Текст The superheterodyne radio receiver

The superheterodyne radio receiver

The superhet radio or to give it its full name the super heterodyne receiver is one of the most popular forms of receiver in use today. Virtually all broadcast radios, televisions and many more types of receiver use the superhet or superheterodyne principle. First developed at the end of the First World War. with its invention credited to the American Edwin Armstrong, the use of the superhet has grown ever since the concept was first discovered.

The idea of the superhet revolves around the process of mixing. Here RF mixers are used to multiply two signals together. (This is not the same as mixers used in audio desks where the signals are added together). When two signals are multiplied tog ether the output is the product of the instantaneous level of the signal atone input and the instantaneous level of the signal at the other input. It is found that the output contains signals at frequencies other than the two input frequencies. New signals are seen at frequencies that are the sum and difference of the two input signals, i.e. if the two input frequencies are fl and G. then new signals are seen at frequencies of (fl+f2) and (fl-f2)To take an example, if two signals, one at a frequency of 5 MHz and another at a frequency of 6 MHz are mixed together then new signals at frequencies of 11 MHz and 1 MHz are generated.

In the superhet or superheterodyne radio, the received signal enters one input of the mixed. A locally generated signal (local oscillator signal) is fed into the other. The result is that new signals are generated. These are applied to a fixed frequency intermediate frequency (IF) amplifier and filter. Any signals that are converted down and then fall within the pass band of the IF amplifier will be amplified and passed on to the next stages. Those that fall outside the pass band of the IF are rejected. Tuning is accomplished very simply by varying the frequency of the local oscillator. The advantage of this process is that very selective fixed frequency filters can be used and these far out perform any variable frequency ones. They are also normally at a lower frequency than the incoming signal and again this enables their performance to be better and less costly.

To see how this operates in reality take the example of two signals, one at 6 MHz and another at 6.1 MHz. Also take the example of an IF situated at 1 MHz. If the local oscillator is set to 5 MHz, then the two signals generated by the mixer as a result of the 6 MHz signal fall at I MHz and 11 MHz. Naturally the 11 MHz signal is rejected, but the one at l MHz passes through the IF stages. The signal at 6.1 MHz produces a signal at 1.1 MHz (and 11.1 MHz) and this falls outside bandwidth of the IF so the only signal to pass through the IF is that from the signal on 6 MHz.

If the local oscillator frequency is moved up by 0.1 MHz to 5.1 MHz then the signal at 6.1 MHz will give rise to a signal at 1 MHz and this will pass through the IF. The signal at 6 MHz will give rise to a signal of 0.9 MHz at the IF and will be rejected. In this way the receiver acts as a variable frequency filter, and tuning is accomplished.

The basic concept of the superheterodyne receiver appears to be fine, but there is a problem. There are two signals that can enter the IF. With the local oscillator set to 5 MHz and with an IF it has already been seen that a signal at 6 MHz mixes with the local oscillator to produce a signal at l MHz that will pass through the IF filter. However if a signal at 4 MHz enters the mixer it produces two mix products, namely one at the sum frequency which is 10 MHz. while the difference frequency appears at l MHz. This would prove to be a problem because it is perfectly possible for two signals on completely different frequencies to enter the IF. The unwanted frequency is known as the image. Fortunately it is possible to place a tuned circuit before the mixer to prevent the signal entering the mixer, or more correctly reduce its level to acceptable value.

Fortunately this tuned circuit does not need to be very sharp. It does not need to reject signals on adjacent channels, but instead it needs to reject signals on the image frequency. These will be separated from the wanted channel by a frequency equal to twice the IF. In other words with an IF at 1 MHz. the image will be 2 MHz away from the wanted frequency.

Having looked at the concepts behind the superheterodyne receiver it is helpful to look at a block diagram of a basic superhet. Signals enter the front end circuitry from the antenna. This contains the front end tuning for the superhet to remove the image signal and often includes an RF amplifier to amplify the signals before they enter the mixer. The level of this amplification is carefully calculated so that it does not overload the mixer when strong signals are present, but enables the signals to be amplified sufficiently

to ensure a good signal to noise ratio is achieved.

The tuned and amplified signal then enters one port of the mixer. The local oscillator signal enters the other port. The local oscillator may consist of a variable frequency oscillator that can be tuned by altering the setting on a variable capacitor. Alternatively it may be a frequency synthesizer that will enable greater

Once the signals leave the mixer they enter the IF stages. These stages contain most of the amplification in the receiver as well as the filtering that enables signals on one frequency to be separated from those on the next. Filters may consist simply of LC tuned transformers providing interstage coupling, or they may be much higher performance ceramic or even crystal filters, dependent upon what is required.

Once the signals have passed through the IF stages of the superheterodyne receiver, they need to be demodulated. Different demodulators are required for different types of transmission, and as a result some receivers may have a variety of demodulators that can be switched in to accommodate the different types of transmission that are to be encountered. The output from the demodulator is the recovered audio. This is passed into the audio stages where they are amplified and presented to the headphones or loudspeaker.

superheterodyne радио-приемник

superhet радио или дать этому его полное имя heterodyne приемник высшего качества является одной из самых популярных форм приемника в использовании сегодня. Фактически все радио радиопередачи, телевидения и еще много типов приемника используют superhet или superheterodyne принцип. Сначала развитый в конце Первой Мировой войны. с его изобретением, поверившим американскому Эдвину Armstrong, росло использование superhet с тех пор, как понятие было сначала обнаружено.

