Un receptor radio superheterodin (superheterodin) este unul dintre tipurile de receptoare radio bazate pe principiul conversiei semnalului primit într-un semnal de frecvență intermediară fixă (IF) cu amplificarea sa ulterioară . Principalul avantaj al unui superheterodin față de un receptor radio cu amplificare directă este că părțile căii de recepție care sunt cele mai critice pentru calitatea recepției (filtru de bandă îngustă, amplificator IF și demodulator) nu trebuie reglate în frecvență, ceea ce le permite să să fie efectuate cu caracteristici mult mai bune.
Receptorul superheterodin a fost inventat aproape simultan de germanul Walter Schottky și americanul Edwin Armstrong în 1918 , pe baza ideii francezului L. Levy .
Antenă amplificator
O diagramă bloc simplificată a unei superheterodine cu o singură conversie de frecvență este prezentată în figură. Semnalul radio de la antenă este alimentat la intrarea unui amplificator de înaltă frecvență (într-o versiune simplificată, poate fi absent), apoi la intrarea mixerului - un element special cu două intrări și o ieșire care efectuează operatie de conversie a semnalului prin frecventa. Un semnal este transmis la a doua intrare a mixerului de la un generator local de înaltă frecvență de putere mică - un oscilator local . Circuitul oscilator al oscilatorului local este reglat simultan cu circuitul de intrare al mixerului (și circuitele amplificatorului RF) - de obicei un condensator variabil (KPI), mai rar o bobină de inductanță variabilă ( variometru , ferovariometru ). Astfel, la ieșirea mixerului se formează semnale cu o frecvență egală cu suma și diferența frecvențelor oscilatorului local și stației radio recepționate. Semnalul de diferență al frecvenței intermediare constante (IF) este extras cu ajutorul unui filtru trece -bandă și amplificat în amplificatorul IF, după care intră în demodulator , care restabilește semnalul de joasă frecvență (audio).
În receptoarele moderne, un sintetizator digital de frecvență cu stabilizare cu cuarț este utilizat ca oscilator local .
În receptoarele de emisie convenționale de unde lungi, medii și scurte, frecvența intermediară este de obicei de 465 sau 455 kHz, în ultrascurtă de uz casnic - 6,5 sau 10,7 MHz . Televizoarele folosesc o frecvență intermediară de 38 MHz.
În receptoarele de transmisie conectate și de ultimă generație, se folosește conversia de frecvență dublă (rar triplă). Avantajele unei astfel de soluții și criteriile de selecție pentru primul și al doilea invertor sunt discutate mai jos.
Cel mai semnificativ dezavantaj este prezența așa-numitului canal de recepție în oglindă - a doua frecvență de intrare, care oferă aceeași diferență cu frecvența oscilatorului local ca și frecvența de operare. Semnalul transmis la această frecvență poate trece prin filtrele IF împreună cu semnalul de operare.
De exemplu, să presupunem că un receptor IF de 6,5 MHz este acordat la o stație radio care transmite la 70 MHz și frecvența oscilatorului local este de 76,5 MHz. La ieșirea filtrului IF, va fi alocat un semnal cu o frecvență de 76,5 - 70 \u003d 6,5 MHz. Cu toate acestea, dacă o altă stație radio puternică funcționează la o frecvență de 83 MHz, iar semnalul său se poate scurge la intrarea mixerului, atunci semnalul de diferență cu o frecvență de 83 - 76,5 = 6,5 MHz nu va fi suprimat, acesta va intra în amplificator IF și creează interferențe. Gradul de suprimare a unei astfel de interferențe ( selectivitatea canalului de imagine) depinde de eficiența filtrului de intrare și este una dintre principalele caracteristici ale superheterodinei.
Interferența de la canalul oglindă este redusă în două moduri. În primul rând, sunt utilizate filtre trece-bandă de intrare mai complexe și mai eficiente , constând din mai multe circuite oscilatorii. Acest lucru complică și crește costul designului, deoarece filtrul de intrare trebuie, de asemenea, reglat în frecvență, în plus, în coordonare cu reglarea oscilatorului local. În al doilea rând, frecvența intermediară este aleasă suficient de mare în comparație cu frecvența de recepție. În acest caz, canalul de recepție al oglinzii se dovedește a fi relativ departe ca frecvență de cel principal, iar filtrul de intrare al receptorului îl poate suprima mai eficient. Uneori, IF-urile sunt făcute chiar mult mai mari decât frecvențele de recepție (așa-numita „conversie în sus”) și, în același timp, pentru a simplifica receptorul, filtrul trece-bandă de intrare este în general abandonat, înlocuindu-l cu un non- filtru trece -jos reglabil . În selectoarele de canale TV , dimpotrivă, se folosește un filtru trece-înalt . La receptoarele de înaltă calitate, metoda de conversie a frecvenței duble (uneori triple) este adesea folosită, iar dacă primul IF este ales ridicat din motivele descrise mai sus, atunci al doilea este redus (sute, uneori chiar zeci de kiloherți [ 1] ), ceea ce face posibilă suprimarea mai eficientă a interferențelor de la stațiile apropiate ca frecvență, adică creșterea selectivității receptorului în canalul adiacent. Astfel de receptoare, în ciuda complexității destul de ridicate a construcției și punerii în funcțiune, sunt utilizate pe scară largă în comunicațiile radio profesionale și de amatori (vezi R-250 , transceiver UW3DI ).
