Superhetrodynmottagare

Från HamWiki

Superheterodynmottagaren är en form av mottagare där den inkommande signalen blandas till en mellanfrekvens (MF eller IF) där vidare signalbehandling sker. Superheterodynmottagaren skiljer sig från den "raka" mottagaren genom att huvuddelen av förstärkningen sker på denna mellanfrekvens, och att selektiviteten också primärt åstadkoms på denna frekvens.

Namnet är härlett ur en kombination av "supersonic" och "heterodyne" vilket implicerar att mellanfrekvensen ligger ovanför det hörbara området, vilket medför att minst en ytterligare detektering måste ske för att informationsinnehållet i signalen ska kunna hamna i det hörbara området.

Uppbyggnad

Ett blockschema som visar de olika delarna i en superhetrodynmottagare

Mottagaren innehåller följande funktionsblock:

• Förstärkning och selektivitet på signalfrekvensen (HF-steg)

• Blandare till mellanfrekvensen (i äldre litteratur ibland kallad "första detektor")

• Förstärkning och selektivitet på mellanfrekvensen (MF-steg)

• Detektering av mellanfrekvensen (i äldre litteratur ibland kallad "andra detektor")

• Lågfrekvensförstärkning (LF-steg)

En oscillator(vanligen benämnd lokal- eller injektionsoscillator) behövs också för att åstadkomma den blandningsfrekvens som antingen uppgår till signalfrekvensen + MF-frekvensen ("High-side injection") eller signalfrekvensen - MF-frekvensen ("Low-side injection").

Genom att ett blandarsteg föregår mellanfrekvenskedjan uppstår ett fenomen som kallas för "spegelfrekvenser". I blandarsteget kan den önskade mellanfrekvensen uppstå i två fall; signalfrekvensen = oscillatorfrekvensen + mellanfrekvensen och oscillatorfrekvensen - mellanfrekvensen. En superheterodynmottagare kan alltså ta emot signaler på två olika frekvenser,separerade med dubbla mellanfrekvensen, samtidigt. För att förhindra detta krävs selektivitet före blandarsteget som kan undertrycka den oönskade frekvensen. Vid låga mellanfrekvenser ligger dessa två frekvenser nära varandra och blir därför svåra att separera. En "tumregel" för val av mellanfrekvens är att den inte bör understiga en 1/10-del av signalfrekvensen.

När signalfrekvensen är hög blir därför mellanfrekvensen också hög, och det blir då svårigheter att åstadkomma tillräcklig selektivitet genom kretsar med rimliga Q-värden. Detta kringgår man genom att blanda flera gånger innan den slutliga mellanfrekvensen nås, (Dubbel-, trippel- superheterodyner etc.) Det går då att ha en hög första mellanfrekvens för spegelfrekvensundertryckningen, och en låg andra mellanfrekvens där selektiviteten åstadkoms.

Moderna mottagare har vanligen en första mellanfrekvens som ligger över signalfrekvensområdet. Vanliga första mellanfrekvenser ligger i områdena 40, 70 och 125 MHz. Genom detta förfarande kan man göra mottagare som täcker från långvåg till 30 MHz i ett område, och komplikationen att göra en mottagare där signalfrekvensområdet riskerar att sammanfalla med mellanfrekvensen har undvikits.

Ett problem med mottagare med flera blandningar innan huvudselektiviteten i den låga MF-förstärkaren nås är att storsignalegenskaperna lätt kan försämras. När man önskar en mottagare med överlägsna storsignalegenskaper kan det därför vara befogat att välja att endast blanda en gång, och välja en MF som ligger utanför de mest intressanta signalfrekvensområdena, samt i ett intervall där filter med bra egenskaper kan realiseras. Sådana områden, för signalfrekvenser i kortvågsområdet, är t.ex. runt 5 och 9 MHz.

Utveckling

Superheterodynmottagaren har varit i princip allenarådande sedan 1920-talet när det krävs mottagare med höga prestanda, men har numera börjat trängas ut av olika former av direktblandande mottagare där signalfrekvensen direkt transponeras ner till ett "basband" där signalbehandlingen sker. Detta kan antingen ske med olika former av kvadraturblandare, eller med sampling-teknik, där den inkommande signalfrekvensen samplas med en frekvens överstigande Nyquist-frekvensen.