A szuperheterodin rádióvevő (szuperheterodin) a rádióvevők egyik típusa, amely azon az elven alapul, hogy a vett jelet rögzített köztes frekvenciájú (IF) jellé alakítják, és annak későbbi erősítését . A szuperheterodin fő előnye a közvetlen erősítésű rádióvevővel szemben, hogy a vételi út azon részeit, amelyek a vétel minősége szempontjából a legkritikusabbak (keskenysávú szűrő, IF erősítő és demodulátor) nem szabad frekvenciára hangolni, ami lehetővé teszi számukra sokkal jobb jellemzőkkel kell végrehajtani.
A szuperheterodin vevőkészüléket a német Walter Schottky és az amerikai Edwin Armstrong szinte egyszerre találta fel 1918- ban , a francia L. Levy ötlete alapján .
Antenna
Az ábrán egy szuperheterodin egyszerűsített blokkvázlata látható egyetlen frekvencia-átalakítással. Az antenna rádiójelét egy nagyfrekvenciás erősítő bemenetére táplálják (egyszerűsített változatban ez hiányozhat), majd a keverő bemenetére - egy speciális elemre két bemenettel és egy kimenettel, amely végrehajtja a a jel frekvencia szerinti átalakításának művelete. A keverő második bemenetére egy helyi kis teljesítményű nagyfrekvenciás generátor - egy helyi oszcillátor - táplál egy jelet . A helyi oszcillátor oszcillációs áramkörét egyidejűleg hangolják a keverő bemeneti áramkörével (és az RF-erősítő áramköreivel) - általában egy változó kondenzátor (KPI), ritkábban egy változó induktivitású tekercs ( variométer , ferrovariométer ). Így a keverő kimenetén a helyi oszcillátor és a vett rádióállomás frekvenciáinak összegével és különbségével megegyező frekvenciájú jelek jönnek létre . Az állandó köztes frekvencia (IF) különbségi jelét sávszűrő segítségével kinyerjük és az IF erősítőben felerősítjük, majd bekerül a demodulátorba , amely visszaállítja az alacsony (audio) frekvenciájú jelet.
A modern vevőkészülékekben helyi oszcillátorként egy kvarc stabilizálású digitális frekvenciaszintetizátort használnak.
A hagyományos, hosszú, közepes és rövid hullámú műsorszóró vevőkészülékekben a köztes frekvencia általában 465 vagy 455 kHz, háztartási ultrarövidhullámú - 6,5 vagy 10,7 MHz . A tévék 38 MHz-es köztes frekvenciát használnak.
A csatlakoztatott és csúcskategóriás műsorszóró vevőkészülékekben kettős (ritkán háromszoros) frekvenciaátalakítást alkalmaznak. Az alábbiakban egy ilyen megoldás előnyeit és az első és második inverter kiválasztási kritériumait tárgyaljuk.
A legjelentősebb hátrány az úgynevezett tükör vételi csatorna jelenléte - a második bemeneti frekvencia, amely ugyanazt a különbséget adja a helyi oszcillátor frekvenciához képest, mint a működési frekvencia. Az ezen a frekvencián továbbított jel a működési jellel együtt átjuthat az IF szűrőkön.
Tegyük fel például, hogy egy 6,5 MHz-es IF-vevő egy 70 MHz-en sugárzó rádióállomásra van hangolva, és a helyi oszcillátor frekvenciája 76,5 MHz. Az IF szűrő kimenetén 76,5 - 70 \u003d 6,5 MHz frekvenciájú jel kerül kiosztásra. Ha azonban egy másik nagy teljesítményű rádióállomás 83 MHz-es frekvencián működik, és annak jele a keverő bemenetére szivároghat, akkor a 83 - 76,5 = 6,5 MHz frekvenciájú különbségjel nem lesz elnyomva, hanem belép a IF erősítő és interferenciát kelt. Az ilyen interferencia elnyomásának mértéke ( szelektivitás a képcsatornában) a bemeneti szűrő hatékonyságától függ, és a szuperheterodin egyik fő jellemzője.
