Ricevente supereterodina

Un ricevitore supereterodina utilizza la miscelazione del segnale per convertire il segnale radio in ingresso in una frequenza intermedia costante (IF) con cui è possibile lavorare più facilmente rispetto al segnale radio originale che ha una frequenza diversa, a seconda della stazione di trasmissione. Il segnale IF viene quindi amplificato da una striscia di amplificatori IF e quindi immesso in un rilevatore che emette il segnale audio in un amplificatore audio che alimenta l'altoparlante. In questo articolo, impareremo il funzionamento di un ricevitore AM supereterodina o superhet in breve con l'aiuto di uno schema a blocchi.

La maggior parte dei ricevitori AM trovati oggi sono di tipo supereterodina perché consentono l'uso di filtri ad alta selettività nei loro stadi di frequenza intermedia (IF) e hanno un'elevata sensibilità (possono essere utilizzate antenne a barra di ferrite interna) a causa dei filtri nello stadio IF che li aiuta a sbarazzarsi di segnali RF indesiderati. Inoltre, la striscia dell'amplificatore IF fornisce un guadagno elevato, una buona risposta del segnale forte grazie all'uso del controllo automatico del guadagno negli amplificatori e alla facilità di funzionamento (controlla solo il volume, l'interruttore di alimentazione e la manopola di sintonizzazione).

Schema a blocchi del ricevitore AM supereterodina

Per capire come funziona, diamo un'occhiata al diagramma a blocchi del ricevitore AM supereterodina mostrato di seguito.

Come puoi vedere lo schema a blocchi ha 11 diverse fasi, ogni fase ha una funzione specifica che viene spiegata di seguito

1. Filtro RF: il primo blocco è la bobina dell'antenna ad asta di ferrite e la combinazione di condensatore variabile, che ha due scopi: la RF viene indotta nella bobina e il condensatore parallelo ne controlla la frequenza di risonanza, poiché le antenne di ferrite ricevono il meglio quando la frequenza di risonanza di la bobina e il condensatore sono uguali alla frequenza portante della stazione - in questo modo funge da filtro di ingresso del ricevitore.
2. Oscillatore locale eterodina: il secondo blocco è l'eterodina, noto anche come oscillatore locale (LO). La frequenza dell'oscillatore locale è impostata, quindi la somma o la differenza tra la frequenza del segnale RF e la frequenza LO è uguale all'IF utilizzato nel ricevitore (solitamente intorno ai 455 kHz).
3. Miscelatore: Il terzo blocco è il mixer, il segnale RF e il segnale LO viene inviato al mixer per produrre l'IF desiderato. I mixer presenti nei comuni ricevitori AM emettono la somma, la differenza delle frequenze LO e RF e i segnali LO e RF stessi. Molto spesso nelle radio a transistor semplici, l'eterodina e il mixer sono realizzati utilizzando un transistor. Nei ricevitori di qualità superiore e in quelli che utilizzano circuiti integrati dedicati, come il TCA440, questi stadi sono separati, consentendo una ricezione più sensibile grazie al mixer che emette solo la somma e la differenza delle frequenze. In un transistor LO-mixer, il transistor funziona come un oscillatore Armstrong a base comune e la RF prelevata da una bobina avvolta sull'asta di ferrite, separata dalla bobina del circuito risonante, viene alimentata alla base.A frequenze diverse dalla frequenza di risonanza del circuito risonante dell'antenna, presenta bassa impedenza, quindi la base rimane messa a terra per il segnale LO ma non per il segnale in ingresso, poiché il circuito dell'antenna è di tipo risonante parallelo (bassa impedenza a frequenze differenti dalla risonanza, impedenza quasi infinita alla frequenza di risonanza).
4. Primo filtro IF: il quarto blocco è il primo filtro IF. Nella maggior parte dei ricevitori AM, è un circuito risonante posto nel collettore del transistor mixer con la frequenza di risonanza uguale alla frequenza IF. Il suo scopo è filtrare tutti i segnali con una frequenza diversa dalla frequenza IF perché quei segnali sono prodotti di miscelazione indesiderati e non trasportano il segnale audio della stazione che vogliamo ascoltare.
5. Primo amplificatore IF: il quinto blocco è il primo amplificatore IF. Guadagni da 50 a 100 in ogni stadio IF sono comuni se il guadagno è troppo alto, può verificarsi una distorsione e se il guadagno è troppo alto, i filtri IF sono troppo vicini tra loro e non adeguatamente schermati, può verificarsi un'oscillazione parassita. L'amplificatore è controllato dalla tensione AGC (Automatic Gain Control) dal demodulatore. L'AGC abbassa il guadagno dello stadio, facendo sì che il segnale di uscita sia più o meno lo stesso, indipendentemente dall'ampiezza del segnale di ingresso. Nei ricevitori AM a transistor, il segnale AGC viene spesso inviato alla base e ha una tensione negativa: nei transistor NPN, abbassando la tensione di polarizzazione della base, si riduce il guadagno.
6. Secondo Filtro IF: Il sesto blocco è il secondo filtro IF, proprio come il primo è un circuito risonante posto nel collettore del transistor. Permette solo segnali della frequenza IF, migliorando la selettività.
7. Secondo amplificatore IF: Il settimo blocco è il secondo amplificatore IF, è praticamente uguale al primo amplificatore IF tranne che non è controllato da AGC, poiché avere troppi stadi controllati da AGC aumenta la distorsione.
8. Terzo filtro IF: l'ottavo blocco è il terzo filtro IF, proprio come il primo e il secondo è un circuito risonante posto nel collettore del transistor. Permette solo segnali della frequenza IF, migliorando la selettività. Fornisce il segnale IF al rilevatore.
9. Rivelatore: il nono blocco è il rivelatore, solitamente sotto forma di un diodo al germanio o di un transistor collegato a diodi. Demodula l'AM rettificando l'IF. Sulla sua uscita, c'è una forte componente di ripple IF che viene filtrata da un filtro passa-basso del resistore-condensatore, quindi rimane solo la componente AF, che viene inviata all'amplificatore audio. Il segnale audio viene ulteriormente filtrato per fornire la tensione AGC, come in un normale alimentatore CC.
10. Amplificatore audio: il decimo blocco è l'amplificatore audio; amplifica il segnale audio e lo trasmette all'altoparlante. Tra il rilevatore e l'amplificatore audio, viene utilizzato un potenziometro di controllo del volume.
11. Altoparlante: l'ultimo blocco è l'altoparlante (solitamente 8 ohm, 0,5 W) che trasmette l'audio all'utente. L'altoparlante a volte è collegato all'amplificatore audio tramite un jack per cuffie che scollega l'altoparlante quando le cuffie sono collegate.

