Un radiorreceptor superheterodino (superheterodino) es uno de los tipos de radiorreceptores basados en el principio de convertir la señal recibida en una señal de frecuencia intermedia (FI) fija con su posterior amplificación . La principal ventaja de un superheterodino sobre un receptor de radio de amplificación directa es que las partes de la ruta de recepción que son más críticas para la calidad de la recepción (filtro de banda estrecha, amplificador de FI y demodulador) no deben sintonizarse en frecuencia, lo que les permite realizarse con características mucho mejores.
El receptor superheterodino fue inventado casi simultáneamente por el alemán Walter Schottky y el estadounidense Edwin Armstrong en 1918 , a partir de la idea del francés L. Levy .
Antena amplificador
En la figura se muestra un diagrama de bloques simplificado de un superheterodino con una sola conversión de frecuencia. La señal de radio de la antena se alimenta a la entrada de un amplificador de alta frecuencia (en una versión simplificada, puede estar ausente) y luego a la entrada del mezclador , un elemento especial con dos entradas y una salida que realiza el operación de convertir la señal por frecuencia. Se envía una señal a la segunda entrada del mezclador desde un generador local de baja potencia y alta frecuencia : un oscilador local . El circuito oscilatorio del oscilador local se sintoniza simultáneamente con el circuito de entrada del mezclador (y los circuitos del amplificador de RF), generalmente un capacitor variable (KPI), con menos frecuencia una bobina de inductancia variable ( variómetro , ferrovariómetro ). Así, a la salida del mezclador se forman señales con una frecuencia igual a la suma y diferencia de las frecuencias del oscilador local y de la emisora de radio recibida. La señal de diferencia de la frecuencia intermedia constante (IF) se extrae utilizando un filtro de paso de banda y se amplifica en el amplificador de IF, luego de lo cual ingresa al demodulador , que restaura la señal de baja frecuencia (audio).
En los receptores modernos, se utiliza un sintetizador de frecuencia digital con estabilización de cuarzo como oscilador local .
En los receptores de transmisión convencionales de ondas largas, medias y cortas, la frecuencia intermedia suele ser de 465 o 455 kHz, en la onda ultracorta doméstica, de 6,5 o 10,7 MHz . Los televisores utilizan una frecuencia intermedia de 38 MHz.
En los receptores de transmisión conectados y de gama alta, se utiliza la conversión de frecuencia doble (rara vez triple). Las ventajas de tal solución y los criterios de selección para el primer y segundo inversor se analizan a continuación.
El inconveniente más importante es la presencia del llamado canal de recepción del espejo , la segunda frecuencia de entrada, que da la misma diferencia con la frecuencia del oscilador local que la frecuencia de operación. La señal transmitida a esta frecuencia puede pasar a través de los filtros de FI junto con la señal operativa.
Por ejemplo, suponga que un receptor de FI de 6,5 MHz está sintonizado en una estación de radio que transmite a 70 MHz y la frecuencia del oscilador local es de 76,5 MHz. A la salida del filtro IF, se asignará una señal con una frecuencia de 76,5 - 70 \u003d 6,5 MHz. Sin embargo, si otra estación de radio potente funciona a una frecuencia de 83 MHz y su señal puede filtrarse a la entrada del mezclador, la señal de diferencia con una frecuencia de 83 - 76,5 = 6,5 MHz no se suprimirá, entrará en la amplificador de FI y crea interferencia. La cantidad de supresión de dicha interferencia ( selectividad en el canal de imagen) depende de la eficiencia del filtro de entrada y es una de las principales características del superheterodino.
La interferencia del canal del espejo se reduce de dos maneras. Primero, se utilizan filtros de paso de banda de entrada más complejos y eficientes , que consisten en varios circuitos oscilatorios. Esto complica y encarece el diseño, ya que el filtro de entrada también necesita estar sintonizado en frecuencia, además, en coordinación con la sintonización del oscilador local. En segundo lugar, la frecuencia intermedia se elige lo suficientemente alta en comparación con la frecuencia de recepción. En este caso, el canal de recepción del espejo resulta tener una frecuencia relativamente alejada del principal, y el filtro de entrada del receptor puede suprimirlo de manera más efectiva. A veces, las FI se hacen mucho más altas que las frecuencias de recepción (la llamada "conversión ascendente") y, al mismo tiempo, para simplificar el receptor, generalmente se abandona el filtro de paso de banda de entrada, reemplazándolo con uno no filtro de paso bajo sintonizable . En los selectores de canales de TV , por el contrario, se utiliza un filtro de paso alto . En los receptores de alta calidad, a menudo se usa el método de conversión de frecuencia doble (a veces triple), y si el primer IF se elige alto por las razones descritas anteriormente, entonces el segundo se hace bajo (cientos, a veces incluso decenas de kilohercios) . 1] ), lo que permite suprimir de manera más efectiva la interferencia de estaciones cercanas en frecuencia, es decir, aumentar la selectividad del receptor en el canal adyacente. Dichos receptores, a pesar de la complejidad bastante alta de construcción y puesta en marcha, se utilizan ampliamente en comunicaciones de radio profesionales y de aficionados (ver R-250 , transceptor UW3DI ).
