parasiitse AM-i mõju 20...25dB. FM-signaali aeglasi muutusi jõuab suhtedetektor järgida (nt. tugevama sisendsignaali korral kostab see väljundis kõvemini). Võnkeringide L1C1 ja L2C2 vaheline sidestus valitakse kas kriitiline või sellest veidi tugevam. Võnkeringi L2C2 hüvetegur määrab suhtedetektori amplituud-sagedus tunnusjoone e nn. S-kõvera harjade vahelise kauguse ΔS. Mida suurem on ΔS, seda väiksem on detektoris tekkiv modulatsiooni- moonutus . Näiteks:  Kui Q = 40...50 ja ΔS = 6*Δf = 6*50 = 300 kHz Δf – suurim sagedusdeviatsioon. Sel juhul tekib mod.moon. Kml ~ 1%.  Kui Q Hüvetegur väheneb koormustakistite R1 ja R2 vähenemisel, kuid siis väheneb ka detektori väljundpinge. Koormamata võnkeringi hüvetegur Q peab olema võimalikult suur (Q~100). Selle saavutamiseks tuleb suhe L2/2 valida suur. Prim.võnkeringi (C1L1) Q valitakse 2...4x väiksem. Pingete U2/2 ja U3 optimaalne suhe on 0,6...0,8. C3 ja C4 mahtuvus-takistus VS-pingele peab olema väike ja nende suurused võetakse tavaliselt 200...500 pF. Ajakonstant τ = C5 *( R1 + R2) = 0,05 sek. S-kõvera harjade vaheline kaugus ΔS on võrdeline sekundaarvõnkeringi L2C2 läbilaskeriba lauisega ja pöördvõrdeline võnkekoormustakistite R1 ja R2 vähendamisega (nt. stereosignaali vastuvõtul).
2. Faasihaardedetektor kasutatakse FM-signaali demoduleerimiseks raadioVV jaoks mõeldud integraallülitustes (XR215; K174HA12). Need on kasutatavad sagedusdetektoritena. Detektoris induktiivpoolid puuduvad. Detektori mod.moon. V S V -st F a a s i- 1. A la lis p in g e 2. H S V -sse d e te k to r M PF v õ im e n d i M PF
P in g e g a t ü ü r it a v O S C
Signaali ja müra suhe väljundis on >65dB. Lülituse töö põhineb automaatsel faasi reguleerimisel (AFR), mille põhimõtet käsitleti faasi reguleerimise lülitustes. Faasidetektori ühele sisendile antakse VS- lik pinge viimaselt VSV-astmelt ja teisele sisendile OSC-i pinge, mille võnkesagedust saab muuta mahtuvusdioodidega.
36 Raadiovastuvõtjad
APV väljundpinge antakse mahtuvusdioodile ja teise MPF-i väljundpinge antakse HSV-sse. Teine MPF AFR-süsteemiga ei ole haaratud ja toimib ainult helisignaali puhastamiseks müra- ja tuikesageduskomponentidest.
Vastuvõtjate automaatreguleerimised ja juhtimised 1. Automaatne võimenduse reguleerimine (AVR)  AVC Raadiodignaalide väljatugevused vastuvõtukohas on väga erineva suurusega. Kaugete saatjate signaalid 20V/m ja lähemate saatjate väljatugevused kuni 1V/m või veelgi enam. Nõrgemate signaalide vastuvõtuks arvestatud tundlik VV omab suurt võimendust ja tugev signaal tekitab VV mingis võimendusastmes ülekoormuse, millega kaasneb suur mod.moon. Sisend- või ergutusastmes võib tekkida nõrga ja tugeva signaali üheaegsel toimel ristmod.moon. Et vähendada VV võimenduselementide ülekoormust ja hoida helitugevus väljundis võimalikult ühtlane sis.signaali muutumisel, rak. enamikes VV-tes elektroonilise lülitusi, mis vähendavad VV pingevõimendust seda rohkem, mida suurem on sis.signaali tase. Reguleerivaks pingeks kasutat . tavaliselt amplituud-detekteeritud signaali puhul saadud alaliskomponenti, mis on võrdeline detek-teeritava kandesageduse amplituudiga. Modulatsioonisageduslikest komponentidest puhastatakse signaal RC- filtritega, mille ajakonstant võetakse piirides 0,025...0,1sek. See tähendab, et AVR toimiks ka kiire signaali muutuse korral (nt: FEEDINGu tekkimisel). AM-VV-s võib reguleerimispinge võtta detektordioodi väljundilt. Paremaid tulemusi annab eraldi dioodi kasutamine, mis üh. enamasti VSV väljundastme primaarvõnkeringiga. Selline lülitus vähendab reguleerivate astmete mõju signaali detektorile. Ideaalse AVR-i korral peab pinge detektori sisendis olema VV sis.signaali suurusest sõltumata. Tegelikult aga lubatakse väljundpinge teatud muutumist.