Circuito ricevitore AM supereterodina

Ora che conosciamo le funzionalità di base di un Ricevitore Supereterodina, diamo un'occhiata a un tipico schema circuitale del Ricevitore Supereterodina. Il circuito sottostante è un esempio di un semplice circuito radio a transistor costruito utilizzando il transistor super sensibile TR830 di Sony.

Il circuito potrebbe sembrare complicato a prima vista, ma se lo confrontiamo con lo schema a blocchi che abbiamo imparato in precedenza, diventa semplice. Quindi, dividiamo ogni sezione del circuito per spiegarne il funzionamento.

Antenna e mixer - L1 è l'antenna ad asta di ferrite, forma un circuito risonante con condensatori variabili C2-1 e C1-1 in parallelo. L'avvolgimento secondario si accoppia alla base del transistore X1 del mixer. Il segnale LO viene inviato all'emettitore dal LO da C5. L'uscita IF è presa dal collettore da IFT1, la bobina è tappata sul collettore in modo autotrasformatore, perché se il circuito risonante fosse collegato direttamente tra il collettore e Vcc il transistor caricherebbe notevolmente il circuito e lo sarebbe anche la larghezza di banda alto - circa 200 kHz. Questo tocco riduce la larghezza di banda a 30kHz.

LO - Oscillatore Armstrong standard a base comune, C1-2 è sintonizzato insieme a C1-1 in modo che la differenza delle frequenze LO e RF sia sempre 455kHz. La frequenza LO è determinata da L2 e la capacità totale di C1-2 e C2-2 in serie con C8. L2 fornisce feedback per le oscillazioni dal collettore all'emettitore. La base è dotata di messa a terra RF.

X3 è il primo amplificatore IF. Per utilizzare un trasformatore per alimentare la base di un amplificatore a transistor, mettiamo il secondario tra la base e il bias e mettiamo un condensatore di disaccoppiamento tra il bias e il secondario del trasformatore per chiudere il circuito per il segnale. Questa è una soluzione più efficiente rispetto all'alimentazione del segnale attraverso un condensatore di accoppiamento alla base collegata direttamente a resistori di polarizzazione

TM è un misuratore di intensità del segnale che misura la corrente che fluisce nell'amplificatore IF, poiché segnali di ingresso più alti fanno fluire più corrente attraverso il trasformatore IF nel secondo amplificatore IF, aumentando la corrente di alimentazione IF amp misurata dal misuratore. C14 filtra la tensione di alimentazione insieme a R9 (fuori schermo), poiché RF e ronzio della rete elettrica possono essere indotti nella bobina del misuratore TM.

X4 è il secondo amplificatore IF, il bias è fissato da R10 e R11, C15 mette a terra la base per i segnali IF; è collegato all'R12 non disaccoppiato per fornire feedback negativo al fine di diminuire la distorsione, tutto il resto è lo stesso del primo amplificatore.

D è il rilevatore. Demodula l'IF e fornisce la tensione AGC negativa. Vengono utilizzati diodi al germanio, poiché la loro tensione diretta è due volte inferiore rispetto ai diodi al silicio, causando una maggiore sensibilità del ricevitore e una minore distorsione audio / R13, C18 e C19 formano un filtro audio passa-basso di topologia PI, mentre R7 controlla la forza dell'AGC e forma un filtro passa basso con C10 che filtra la tensione AGC sia dal segnale IF che AF.

X5 è il preamplificatore audio, R4 controlla il volume e C22 fornisce un feedback negativo alle frequenze più alte, fornendo un ulteriore filtro passa-basso. X6 è il driver dello stadio di potenza. S2 e C20 formano un circuito di controllo del tono: quando si preme l'interruttore C20 mette a terra le frequenze audio più alte, agendo come un filtro passa-basso grezzo, questo era importante nelle prime radio AM, poiché gli altoparlanti avevano prestazioni a bassa frequenza pessime e l'audio ricevuto suonava " metallico". Il feedback negativo dall'uscita viene applicato al circuito dell'emettitore del transistor driver.

T1 inverte la fase dei segnali che arrivano alla base di X7 rispetto alla fase alla base di X8, T2 trasforma le tensioni di corrente a semionda di ciascun transistor in una forma d'onda intera e abbina l'impedenza dell'amplificatore del transistor più alta (200 ohm) a 8 -ohm altoparlante. Un transistor preleva corrente quando il segnale di ingresso è a forma d'onda positiva e l'altro quando la forma d'onda è negativa. R26 e C29 forniscono feedback negativo, riducendo la distorsione e migliorando la qualità audio e la risposta in frequenza. J e SP sono collegati in modo da spegnere l'altoparlante quando sono collegate le cuffie. L'amplificatore audio fornisce circa 100 mW di potenza, sufficienti per un'intera stanza.