답변:
이 답변은 AM 및 FM과 같은 라디오 수신기에 중점을 둡니다.
한 스테이션에서 신호를 수신하는 데에만 관심이 있다면 중간 주파수를 가지거나 사용할 필요가 없습니다. 수신기를 구축하여 해당 주파수에 맞게 튜닝 할 수 있습니다 (튜닝이 선명해야 함). 원하는 신호를 오염시킬 수있는 다른 모든 소스를 거부해야합니다.
이것은 여러 대역 통과 필터에 의해 이루어지며, 수신하고자하는 신호에 대처할 수있을만큼 넓지 만 다른 사람이 들어갈 수없는 넓은 통과 대역을 갖습니다.
이제 2 개의 방송국을 조정하고 싶다고 가정합니다. 새로운 방송국과 일치하도록이 모든 필터링을 다시 정렬해야합니다. 역사적으로 무전기는 단순했고 여러 개의 조정 된 대역 통과 필터를 새로운 중심 주파수로 옮기는 것은 어려울 것입니다.
다이얼을 조정할 때 정렬하지 않고 원하지 않는 모든 채널 교정을 수행하는 고정 밴드 패스 필터를 사용하는 것이 훨씬 쉬웠습니다.
따라서 수퍼 헤테로 다인 수신기가 고안되었다. 들어오는 많은 라디오 방송국의 범위는 단순히 다이얼로 조정할 수있는 발진기와 "혼합"되었습니다. 이로 인해 합과 차이 주파수가 생성되고 일반적으로 차이 주파수가 새로운 "원하는"주파수가되었습니다. 따라서 FM (88MHz ~ 108MHz)의 경우 IF 주파수는 10.7MHz가되고 발진기는 88MHz 신호를 튜닝하는 경우 98.7MHz, 108MHz 신호를 튜닝하는 경우 118.7MHz가됩니다.
이것에 매달리지 마십시오-동일한 차분 주파수 세트를 생성하기 위해 77.3MHz에서 97.3MHz로 상승 할 수 있습니다. 어쩌면 누군가 내 대답을 수정하거나 이것에 대해 조언 할 수 있습니다.
들어오는 신호의 반송파 주파수를 조작 할 수있게되면 복조하기 전에 단단히 조정 된 고정 대역 통과 필터 세트를 통해 결과를 공급할 수 있다는 점이 중요합니다.
VHF FM 대역에 대한 좀 더 자세한 정보
그것은 88MHz에서 108MHz로 올라가고 커버하는 주파수 범위의 절반 보다 약간 더 큰 (10.7MHz) IF를 갖는다 . 합리적인 이유가 있습니다-발진기가 88MHz (즉, osc = 98.7MHz)를 픽업하도록 정확하게 조정 된 경우 108MHz에서 대역 상단에서 발생하는 차이 주파수는 9.3MHz이며 이는 대역 외일 수 있습니다. 튜닝은 10.7 MHz를 중심으로하여 "거부"되었습니다.
물론 누군가가 FM 대역 밖에서 전송을 시작했다면 이것을 선택할 수 있지만 입법으로 인해 이것을 막을 수 있다고 생각합니다.
이 질문의 최근 활동에 따라 중간 주파수를 사용하는 또 다른 유효한 이유가 있음을 기억했습니다. 안테나의 신호는 1uV RMS 정도의 신호일 수 있으며 복조기에서 무선 회로가이를 1V RMS (손 흔들기)와 같은 것으로 증폭시키기를 원할 것입니다. 글쎄, 그것은 백만 또는 120dB의 이득이며, 당신이 아무리 노력해도 120dB의 이득을 가진 회로 보드를 갖는 것은 피드백 재난의 레시피입니다. 즉, 그것은 진동하고 "Theramin"으로 바뀔 것입니다.
IF가 당신을 얻는 것은 진동을 막는 신호 체인의 단절입니다. 따라서 60dB의 RF 게인을 가지고 IF로 변환하고 60dB의 IF 게인을 가질 수 있습니다-체인 끝의 신호는 더 이상 안테나에서 발생하는 것과 주파수 호환되지 않으므로 테라 민 효과가 없습니다. !
일부 무전기에는 두 개의 중간 주파수가있을 수 있습니다. 이러한 이유만으로도 RF 게인을 40dB로 줄일 수 있으며 각 IF 스테이지는 40dB의 게인과 NO 테라 민을 가질 수 있습니다.
IF는 수신기를보다 경제적이고 높은 품질로 만듭니다. RF 부품은 제조 및 사용이 까다 롭고 회로는 부유 커패시턴스, 인덕턴스, 노이즈, 접지 루프 및 간섭 문제로 더욱 복잡해집니다. 주파수가 높을수록 더 높아집니다. 그러나 안테나 연결의 신호가 너무 약해서 아무것도하지 않고 증폭하기 때문에 RF 프런트 엔드가 있어야합니다. 필요하지만 비용이 많이 드는 설계자들은 RF 회로의 양을 최소화하고자합니다.
OTOH, 우리는 좋은 선택성을 원합니다. 전송은 할당 된 대역폭이며, 다수의 전송기는 서로 다른 주파수에서 서로 압착되도록 압력을 받고 있습니다. 우리는 원하는 주파수에 대해 평평한 통과 대역을 원하고 그 밖의 주파수를 완전히 차단해야합니다. 완벽 함은 불가능하지만 "충분히 좋은"필터에 대한 절충이 이루어질 수 있습니다. 이것은 단순한 LC 튜닝 회로뿐만 아니라 고급 필터 설계를 필요로합니다. 이론 상으로는 RF에서이 작업을 수행 할 수 있지만 실제로는 까다 롭고 비용이 많이 들며 온도 변화 및 노화에 대해 안정적으로 만들기가 어렵습니다.