Идея superhet вращается вокруг процесса смешивания. Здесь миксеры RF используются, чтобы умножить два сигнала вместе. (Это не то же самое как миксеры, используемые в звуковых столах, где сигналы добавлены вместе). Когда два сигнала - умноженный эфир пальто, продукция - продукт мгновенного уровня сигнала, искупают вход и мгновенный уровень сигнала в другом входе. Найдено, что продукция содержит сигналы в частотах кроме двух входных частот. Новые сигналы замечены в частотах, которые являются суммой и различием двух входных сигналов, то есть если две входных частоты - fl и G. тогда, новые сигналы, как замечается, в частотах (fl+f2) и (fl-f2) берут пример, если два сигнала, один в частоте 5 МГц и другой в частоте 6 МГц смешан вместе тогда произведены, новые сигналы в частотах 11 МГц и 1 МГц.

В superhet или superheterodyne радио, полученный сигнал входит во вход того смешанного. В местном масштабе произведенный сигнал (местный сигнал генератора) питается в другой. Результат состоит в том, что произведены новые сигналы. Они применены к неподвижной частоте промежуточного звена частоты (ЕСЛИ) усилитель и фильтр. Любые сигналы, которые преобразованы вниз и затем находятся в пределах группы прохода, ЕСЛИ усилитель будет усилен и передан следующим стадиям. Те, что падение вне группы прохода, ЕСЛИ отклонены. Настройка достигнута очень просто, изменяя частоту местного генератора. Преимущество этого процесса состоит в том, что очень отборные неподвижные фильтры частоты могут использоваться, и они далеко выполняют любые переменной частоты. Они также обычно в более низкой частоте чем поступающий сигнал, и снова это позволяет их работе быть лучше и менее дорогостоящей.

Чтобы видеть, как это работает в действительности, берут пример двух сигналов, один в 6 МГц и другого в 6.1 МГц. Также возьмите пример ЕСЛИ расположено в 1 МГц. Если местный генератор установлен в 5 МГц, то два сигнала, произведенные миксером в результате падения сигнала на 6 МГц во мне МГц и 11 МГц. Естественно сигнал на 11 МГц отклонен, но тот в l МГц проходит ЕСЛИ стадии. Сигнал в 6.1 МГц производит сигнал в 1.1 МГц (и 11.1 МГц), и это падает вне полосы пропускания РАЗ ТАК единственный сигнал пройти, ЕСЛИ то, что от сигнала на 6 МГц.

Если местная частота генератора будет продвинута на 0.1 МГц к 5.1 МГц тогда, то сигнал в 6.1 МГц даст начало сигналу в 1 МГц, и это пройдет ЕСЛИ. Сигнал в 6 МГц даст начало сигналу 0.9 МГц в, ЕСЛИ и будет отклонен. Таким образом действия приемника как фильтр переменной частоты, и настройка достигнуты.

Фундаментальное понятие superheterodyne приемника, кажется, прекрасно, но есть проблема. Есть два сигнала, которые могут вступить ЕСЛИ. С местным набором генератора к 5 МГц и с, ЕСЛИ было уже замечено, что сигнал в смесях на 6 МГц с местным генератором, чтобы произвести сигнал в l МГц, который пройдет ЕСЛИ фильтр. Однако, если сигнал в 4 МГц входит в миксер, это производит два продукта соединения, а именно, один в частоте суммы, которая составляет 10 МГц. в то время как частота различия появляется в l МГц. Это, оказалось бы, было бы проблемой, потому что для двух сигналов на полностью различных частотах совершенно возможно вступить ЕСЛИ. Нежелательная частота известна как изображение. К счастью возможно поместить настроенный кругооборот перед миксером, чтобы предотвратить сигнал, входящий в миксер, или более правильно уменьшить его уровень до приемлемой ценности.

К счастью этот настроенный кругооборот не должен быть очень острым. Это не должно отклонять сигналы на смежных каналах, но вместо этого это должно отклонить сигналы на частоте изображения. Они будут отделены от требуемого канала частотой, равной вдвое ЕСЛИ. Другими словами с, ЕСЛИ в 1 МГц. изображение будет на расстоянии в 2 МГц от требуемой частоты.

Смотря на понятия позади superheterodyne приемника полезно смотреть на блок-схему основного superhet. Сигналы входят в переднюю схему конца от антенны. Это содержит передний конец, настраивающийся для superhet, чтобы удалить сигнал изображения, и часто включает усилитель RF, чтобы усилить сигналы прежде, чем они войдут в миксер. Уровень этого увеличения тщательно вычислен так, чтобы это не перегрузило миксер, когда сильные сигналы присутствуют, но позволяет сигналам быть усиленными достаточно

гарантировать хороший сигнал к шумовому отношению достигнуто.

Настроенный и усиленный сигнал тогда входит в один порт миксера. Местный сигнал генератора входит в другой порт. Местный генератор может состоять из генератора переменной частоты, который может быть настроен, изменяя урегулирование на переменном конденсаторе. Альтернативно это может быть синтезатор частоты, который позволит больший

Как только сигналы оставляют миксер, в который они входят ЕСЛИ стадии. Эти стадии содержат большую часть увеличения в приемнике так же как фильтровании, которое позволяет сигналам на одной частоте быть отделенными от тех на следующем. Фильтры могут состоять просто из настроенных трансформаторов LC, обеспечивающих сцепление межстадии, или они могут быть намного более высокой работой керамические или даже кристаллические фильтры, зависящие от того, что требуется.

Как только сигналы прошли, ЕСЛИ стадии superheterodyne приемника, они должны демодулироваться. Различные демодуляторы требуются для различных типов передачи, и в результате у некоторых приемников может быть множество демодуляторов, которые могут быть переключены в приспособить различные типы передачи, с которыми нужно столкнуться. Продукция от демодулятора - восстановленный аудио. Это передают в звуковые стадии, где они усилены и представлены наушникам или громкоговорителю.