Colecții

Amplificator și filtru radio superheterodin IF

Amplificator și filtru radio superheterodin IF


Etapele de frecvență intermediară ale unui radio superheterodin sunt amplificarea principală și unde se găsește filtrarea canalelor adiacente.

În acest fel, etapele IF ale unui radio superhet sunt unele dintre cele mai exigente etape din punct de vedere al designului. Câștigul, performanța de suprasarcină, filtrarea și o serie de alte cerințe sunt esențiale pentru performanța întregului radio.

DACĂ alegeri scenice

Se află toate celelalte zone ale unui radio superheterodin, există multe opțiuni pentru configurarea acestei etape. Există multe contururi diferite pentru elementele IF ale radioului superheterodin în funcție de nivelul de performanță cerut, de cost și, desigur, de nevoile operaționale ale circuitului.

Sunt disponibile o varietate de opțiuni diferite:

  • IF cu o singură frecvență cu filtre reglate LC: Această formă de receptor IF superheterodin este etapa cea mai de bază și a fost utilizată în mod tradițional pentru multe transmisii și chiar pentru unele receptoare de comunicații. Etapa IF utilizează o singură frecvență (cel mai probabil 455 kHz sau în jur) și transformatoarele sunt reglate pentru a asigura filtrarea.Circuitul radioului superheterodin simplu arată cum se realizează acest lucru. În acest caz, circuitul colector al dispozitivului mixer are un transformator IF reglat la frecvența intermediară și acesta transmite apoi semnalul către alte amplificatoare IF, fiecare cu un transformator IF reglat. Transformatoarele sunt reglate pentru a oferi selectivitatea și lățimea de bandă necesare. Uneori, fiecare transformator IF poate fi reglat la o frecvență ușor diferită pentru a furniza lățimea de bandă necesară.
  • Frecvență unică IF cu filtru de cristal sau ceramică: Filerele LC nu vor putea oferi niciodată un răspuns de filtru extrem de ascuțit. În cazul în care sunt necesare răspunsuri mai bune, pot fi utilizate filtre ceramice sau mai bune, cu cristale de cuarț.

    Cu circuitele integrate de recepție moderne, precum cele utilizate în aparatele de radiodifuziune produse în serie, filtrele ceramice sunt utilizate pe scară largă. Un singur filtru ceramic în etapele IF ale receptorului va oferi o selectivitate adecvată pentru recepția difuzată.

    Aparatele de radio de înaltă performanță pot utiliza un filtru de cristal pentru a oferi performanțe mult mai bune. dar filtrele cu cristale sunt mai costisitoare și, prin urmare, vor fi utilizate în radiouri profesionale sau în cele destinate radioului amator etc.

  • Superhet de conversie multiplă IF: Una dintre problemele mari ale radioului superheterodin este cea a răspunsului la imagine. creșterea frecvenței intermediare crește separarea de frecvență între IF și imagine și, prin urmare, multe receptoare au nevoie de o frecvență intermediară cât mai mare posibil. Cu toate acestea, IF-urile cu frecvență intermediară ridicată pot cauza alte probleme, în special cu filtrarea. Pentru a depăși acest lucru, se poate adăuga o conversie suplimentară. În acest fel se poate utiliza o IF cu frecvență intermediară ridicată pentru a asigura răspunsul imaginii suficient de atenuat și se utilizează o etapă ulterioară la o frecvență mai mică pentru a asigura selectivitatea principală. Deși filtrele ceramice și de cristal pot fi făcute cu o frecvență mult mai mare în aceste zile, este totuși mai bine să asigurați filtrarea principală la o frecvență mai mică.
  • Conversie multiplă IF cu filtru pentru acoperiș: Cu etapele de frecvență intermediară ale receptoarelor superheterodine cu cantități mari de câștig, este foarte posibil ca semnalele puternice în afara canalului să provoace supraîncărcare în etape înainte de filtrul principal. Deoarece etapele IF de conversie multiplă au mai multe circuite înainte de filtrul principal, semnalele puternice care sunt în afara canalului, dar care pot intra în IF pot provoca supraîncărcare înainte de a fi filtrate. Pentru a depăși această problemă, un filtru cunoscut sub numele de filtru de acoperiș este adăugat la începutul etapelor timpurii ale FI. Sarcina sa nu este de a oferi filtrarea principală, dar este doar acolo pentru a atenua orice semnal puternic de canal pentru a preveni supraîncărcarea etapelor ulterioare. Filtre specializate pentru utilizare ca filtre de acoperiș IF sunt disponibile pentru acest tip de aplicație.

Alegerea tipurilor de filtru

Unele receptoare radio vor folosi pur și simplu filtre RF în etapele lor IF formate din transformatoare reglate (filtre LC bazate pe condensatori și inductoare) care leagă diferitele etape de frecvență intermediară din radiouri sau utilizate cu un IC în radio. Alte receptoare radio pot încorpora filtre de cristal foarte selective, în timp ce altele pot folosi filtre mecanice (cum ar fi cele utilizate de Collins Radio Company acum câțiva ani) sau filtre ceramice. Fiecare receptor radio va avea propriile cerințe pentru filtrul RF în funcție de forma aplicației de comunicații radio pentru care va fi utilizat. Alegerea filtrului RF va depinde de o varietate de parametri, inclusiv costul, frecvența de performanță a funcționării și multe alte elemente. De multe ori alegerea filtrului RF va fi un compromis, dar cu tehnologia disponibilă astăzi, se pot atinge niveluri foarte ridicate de performanță.

