От детекторного приемника до супергетеродина

Протекая в общей цепи, переменные токи I₁ и I₂ различных частот f₁ и f₂ суммируются. В некоторый момент времени t₁ оба тока протекают в одном и том же направлении, и амплитуды их складываются. Но постепенно положительная амплитуда тока I₂ с меньшей частотой f₂ будет все больше и больше «запаздывать», и наконец наступит момент t₂, когда оба тока будут протекать в разных направлениях, а амплитуда общего тока I_общ будет равна разности I₁ и I₂. Дальнейшее «запаздывание» тока I₂ приведет к тому, что в момент t₃ направления обоих токов вновь совпадут, и общий ток возрастет. Таким образом, амплитуда общего тока I_общ  будет периодически изменяться, чем-то напоминая модулированный сигнал (рис. 122). Частота изменения амплитуды общего тока как раз и равна разности частот f₂ — f₁. Это легко доказывается простейшим примером: если частота f₁, равна 10 гц, а частота f₂ = 8 гц, то в течение каждой секунды второе колебание «отстает» от первого на два полных периода, или, иными словами, в течение каждой секунды второе колебание дважды отстает от первого на целый период. Это значит, что дважды в течение каждой секунды амплитуды токов I₁ и I₂ совпадут, и амплитуда общего тока достигнет наибольшей величины. Таким образом, частота изменения амплитуды общего тока равна 2 гц, то есть равна разности f₁ и f₂ (10 — 8 = 2 гц).

Рассмотренный нами пример относится к низким частотам, но совершенно то же самое произойдет, если f₁ и f₂ будут измеряться килогерцами или мегагерцами.

Если в общую цепь, где протекает суммарный ток I_общ, включить детектор, то переменный ток будет преобразован в пульсирующий (рис. 123) и можно будет выделить сигнал с разностной частотой, подобно тому как мы выделяли низкочастотную составляющую продетектированного сигнала.

Напомним, что без детектора или другого нелинейного элемента получить сигнал промежуточной частоты невозможно, точно так же как без детектора из модулированного сигнала невозможно получить низкочастотную составляющую. Объясняется это тем, что сигнал промежуточной частоты, как и низкочастотная составляющая, при детектировании появляется лишь в результате изменения формы сигнала, то есть в результате нелинейных процессов. До того как модулированный сигнал попал на детектор, это был только высокочастотный сигнал, не содержащий никакой низкочастотной составляющей. Да это и понятно. Ведь низкая частота, если бы она даже поступила в антенну передатчика, не образовала бы радиоволн и тем более не прошла бы через контуры приемника. Точно так же без нелинейного элемента в общей цепи двух генераторов протекал суммарный ток, который с помощью фильтров можно только разделить на две составляющие I₁ и I₂. Выделив эти две составляющие, мы не обнаружили бы в цепи никаких признаков сигнала промежуточной частоты. Этот сигнал может появиться только после включения в цепь нелинейного элемента.

Сигнал промежуточной (разностной) частоты несет на себе следы каждого из «породивших» его двух сигналов: если один из этих двух сигналов будет модулированным, то и сигнал промежуточной частоты окажется промодулированным точно так же (рис. 124).

Рис. 124.В супергетеродине имеется вспомогательный генератор — гетеродин, который вместе с сигналом принимаемой станции создает сигнал ПЧ (промежуточной частоты). В дальнейшем сигнал ПЧ усиливается и детектируется.

Используя преобразование частоты, можно построить приемник по супергетеродинной схеме (см. рис. 124, 134). В таком приемнике сигнал принимаемой станции U_c (раньше это обозначение соответствовало напряжению на сетке) с частотой f_сподается на преобразователь частоты, в качестве которого в простейшем случае может быть использован точечный полупроводниковый диод. Одновременно к преобразователю подводится еще один высокочастотный сигнал U_Г с частотой I_Г. Этот сигнал создается специальным вспомогательным генератором (гетеродином), расположенным в самом приемнике. В результате нелинейных процессов в цепи преобразователя появляется сигнал промежуточной частоты U_пр с частотой f_пр, равной разности частот f_Г— f_с, или, наоборот, f_с— f_Г (в зависимости оттого, какая из частот больше). Так, например, если мы принимаем станцию с частотой f_с = 1300 кгц, а частота гетеродина составляет f_Г = 1800 кгц, то мы получим промежуточную частоту f_пр= 500 кгц (1800–1300). Такую же промежуточную частоту мы получим если возьмем частоту гетеродина f_Г = 800 кгц (1300—800). При этом очень важно еще раз отметить, что если сигнал принимаемой станции (1300 кгц) окажется модулированным, то сигнал промежуточной частоты (500 кгц) будет промодулирован точно так же. Сигнал промежуточной частоты выделяется специальным колебательным контуром L_пpC_пp и подается на вход усилителя промежуточной частоты (усилитель ПЧ).