VV väljund- ja sisendpinge vahelise sõltuvuse järgi eristatakse AVR-süsteeme:
1) lihtsa AVR-i lülitus Vähendab detektori eelse vastuvõtu trakti võimendust igasuguse +sisendsignaali korral alates nõrkadest kuni tugevateni. Puudus: tundlikkuse halvenemine ka nõrkade signaalide vastuvõtul. Selle vähendamiseks kasutatakse viivitatud AVR-i.
KSV SEG KSF VSV VSV VSV D ET M SV
2) viivitatud AVR-i lülitus AVR–i toime algab alles siis, kui vastuvõetav signaal on teatud suurusega või sellest suurem. Selleks lävisuuruseks võetakse harilikult VV nimitundlikkusele vastav sisendpinge või sellest veidi suurem.
37 Raadiovastuvõtjad
3) võimendatud AVR-i lülitus Võimendatakse reguleerpinget võimendis.
KSV SEG KSF VSV VSV VSV D ET M SV
APV
VeVeVeelgi täiuslikum on skeem, kus järgneb AVR-i detektor ja APV. Sel juhul AVR-i sisendpinge saadakse mitte viimase VSV väljundilt, vaid eelviimase VSV väljundilt. Vahesagedusel ja alalispingel võimendatud AVR-i pinge antakse väljavõtu kohast (eelviimaselt VSV- lt!) eespool olevatele ja temale järgnevale VSV astmele. Sellist lülitust nim. ETTE-TAHA toimiv võimendatud AVR.
KSV SEG KSF VSV VSV VSV D ET M SV
AVR D ET
* E tte ta h a to im iv A V R APV
KSV SEG KSF VSV VSV VSV D ET M SV
VSV
AVR D ET
* E t t e - t a h a t o im iv 2 x - v õ im e n d u s e g a A V R APV
Vastuvõtutrakti üldvõimendust on kõige U V A V R -ta lihtsam vähendada ühe või mitme v iiv itatu d detektorile eelneva võimendusastme lih tn e A V R lih tn e A V R transistori baasi ja emitteri vahelise pinge muutmisega, mis põhjustab v iiv itatu d ja v õ im en d atu d kollektorvoolu muutumise. Selliseks A V R reguleerimiseks on vaja suhteliselt väikest reguleerpinget ja võimsust. U s is 0 U s is lä v i U s is m a x
38 Raadiovastuvõtjad
Sõltuvalt võimendusastme skeemist saab tema pingevõimendust vähendada transistori kollektorvoolu vähendamisega, kuid mõnikord ka suurendamisega. Esimene moodus on rakendatav juhul, kui transi kollektori ja emitteri vooluringis ei ole suuri aktiivtakistusi.Transistori kollektorvoolu suurenemisel pühinevat AVR-i saab rakendada nt. sellise skeemi puhul, kui transi kollektori ja emitterivooluringis on suhteliselt suure takistusega takistid . Siis avab AVR-i tüürpinge signaali tugevnedes transsi rohkem. Suurenenud voolu tõttu suurenevad pingelangud kollektori ja emitteri takistitel, mis põhjustab kollektori ja emitteri vahelise pinge (nt. transile jääva pinge) vähenemise, millega kaasneb transi küllastus või sellele lähenemine ning astme võimendus väheneb. On olemas ka transse (nt. GT328), mille voolu ülekandetegur H21E väheneb kollektor -voolu suurendamisel, kui kollektori pinge on konstantne. Siin H21E väheneb kollektorvoolu suurenedes selle tõttu, et väheneb transi transiitsagedus ft. Näiteks: Transistori baasipinge muutumisel vahemikus – 0,5...2,2V muutub kollekorvool 0,5... 10mA ja astme võimendustegur väheneb voolu suurenemisel alates 4...10mA-ni 20dB võrra, kuid ühtasi väheneb ka kollektorpinge, kui kollektorvooluringis on kasutatud suure takistusega takistit . See võib põhjustada täiendava võimenduse vähenemise kuni 40 dB (100x). Transi alalisvoolu reziimi muutmisel põhinevaid AVR-i süsteeme kasutat. lihtsamates VV-tes, kus reguleerimine toimub vaid ühes VS-astmes (nt. esimeses). AVR-i toimega võib osaliselt hõlmata ka KSV-d ja vähesel määral SM-i, kui see on koostatud OSC-st eraldi transsidel. Kui SM on valmistatud koos OSC-iga ühel transil, ei tohiks sellele AVR-i rakendada, sest AVR-i toimel muutub OSC-i võnkereziim või võib võnkumine hoopiski katkeda. Transi tööpunkti asendi muutmisega suureneb suure sisendsignaali korral reguleerivate astmete poolt tekitatud mod.moon. Peale selle muutuvad ka reguleerivate transside sisend- ja väljundtakistused, transsidega ühendatud võnkeringide ribalaiused nende hüveteguri muutumise tõttu.