Există o varietate de diferite tipuri de filtru RF care pot fi utilizate. Principalele tipuri utilizate sunt următoarele:

  • Circuit reglat LC: Tipul de filtru LC oferă performanțe de bază în ceea ce privește filtrele care pot fi alese pentru etapele IF. Este folosit pentru reglarea front-end. Este, de asemenea, utilizat cu radiouri superheterodine pentru a oferi selectivitatea principală în care elementele LC sunt încorporate în transformatoarele interetape. Adesea există două sau trei etape cu circuite reglate. Folosindu-le, este de obicei posibil să se obțină o selectivitate suficientă pentru un radio de transmisie FM cu undă medie sau VHF FM.

    Filtrele LC pot fi, de asemenea, utilizate împreună cu alte forme de filtru de calitate superioară. În aceste circumstanțe, filtrul LC va oferi selectivitate largă numai pe lângă orice funcție de potrivire a impedanței diferitelor circuite.

    Atunci când se utilizează o singură etapă IF sau un radio difuzat, un singur circuit acordat LC poate fi utilizat în funcție de particular.

    Unul dintre avantajele acestui tip de filtru este că este relativ ieftin, deși costul fabricării bobinelor sau transformatoarelor poate fi mai mare decât alte forme de filtru.

  • Filtru de cristal: Acest tip de filtru este doar un filtru cu frecvență fixă ​​și este adesea utilizat în etapele IF ale receptoarelor superheterodine de înaltă performanță, dar oferă grade foarte mari de selectivitate bazându-se pe utilizarea cristalelor de cuarț care oferă niveluri de Q de peste 100 000. Cu toate acestea, acestea sunt costisitoare, deoarece necesită metode exacte de fabricare. De asemenea, sunt mai mari decât alte forme de filtrare.
  • Filtru de cristal monolitic: Această formă de filtru este un filtru de cristal care a fost integrat eficient pe o singură placă de cuarț. Acest lucru economisește considerabil dimensiunea, deși costurile nu sunt întotdeauna semnificativ mai mici decât cele ale filtrelor care utilizează cristale discrete.
  • Filtru ceramic: Filtrele ceramice utilizează același principiu piezo-electric - pe care îl folosesc cristalele de cuarț. Cu toate acestea, este posibil să le faceți foarte ieftin, deși, evident, nu cu aceleași niveluri de performanță ca filtrele de cristal. Filtrele ceramice sunt utilizate pe scară largă împreună cu benzile IF cu circuite integrate pentru receptoare și televizoare comerciale. Necesitând transformatoare, acestea sunt mult mai ieftine de fabricat decât filtrele reglate de transformatoare pe bază de LC.
  • Filtru mecanic: Filtrul mecanic este un tip de filtru pentru cerbele IF de receptoare superhet care a fost utilizat pe scară largă în anii 1960 și începutul anilor 1970 oferind niveluri foarte ridicate de performanță - comparabile sau, în unele cazuri, mai bune decât cele oferite de cristale. După cum sugerează și numele, filtrul folosește rezonatori mecanici care sunt cuplați la circuitul electric de către traductoare piezo-electrice.

    De obicei, acest tip de filtru a fost utilizat numai pentru frecvențe joase, până la aproximativ 500 kHz. Principalele lor dezavantaje au fost dimensiunea și tendința de a deriva cu temperatura. În prezent, filtrele mecanice nu sunt la fel de utilizate pe scară largă, deși apar în continuare în unele aplicații de receptoare radio.

  • Filtru pentru acoperiș: Un filtru de acoperiș este unul care este plasat în fața etapelor principale de câștig într-o etapă IF a unui receptor superheterodin. Prin încorporarea unui filtru devreme în etapele de câștig ale receptorului, semnalele puternice în afara canalului pot fi îndepărtate sau reduse în putere, astfel încât să nu suprasolicite etapele ulterioare anterioare filtrului principal.

    Utilizarea unui filtru de acoperiș este, în general, rezervată sistemelor de recepție de înaltă performanță, unde capacitățile puternice de manipulare a semnalului sunt primordiale.

Alegerea tipului de filtru va depinde de designul special al receptorului radio, de cerințele acestuia, inclusiv de performanță, cost, frecvența de funcționare etc.

IF și AGC

Tensiunea automată de control al câștigului este aplicată punctelor din lanțul amplificatorului IF. De obicei, se aplică etapelor anterioare ale IF și, în acest fel, reduce probabilitatea de supraîncărcare.

Cu toate acestea, există considerații asociate cu cifra de zgomot a întregului receptor. Dacă reducerea câștigului este aplicată prea puternic doar la etapele anterioare, atunci aceasta poate afecta cifra de zgomot, deci de obicei un AGC ideal ar reduce semnalul ușor mai târziu în lanțul e, în cazul în care nu există probabilitate de supraîncărcare și apoi ar reduce progresiv câștiga mai ușor în lanț.

Etapele IF ale oricărui receptor sunt o secțiune cheie a receptorului. Atât majoritatea câștigului, cât și selectivitatea semnalului adiacent sunt furnizate în aceste etape și sunt două dintre cele mai importante funcții ale oricărui receptor. În consecință, IF trebuie să fie atent proiectat pentru a oferi performanțe optime în toate condițiile de semnal.


Priveste filmarea: AM. FM Radio Signal Amplifier for the Polaris Slingshot (Ianuarie 2022).