A tükörcsatornából származó interferencia kétféleképpen csökken. Először is bonyolultabb és hatékonyabb bemeneti sávszűrőket használnak , amelyek több oszcillációs áramkörből állnak. Ez bonyolítja és megnöveli a tervezés költségeit, hiszen a bemeneti szűrőt is frekvenciára kell hangolni, ráadásul a lokális oszcillátor hangolásával összhangban. Másodszor, a közbenső frekvenciát a vételi frekvenciához képest kellően magasra választják. Ebben az esetben a tükörfogadó csatorna frekvenciájában viszonylag távol esik a főtől, és a vevő bemeneti szűrője hatékonyabban tudja elnyomni. Néha az IF-eket még a vételi frekvenciáknál jóval magasabbra is teszik (ún. "up konverzió"), ugyanakkor a vevő egyszerűsítése érdekében a bemeneti sávszűrőt általában elhagyják, helyette egy nem-áteresztő szűrőt. hangolható aluláteresztő szűrő . A TV csatornaválasztókban ezzel szemben felüláteresztő szűrőt használnak . A jó minőségű vevőkészülékekben gyakran alkalmazzák a dupla (néha háromszoros) frekvenciaátalakítás módszerét, és ha az első IF-t a fent leírt okok miatt magasra választják, akkor a másodikat alacsonyra (száz, néha akár tíz kilohertzre is) állítják . 1] ), amely lehetővé teszi a frekvenciában közel álló állomások interferenciájának hatékonyabb elnyomását, vagyis a vevő szelektivitásának növelését a szomszédos csatornában. Az ilyen vevőket a felépítés és az üzembe helyezés meglehetősen bonyolultsága ellenére széles körben használják a professzionális és amatőr rádiókommunikációban (lásd R-250 , UW3DI adó -vevő ).
Emellett a szuperheterodinban lehetséges a közbenső frekvencián működő állomások parazita vétele [2] . Ezt megakadályozza az egyes csomópontok és a vevő egészének árnyékolása, valamint a bemeneten egy köztes frekvenciára hangolt csőszűrő használata .
Általánosságban elmondható, hogy a szuperheterodin sokkal nagyobb körültekintést igényel a tervezés és az üzembe helyezés során, mint a közvetlen erősítő vevő. A lokális oszcillátorfrekvencia stabilitásának biztosítására meglehetősen összetett intézkedéseket kell alkalmaznunk, mivel ettől erősen függ a vétel minősége. A helyi oszcillátor jele nem szivároghat be az antennába, hogy maga a vevő ne váljon zavarforrássá. Ha egynél több helyi oszcillátor van a vevőben, fennáll annak a veszélye, hogy egyes felharmonikusaik közötti ütemek a hangfrekvencia-sávban lesznek, és síp formájában interferenciát okoznak a vevő kimenetén. Ezt a jelenséget a lokális oszcillátorok frekvenciájának racionális megválasztásával és a vevő csomópontok egymástól való gondos árnyékolásával küzdjük le.
A segédoszcillátor használatát a vevőben először az amerikai Fessenden javasolta 1901-ben. Ő alkotta meg a "heterodin" kifejezést is. A Fessenden vevőben a helyi oszcillátor a vett jel frekvenciájához nagyon közeli frekvencián működött, és az így létrejövő hangfrekvenciás ütemek lehetővé tették a távírójel vételét (a közvetlen konverziós vevő működési elve ). A heterodyne vevőkészülékeket gyorsan továbbfejlesztették a nagyfrekvenciás csőgenerátor 1913-as feltalálásával ( ezelőtt elektromos gépi generátorokat használtak).
