Кіріспе
Радио конструкциясының түрі
Тікелей түрлендіру қабылдағышы (DCR), сондай-ақ гомодиндік, синхродиндік немесе нөлдік аралық жиілікті қабылдағыш деп те аталады, – кіріскей радиосигналды жергілікті осциллятормен синхронды анықтау арқылы демодуляциялайтын радио қабылдағыш конструкциясы. Бұл осциллятордың жиілігі қабылдауға арналған сигналдың тасымалдаушы жиілігімен бірдей немесе өте жақын болады. Бұл стандартты супергетеродинді қабылдағыштан өзгеше, онда бұл аралық жиілікке алғашқы түрлендіруден кейін ғана жүзеге асырылады. Тек бір жиілікті түрлендіруді орындауды жеңілдету негізгі схеманың күрделілігін азайтады, бірақ динамикалық диапазон сияқты басқа да мәселелер туындайды. Оның бастапқы түрінде, күрделі фазалық құлыптау тізбегінсіз AM және FM сигналдарын қабылдау мүмкін болмады. Осы және басқа да техникалық қиындықтар оның ойлап табылу кезінде (1930-шы жылдар) бұл техниканы тиімсіз еткенімен, қазіргі технология, әсіресе бағдарламалық радио, оны тұтыну тауарларының арасындағы кейбір салаларда қайта қолдануға мүмкіндік берді.
Жұмыс істеу принципі
Модуляцияланған сигналдың негізгі жолаққа түрлендірілуі бір жиілікті түрлендіру арқылы жасалады. Бұл супергетеродин қабылдағыштарының екі (немесе одан көп) жиілікті түрлендіруінің, аралық жиілік сатыларының (IF) және қате сигналдарды жою мәселелерінің күрделілігінен сақтайды. Қабылданған радиожиілік сигналы супергетеродин қабылдағышындағы сияқты тікелей жиілік араластырғышына жіберіледі. Бірақ супергетеродиннен өзгеше, жергілікті генератордың жиілігі қабылданған сигналдың жиілігінен емес, оған тең болады. Соның нәтижесінде, аралық жиіліктің (IF) сатысынан кейін синхрондық детекторды (көбейту детекторын) қолданатын супергетеродин қабылдағышынан алынған демодуляцияланған сигнал шығады.
Техникалық мәселелер
Супергетеродинді қабылдағыштың өнімділігімен үйлесу үшін, IF сатысында әдетте орындалатын бірнеше функциялар негізгі жолда орындалуы керек. Автоматты күшейтуді басқару (AGC) функциясын қолданатын жоғары күшейткішті IF күшейткіші болмағандықтан, негізгі жолақтың шығыс деңгейі қабылданған сигналдың күшіне байланысты өте кең диапазонмен өзгеруі мүмкін. Бұл дизайннің іске асырылуын шектеген маңызды техникалық қиындық. Тағы бір мәселе – бұл дизайнның AM сигналдарының амплитудалық модуляциясын анықтау мүмкіндігінің болмауы. Сондықтан AM немесе FM сигналдарын тікелей демодуляциялау (мысалы, радиохабар таратуда қолданылатындай) жергілікті осцилляторды тасымалдаушы жиілікке фазалық синхронизациялауды қажет етеді, бұл супергетеродиндік дизайнның IF сатысы шығысындағы амплитудалық немесе қатынас детекторына қарағанда әлдеқайда күрделі тапсырма. Алайда, бұл тікелей түрлендіру дизайнында квадратты анықтауды қолдану және одан кейін цифрлық сигналды өңдеу арқылы болдырмауға болады. Бағдарламалық радио техникаларын пайдалану арқылы екі квадраттық шығысты жергілікті осциллятор жиілігіне жақын жиіліктерден төменге түрлендірілген сигналдарды демодуляциялау және сүзу үшін өңдеуге болады. Цифрлық жабдықтың кең таралуы, сондай-ақ жиілікті негізгі жолаққа түрлендіруге қатысқан аналогтық компоненттердің жетілдірілуі, осы қарапайым топологияны көптеген қолдануларда практикалық етті.