În plus, în superheterodină este posibilă recepția parazită a stațiilor care funcționează la o frecvență intermediară [2] . Este prevenit prin ecranarea nodurilor individuale și a receptorului în ansamblu, precum și prin utilizarea unui filtru de tub la intrare , reglat la o frecvență intermediară.
În general, un superheterodin necesită mult mai multă grijă în proiectare și punere în funcțiune decât un receptor cu amplificare directă. Trebuie să aplicăm măsuri destul de complexe pentru a asigura stabilitatea frecvenței oscilatorului local, deoarece calitatea recepției depinde foarte mult de aceasta. Semnalul oscilatorului local nu trebuie să se scurgă în antenă, astfel încât receptorul în sine să nu devină o sursă de interferență. Dacă în receptor există mai mult de un oscilator local, există pericolul ca bătăile dintre unele dintre armonicile lor să fie în banda de frecvență audio și să producă interferențe sub forma unui fluier la ieșirea receptorului. Acest fenomen este combatet prin alegerea rațională a frecvențelor oscilatoarelor locale și protejarea cu atenție a nodurilor receptor unele de altele.
Utilizarea unui oscilator auxiliar în receptor a fost propusă pentru prima dată de americanul Fessenden în 1901. El a creat și termenul „heterodin”. În receptorul Fessenden, oscilatorul local a funcționat la o frecvență foarte apropiată de frecvența semnalului primit, iar bătăile de frecvență audio rezultate au făcut posibilă recepția unui semnal telegrafic (principiul pe care funcționează receptorul cu conversie directă ). Receptoarele heterodine au fost îmbunătățite rapid odată cu invenția, în 1913, a unui generator cu tuburi de înaltă frecvență (înainte de aceasta, se foloseau generatoare de mașini electrice) .
În 1917, inginerul francez L. Levy a brevetat principiul recepției superheterodine [3] . În receptorul său, frecvența semnalului a fost convertită nu direct în sunet, ci într-una intermediară, care a fost selectată pe circuitul oscilator și după ce a intrat în detector. În 1918, W. Schottky a completat circuitul Levy cu un amplificator de frecvență intermediară. Circuitul superheterodin era, de asemenea, avantajos la acea vreme, deoarece lămpile de atunci nu asigurau amplificarea necesară la frecvențe de peste câteva sute de kiloherți. Prin deplasarea spectrului de semnal la frecvențe mai mici, a fost posibilă creșterea sensibilității receptorului.
Indiferent de Schottky, E. Armstrong a venit cu o schemă similară (brevetul său a fost primit în decembrie 1918, cererea de brevet a lui Schottky a fost făcută în iunie). Armstrong a construit și testat mai întâi o superheterodină în practică. El a subliniat, de asemenea, posibilitatea conversiei de frecvență multiplă.
În decembrie 1921, un radioamator englez pe o superheterodină cu un IF în cinci trepte a primit semnale de la posturi din SUA. Din acel moment a apărut interesul practic pentru superheterodine. Primele superheterodine au fost voluminoase, costisitoare și neeconomice din cauza numărului mare de tuburi. Recepția a fost însoțită de fluiere de interferență , semnalul oscilatorului local care pătrundea în antenă interferând cu alte receptoare. De ceva timp a existat o dilemă - care este mai bine: un receptor de amplificare directă mai simplu și mai fiabil sau un superheterodin complex, capricios, dar extrem de sensibil, care poate funcționa cu o antenă interioară mică? Superheterodinul și-a pierdut chiar poziția pe piață pentru o perioadă, când utilizarea tetrodei a îmbunătățit semnificativ performanța receptoarelor cu amplificare directă. [4] Dar îmbunătățirea ulterioară a lămpilor a făcut posibilă simplificarea și reducerea semnificativă a costului receptorului superheterodin: lămpile cu mai multe rețele au apărut cu câștig mare la frecvență înaltă, lămpi specializate pentru convertoare de frecvență care au servit simultan ca mixer și ca local. oscilator, precum și lămpi combinate care conțin două sau trei dispozitive electronice. A devenit posibil să se construiască o superheterodină simplă pe trei sau patru lămpi, fără a număra redresorul [5] [6] . Datorită acestei îmbunătățiri și altor îmbunătățiri, începând cu anii 1930, circuitul superheterodin a devenit treptat dominant pentru comunicații și receptoare de transmisie. În plus, brevetul pentru principiul recepției superheterodine a expirat în 1930 .
În Rusia și URSS, primul superheterodin în serie a fost, potrivit unor surse, receptorul stației de radio cu tancuri 71-TK dezvoltat în 1932 [7] (fabrica nr. 203 din Moscova), potrivit altora, emisiunea SG- 6 (nu mai târziu de 1931 , Kozitsky în Leningrad), [8] , conform celui de-al treilea - receptorul radio Dozor, dezvoltat la sfârșitul anilor 20 la Ostekhbyuro și transferat la producția de serie la aceeași fabrică numită după. Kozitsky. [9] Prima superheterodină casnică produsă în cantități mari a fost SVD din 1936 . Începând cu sfârșitul anilor 1950, receptoarele de emisie și televiziune de uz casnic în URSS au fost construite aproape exclusiv după schema superheterodină (cu excepția unor receptoare de suveniruri , designeri de radio pentru începători și receptoare speciale individuale).
| Radio | |
|---|---|
| Părți principale | |
| Soiuri | |