1917-ben L. Levy francia mérnök szabadalmaztatta a szuperheterodin vétel elvét [3] . Vevőjében a jelfrekvenciát nem közvetlenül hanggá alakították át, hanem egy közbensővé, amelyet az oszcillációs áramkörön választottak ki, és miután belépett a detektorba. 1918-ban W. Schottky kiegészítette a Levy áramkört egy köztes frekvenciájú erősítővel. A szuperheterodin áramkör azért is előnyös volt akkoriban, mert az akkori lámpák több száz kilohertz feletti frekvencián nem biztosították a szükséges erősítést. A jel spektrumának alacsonyabb frekvenciákra való eltolásával sikerült növelni a vevő érzékenységét.
Schottkytól függetlenül E. Armstrong hasonló sémával állt elő (szabadalma 1918 decemberében érkezett meg, Schottky szabadalmi bejelentése júniusban). Armstrong először épített és tesztelt egy szuperheterodint a gyakorlatban. Rámutatott a többszörös frekvenciaátalakítás lehetőségére is.
1921 decemberében egy angol rádióamatőr egy ötfokozatú IF-vel felszerelt szuperheterodinon vett jeleket az Egyesült Államok állomásairól. Ettől a pillanattól kezdve a gyakorlati érdeklődés megjelent a szuperheterodinok iránt. Az első szuperheterodinok terjedelmesek, drágák és a csövek nagy száma miatt gazdaságtalanok voltak. A vételt zavaró sípok kísérték, az antennán áthatoló helyi oszcillátor jel zavarta a többi vevőt. Egy ideig dilemma volt – melyik a jobb: egy egyszerűbb és megbízhatóbb közvetlen erősítésű vevő, vagy egy bonyolult, szeszélyes, de rendkívül érzékeny szuperheterodin, amely egy kis beltéri antennával is működik? A szuperheterodin egy időre még piaci pozícióját is elveszítette, amikor a tetróda használata jelentősen javította a közvetlen erősítésű vevők teljesítményét. [4] A lámpák további fejlesztése azonban lehetővé tette a szuperheterodin vevő nagymértékben egyszerűsítését és költségének csökkentését: megjelentek a több rácsos lámpák nagy erősítéssel nagy frekvencián, speciális lámpák a frekvenciaváltókhoz, amelyek egyszerre szolgáltak keverőként és helyi vevőként. oszcillátor, valamint két vagy három elektronikus eszközt tartalmazó kombinált lámpák . Lehetővé vált egy egyszerű szuperheterodin építése három vagy négy lámpára, az egyenirányítót nem számítva [5] [6] . Ennek és más fejlesztéseknek köszönhetően az 1930-as évektől a szuperheterodin áramkör fokozatosan dominánssá vált a kommunikációs és műsorszóró vevőkészülékek számára. Ezenkívül a szuperheterodin vétel elvének szabadalma 1930-ban lejárt .
Oroszországban és a Szovjetunióban az első soros szuperheterodin egyes források szerint az 1932-ben kifejlesztett 71-TK tankrádió vevőkészüléke [7] (203-as számú moszkvai gyár), mások szerint a műsorszóró SG- 6 (legkésőbb 1931 -ig, Kozitsky Leningrádban), [8] a harmadik szerint - a Dozor rádióvevő, amelyet a 20-as évek végén fejlesztettek ki az Ostekhbyuro-ban, és sorozatgyártásba helyezték át ugyanabban a névadó üzemben. Kozitsky. [9] Az első nagy mennyiségben gyártott háztartási szuperheterodin az 1936 -os SVD volt. Körülbelül az 1950-es évek végétől a Szovjetunióban a háztartási műsorszóró és televízió-vevőkészülékek szinte kizárólag a szuperheterodin séma szerint épültek (kivéve néhány szuvenír vevőkészüléket, rádiótervezőket a kezdőknek és az egyéni speciális vevőkészülékeket).
| Rádió | |
|---|---|
| Fő részek | |
| Fajták | |