Además, en el superheterodino es posible la recepción parásita de estaciones que operan en una frecuencia intermedia [2] . Se evita protegiendo los nodos individuales y el receptor en su conjunto, así como utilizando un filtro de tubo en la entrada , sintonizado en una frecuencia intermedia.
En general, un superheterodino requiere mucho más cuidado en el diseño y puesta en marcha que un receptor de amplificación directa. Tenemos que aplicar medidas bastante complejas para asegurar la estabilidad de la frecuencia del oscilador local, ya que la calidad de la recepción depende en gran medida de ello. La señal del oscilador local no debe filtrarse en la antena para que el propio receptor no se convierta en una fuente de interferencia. Si hay más de un oscilador local en el receptor, existe el peligro de que las pulsaciones entre algunos de sus armónicos estén en la banda de frecuencia de audio y den interferencia en forma de silbido a la salida del receptor. Este fenómeno se combate eligiendo racionalmente las frecuencias de los osciladores locales y protegiendo cuidadosamente los nodos receptores entre sí.
El uso de un oscilador auxiliar en el receptor fue propuesto por primera vez por el estadounidense Fessenden en 1901. También creó el término "heterodino". En el receptor Fessenden, el oscilador local operaba a una frecuencia muy cercana a la frecuencia de la señal recibida, y los latidos de audiofrecuencia resultantes permitían recibir una señal telegráfica (el principio sobre el que funciona el receptor de conversión directa ). Los receptores heterodinos se mejoraron rápidamente con la invención en 1913 de un generador de tubo de alta frecuencia (antes de eso, se usaban generadores de máquinas eléctricas) .
En 1917, el ingeniero francés L. Levy patentó el principio de recepción superheterodina [3] . En su receptor, la frecuencia de la señal no se convirtió directamente en sonido, sino en uno intermedio, que se seleccionó en el circuito oscilatorio y luego ingresó al detector. En 1918, W. Schottky complementó el circuito de Levy con un amplificador de frecuencia intermedia. El circuito superheterodino también fue ventajoso en ese momento porque las lámparas de ese tiempo no proporcionaban la amplificación necesaria a frecuencias superiores a varios cientos de kilohercios. Al cambiar el espectro de la señal a frecuencias más bajas, fue posible aumentar la sensibilidad del receptor.
Independientemente de Schottky, E. Armstrong ideó un esquema similar (su patente se recibió en diciembre de 1918, la solicitud de patente de Schottky se realizó en junio). Armstrong primero construyó y probó un superheterodino en la práctica. También señaló la posibilidad de conversión de frecuencia múltiple.
En diciembre de 1921, un radioaficionado inglés en un superheterodino con una FI de cinco etapas recibió señales de estaciones de EE. UU. A partir de ese momento, apareció el interés práctico por los superheterodinos. Los primeros superheterodinos eran voluminosos, caros y poco económicos debido a la gran cantidad de tubos. La recepción estuvo acompañada de silbidos de interferencia , la señal del oscilador local que penetraba en la antena interfería con otros receptores. Durante algún tiempo hubo un dilema: ¿qué es mejor: un receptor de amplificación directa más simple y confiable, o un superheterodino complejo, caprichoso pero altamente sensible que puede funcionar con una pequeña antena interior? El superheterodino incluso perdió su posición en el mercado durante un tiempo, cuando el uso del tetrodo mejoró notablemente el rendimiento de los receptores de amplificación directa. [4] Pero una mayor mejora de las lámparas hizo posible simplificar y reducir en gran medida el costo del receptor superheterodino: aparecieron lámparas de rejilla múltiple con alta ganancia a alta frecuencia, lámparas especializadas para convertidores de frecuencia que servían simultáneamente como mezclador y local. oscilador, así como lámparas combinadas que contienen dos o tres dispositivos electrónicos. Se hizo posible construir un superheterodino simple con tres o cuatro lámparas, sin contar el rectificador [5] [6] . Gracias a esta y otras mejoras, desde la década de 1930, el circuito superheterodino se ha vuelto gradualmente dominante para los receptores de comunicaciones y transmisiones. Además, la patente del principio de recepción superheterodina expiró en 1930 .
En Rusia y la URSS, el primer superheterodino en serie fue, según algunas fuentes, el receptor de la estación de radio del tanque 71-TK desarrollado en 1932 [7] (fábrica No. 203 en Moscú), según otros, la radiodifusión SG- 6 (a más tardar en 1931 , Kozitsky en Leningrado), [8] , según el tercero, el receptor de radio Dozor, desarrollado a fines de los años 20 en Ostekhbyuro y transferido a la producción en serie en la misma planta que lleva el nombre. Kozitsky. [9] El primer superheterodino doméstico producido en grandes cantidades fue el SVD de 1936 . Aproximadamente desde fines de la década de 1950, los receptores de televisión y de transmisión domésticos en la URSS se construyeron casi exclusivamente de acuerdo con el esquema superheterodino (a excepción de algunos receptores de recuerdo , diseñadores de radio para principiantes y receptores especiales individuales).
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