저주파수, 예를 들어 수십 MHZ 또는 서브 MHz에서 복잡한 응답 요구 사항을 충족하는 더 나은 필터를 만들 수 있습니다. 주파수가 낮을수록 직사각형 응답 함수 필터에 알맞은 근사치를 쉽게 설계 할 수 있습니다. 다운 컨버터 (로컬 오실레이터 및 믹서)를 만드는 것이 상대적으로 쉽고 경제적이라는 것이 밝혀졌습니다. 전반적으로이 시스템은 최소한의 RF 프론트 엔드 증폭기, 다운 컨버터 및 모든 멋진 필터링을 수행하는 잘 설계된 IF 섹션으로 가장 경제적입니다.
주요 교훈 포인트는 다음과 같습니다. * 주파수가 높을수록 더 비싸고 번거 롭습니다. * 정교한 필터 요구 사항 (기본 튜닝 회로 이외의 모든 것)은 낮은 주파수에서 가장 잘 수행됩니다.
이 디자인 전략이 매우 다른 기술을 사용하는 많은 다른 시스템에서 수십 년 동안 유지되어 왔다는 것이 흥미 롭습니다. 1930 년대에서 1940 년대에는 목재 가구처럼 보이는 오래된 진공관 라디오, 1960 년대에는 트랜지스터 라디오, 오늘날 작은 휴대 전화 및 블루투스 장치, 거대한 라디오 천문학 망원경, 우주선 원격 측정 등이 있습니다.
초기 라디오는 Tune RF 스테이지를 사용하여 AM "검출기"가 다시 오디오로 변환 할 수있는 지점까지 약한 라디오 신호를 증폭했습니다. 이 TRF 무전기는 한 단계에서 최대 12 단계로 구성됩니다. 스테이지가 많을수록 약한 신호의 수신이 향상되고 이미지 거부 (가까운 주파수 제거)가 향상됩니다. 이것은 몇 개의 라디오 방송국 만있을 때 잘 작동했지만 더 많은 방송국이 전파를 혼잡하게 시작했을 때는 제대로 작동하지 않았습니다.
TRF 라디오는 각 스테이지에 대한 Q가 오디오 대역폭의 모든 주파수를 통과하고 신호를 사용 가능한 레벨로 높이기 위해 약간의 증폭을 허용하도록 설정된 튜닝 회로를 사용합니다. 다른 사람들이 지적한 것처럼 몇 가지 단점이 있었고 몇 가지는 놓쳤습니다. 스테이지의 게인이 너무 높으면 진동이 시작되고 라디오가 작동을 멈출 수 있습니다. 가변 가변 커패시터를 사용하더라도 모든 단계를 주파수로 유지하는 것은 어려웠으므로 일부 단계 또는 모든 단계에서 신호를 "트리밍"하기위한 준비가 이루어졌습니다. 그렇기 때문에 초기 라디오 세트의 사진에 노브가 너무 많습니다. "트리머"가변 커패시터는 상당히 많았으며 피드백을 방지하기 위해 게인을 설정하기위한 튜브 바이어스 조정도있었습니다. 상상할 수 있듯이
19 세기가 시작되기 전에 두 발진기가 서로 가까이 있으면 서로 "이길"수 있고 같은 피치로 튜닝 된 두 개의 플루트의 경우처럼 새로운 신호를 생성하는 것으로 알려져 있습니다. 이것은 20 세기 초에 몇 가지 흥미로운 방식으로 악용되었습니다. 첫 번째 용도는 기저 대역 CW 검출기에서 무선 신호를 가청음 및 기타 복잡한 검출기 장치보다 훨씬 깨끗하게 가청 사운드로 변환 한 것입니다. 테레 민은 두 개의 발진기의 이형 다이닝을 사용하는데, 하나는 작은 판이나 와이어에 의해 공급되는 튜닝 커패시턴스와 사용자의 손으로 제공됩니다.
미국의 주요 암스트롱과 유럽의 일부 다른 사람들은 WWI에서 매우 높은 게인 스테이지와 훨씬 더 간단한 튜닝 필터를 가진 수신기를 만들기 위해 악용 될 수 있음을 깨달았습니다. 믹서 스테이지는 들어오는 RF를 가져 와서 로컬 발진기에 대해 헤테로 다인하며 믹서 스테이지의 비선형 동작으로 인해 합산과 차이 주파수를 모두 생성합니다. 일반적으로 사용 된 RF 또는 발진기보다 낮은 주파수 차이였습니다. 1MHz에서 LO는 1.455MHz로 설정되고 455KHz (차) 및 1.91MHz (합)의 신호가 생성됩니다.
입력 및 출력 주파수가 모두 동일하기 때문에 진동을 방지하도록 게인이 조정 된 많은 조정 된 단계 대신 RF에 대해 하나 또는 두 개의 더 높은 게인 단계 다음에 다른 고정 주파수에서 작동하는 하나 이상의 신중하게 설계된 단계가 이어질 수 있습니다. 조정할 필요가 없었습니다.
매우 비싸고 생산하기 어려운 많은 섹션의 튜닝 커패시터에서 훨씬 더 적은 비용이 드는 2 개 또는 3 개의 섹션 만 있으면됩니다. 브로드 캐스트 밴드가 540KHz에서 1650KHz이기 때문에 455KHz에서 IF를 갖는 선택성이 그 주파수의 라디오 방송국이 존재하지 않음을 의미하기 때문에 이것은 또한 조정하기가 더 쉬웠다.