2. Automaatne sageduse reguleerimine (ASR)  AFC
VV häälestustäpsuse soovitavale sagedusele määrab ära eelkõige OSC-i sageduse õigsus ja stabiilsus. OSC-i sagedust mõjutavad peamiselt: 1) toitepinge 2) ümbrustº Neist sõltuvad transistoride sisemahtuvused ja võnkeringi kondede mahtuvused. Eriti suur muutus on VV sisselülitamise järel, mil soojusreziim alles kujuneb ja pole veel jõudnud püsistuda. Seepärast rakendatakse ASR-i eriti ULL-alas (nt: ULL Vv-tes ja telerites, sest neis seadmetes võivad OSC-i sageduse hälbed olla küllalt suured (eriti elektronhäälestuse kasutamisel). FM VV -s saadakse ASR tüürpinge suhtedetektorilt. Selle väljundis tekib alalispinge, mille suurus ja polaarsus muutuvad vastavalt detektori S- kõverale. Selle pinge suurim suurus on tavaliselt ±(0,5...2V).
39 Raadiovastuvõtjad
ASR on põhimõtteliselt võimalik ka AM-vastuvõtul madalamatel sagedustel, kuid siis on reguleerimispinge saamiseks vaja lisada VV-le sagedusdetektor (nt. suhtedetektor), kuid seda kasutatakse ainult kõrgklassi VV-tes ja peamiselt fikseeritud sagedustele häälestamisel. ASR-i struktuurskeemi kohaselt läbib sagedusdetektrist võetav reguleerpinge kõigepealt RC-MPF-i, millega puhastatakse detektori väljundpinge modulatsioonisagedustest (helisagedustest). Filtri väljundpinge antakse APV-le, sealt ULL-ploki OSC-i tüürelemendile, milleks on mahtuvusdiood . h e li U L L p lo k k VSV S a g e d u s d e te k to r sagedus
APV M PF * A S R - lü lit u s e s t r u k t u u r s k e e m Sageduse järelhäälestuse juhtimisskeemis rakendatakse faasitundlikku detketorit, milleks on FM-VV-s kasutatav sagedusdetektor (nt. suhtedetektor). Automaatse sageduse järelreguleerimisega FM VV annab sagedusdetektorisse nii helisagedus pinge kui ka ASR-i tüürpinge, aga ka AVR-i eelpinge . Selline juhtskeem koosneb sümmeetrilisest sidestatud võnkeringide süsteemist, mis on sagedusdetektorile eelnev viimane VS- filter. Selle abil arenev faasideviatsioon muudetakse vastavaks pinge- amplituudi muutuseks. Saadud amplituudilt muutuv pinge detekteeritakse sümmeetrilises 2-dioodiga detektorlülituses. Selle väljundis tekkinud alalispinge komponenti, mis on puhastatud helisageduskomponendist RC- filtriga , rakendatakse sagedusregulaatori tüürimiseks. Sagedusregulaatoriks on OSC-i võnkeringi U k koosseisus olev mahtuvusdiood ( varikap ). A  A Reguleerimise efekt oleneb tüürseadise U2  V  B tunnusjoone tõusust: S  0 f  Hz  f Mida järsumalt muutuvad S-kõvera küljed, seda kitsamaks muutuvad nii haarde- kui ka h a a r d e a la  S hoideala ja seda väiksemaks kujuneb h o id e a la e lu k u s t u s a la häälestuse jääkviga.
3. Automaatne tummhäälestus (ATH) ehk müravaba häälestus toimib VV häälestamisel ühelt signaali sageduselt teisele. Signaali puudumise ajal VV AVR ei toimi ja VV omakahina tase väljundis on küllalt suur (eriti ULL-l). ATH rakendamisel sulgub signaali kandevsageduse puudumisel VV signaalitrakt detektori ja MSV vahel tõkestades häiriva kahina pääsu HSV-sse.
40 Raadiovastuvõtjad
VV-tes kasutatakse mitmesuguseid ATH lülitusi. Tüürimissignaal võetakse harilikult VSV viimase või eelviimase astme VS-trafolt kas lisamähise abil või väikese mahtuvusega sidestuskonde kaudu.