Тарих және қолдану
Гомодинді 1932 жылы британдық ғалымдар тобы супергетеродинді (екі кезеңді түрлендіру моделі) басып өтуге болатын конструкция іздеу үшін жасаған. Бұл конструкция кейіннен "синхродин" деп аталды. Ол бір кезеңді түрлендіру арқасында жоғары өнімділік көрсеткені ғана емес, сонымен қатар схеманың күрделілігі мен қуатты тұтынуын азайтты. Конструкцияның кемшілігі – жергілікті генератордың жылулық дрейфі, ол уақыт өте келе жиілігін өзгертетін. Бұл дрейфтің әсерін жою үшін жергілікті генератордың жиілігі фазалық детектор арқылы берілетін хабар тарату сигналымен салыстырылды. Бұл жергілікті генератор жиілігін өзгертетін түзету кернеуін жасады, осылайша оны қажетті сигналмен синхронды ұстады. Мұндай кері байланыс схемасы қазіргі кезде фазалық құлыпталған цикл деп аталады. Бұл әдіс ондаған жылдар бойы қолданылып келсе де, компоненттердің төзімділігіне байланысты оны іске асыру қиын болды, себебі осы типтегі схеманың қалыпты жұмыс істеуі үшін компоненттердің шамасы аз өзгеруі керек.
Артықшылықтар
Араластыру сатысынан туындаған қажетсіз сигналдарды қосымша өңдеуге мұқтаждық жоқ, себебі олар аудио шығу сатысында төмен өткізгіш сүзгіні қолдану арқылы толығымен жойылады. Қабылдағыш конструкциясының қосымша артықшылығы – жоғары селективтілік, сондықтан ол нақты демодулятор болып табылады. Конструкциялық принциптерді жақын аралық каналдардың хабар тарату сигналдарын бөлуге мүмкіндік беру үшін кеңейтуге болады, олардың қосымша жолақтары қажетті хабар таратуды кесіп тастауы мүмкін. Бұл конструкция импульстық модуляцияланған хабар тарату режиміндегі сигналдарды анықтауды да жақсартады.
Кемшіліктер
Қабылдағышта сигналдың ағып кету жолдары пайда болуы мүмкін. Қажетті жоғары аудио жиілікті күшейту салдарынан желілік гулді жою қиынға соғуы мүмкін. Жергілікті генератор энергиясы араластырғыш сатысы арқылы антенна кіреберісіне өтіп, содан кейін араластырғыш сатысына кері шағылысуы мүмкін. Нәтижесінде, жергілікті генератор энергиясы өзін-өзі араластырып, тұрақты токқа (DC) қабаттасқан сигналды құрайды. Бұл қабаттасудың шамасы негіздік жолақты күшейткіштерді жүктеуге және қажетті сигналды қабылдауға кедеріс келтіруге жеткілікті болуы мүмкін. Бұл мәселені шешу үшін конструкцияға өзгерістер енгізуге болады, бірақ олар қабылдағыштың күрделілігін арттырады. Қосымша конструкциялық күрделілік көбінесе тікелей түрлендіру қабылдағышының пайдасын басып тастайды.
Қазіргі қолданысы
Уэс Хейуорд пен Дик Бингемнің 1968 жылғы мақаласы тікелей түрлендіру схемаларына жаңа қызығушылық әкелді. Интегралды схеманың дамуы және толық фазалық құлыпталған контур құрылғыларын төмен құнмен IC жинақтарына енгізу осы схеманы кеңінен қабылдануына жағдай жасады. Қолданылуы енді тек AM радиосигналдарын қабылдаумен ғана шектелмейді, сонымен қатар күрделі модуляция әдістерін өңдеуде де қолданылады. Тікелей түрлендіру қабылдағыштары қазір көптеген қабылдағыш қолданыстарына, оның ішінде ұялы телефондарға, пейджерлерге, теледидарларға, авиациялық құралдарға, медициналық бейнелеу аппаратурасына және бағдарламалық қамтамасыз етумен басқарылатын радио жүйелеріне енгізілген.