-9V R2 R12 C6 R6 R8 C4 + R1 C3 R4 VT3 VD 2 VT2 R11 C8 C1 VT1 R9 H S V -sse R7 + VD 3 VD 1 R13 R14 C2 R5 R3 R10 C7 + + d e t e k t o r is t +
Sisendsignaal antakse VSV-lt ja võimendatakse transistoriga VT1. Sellele järgnev diood VD1 alaldab võimendatud pinge ja tekitab sellise polaarsusega pinge VT2 baasil, et VT2 on avatud, kui VV on hääletatud mingi saatja sagedusele. VT2 on avatud takistil R5 tekkiva pingelangu tõttu. Seetõttu on avatud ka VT3 ning tema emitteri ja kollektori vaheline pinge on nii väike, et dioodid VD2 ja VD3 on suletud. Kuna dioodide vastutakistus on suur, läheb HS-signaal takistamatult detektorist HSV-sse. VV ümberhäälestamisel ühelt saatjalt teisele signaal VSV väljundis puudub, kui VV ei ole saatja sagedusel. Seetõttu takistil R5 alaldatu pinge puudub, VT2 sulgub ja seetõttu sulgub ka VT3, kui seadetakisti R9 abil VT3 reziim on õigesti reguleeritud. VT3-e emitteri-kollektori vahel tekib nüüd suur pinge, mis vaid mõnevõrra on väiksem toitepingest. See avab dioodid VD1 ja VD2, kui nad on õiges suunas lülitatud. See avab dioodid VD2 ja VD3 ja selle kaudu juhitakse signaal ühisjuhtmele, sest kondede C8, C6 ja C7 takistused on signaali madalamalse sagedusele väga väiksesed (kõrgematest rääkimata ). Samuti väheneb VV väljundis müratase. Nõrgenemine on kuni 40 dB (100x).
Sagedussüntesaatori rakendamine ja VV OSC-i sageduse saamine ASR süsteem ei taga suurt häälestustäpsust, sest teatavasti jube selle süstemi olemusest tingituna jääb püsima teatud lahkuhäälestus. Peale selle kui nt. FM-VV-s VS-võnkeringide või sagedusdetektori võnkeringide häälestus aja jooksul muutub, siis muutub ka ASR-i töö ebatäpseks.
41 Raadiovastuvõtjad
OSC-i häälestussagedus on palju täpsem ja väga stabiilne, kui OSC-i sagedused formeerida stabiilsetest tugisagedustest lülituse abil, mida nim. sagedussüntesaatoriks. VV häälestussageduse saab siis täpselt kindlaks määrata sõltumatult vastuvõetava signaali tugevusest ning selle amplituudi ja faasi muutustest. Kuna saatjate kandevsagedus hoitakse väga püsiv, siis osutub ka sagedussüntesaatoriga VV häälestus väga stabiilseks. Lihtsaim meetod on otsese sagedussünteesi meetod. Sel juhul vajalik OSC-i sagedus saadakse tugisageduste harmooniliste kombinatsioonidega. Kuna aga paljudel juthudel (nt. ringhäälingu VV-tes) on vaja katta lai sagedusala, siis kujuneks süntesaator väga keeruliseks. Seepärast kasutatakse sageli kaudsünteesi meetodit, kus ARS võrdleb pidevalt OSC-i sagedust stabiilse tugisagedusega ja sageduse kõrvalekalde korral häälestab OSC-i vajaliku sunas järele. Tegelikult valitakse tugisagedus madal, mis saadakse põhisagedusega võnkuva kvartsgeneraatori sageduse mitmekordsel jagamisel. Seega peab süntesaator sisaldama muudetava jagamiseteguriga sagedusjagureid OSC- i sageduse jagamiseks. Sageduse automaatreguleerimine põhineb siin faasi automaatsel reguleerimise süsteemil. Sagedussüntesaator koostatakse ühe või mitme spetsiaalse integraallülituse baasil. Sagedussüntesaatorit on väga sobiv kasutatada VV-s, kus KS-lik eelselektsioon on laiaribaline. Sel juhul pole sisendi ja OSC-i võnkeringide kokkujooksu probleemi ja ühelt sageduselt teisele üleminekul tuleb ümber häälestada ainult OSC-i sagedust. Vajaduse korral toimub sisendringide või eelselektori poolide astmeline ümberlülitamine. Sagedussüntersaatoriga VV-s saab täpselt häälestada soovitus saatja sagedusele andes süntesaatori sagedusjagurile klaviatuurilt vajaliku koodi. Operaatorile tähendab see soovitud sageduse numbrilist valimist. Süntesaator aga teostab samal ajal vajaliku OSC-i sageduse tekitamise soovitud saatja sageduse vastuvõtuks.
Küsimused Kontrolltööks: 1.
42