ヘテロダイン (発振器) 受信機で送信機ほとんどの場合、受信周波数を決定する信号発生器はヘテロダインと呼ばれます。その役割は補助と呼ばれますが、受信または送信デバイスの品質に非常に大きな影響を与えます。
ヘテロダイン機能とヘテロダイン受信の原理
ラジオ受信の初期には、すべてのラジオ受信機はヘテロダインなしで設計されていました。発振入力回路によってピックアップされた信号は増幅され、検出されて低周波増幅器に供給されます。回路の開発に伴い、高ゲインの無線周波数増幅器を構築するという問題が発生しました。
広い範囲をオーバーラップさせるために帯域幅を広くとっており、自励発振しやすくなっています。切り替え可能なアンプは複雑すぎて扱いにくいことが判明しました。
ヘテロダイン受信の発明により、すべてが変わりました。調整可能な (または固定された) オシレーターからの信号は、ミキサーに供給されます。ミキサーのもう 1 つの入力は受信信号で、出力は膨大な数のラマン周波数です。これは、さまざまな組み合わせのヘテロダイン周波数と受信信号の周波数の和と差です。実際のアプリケーションには通常、次の 2 つの周波数があります。
- f-ヘテロダイン-f-信号;
- f信号 - fヘテロダイン。
これらの周波数は、相互に関連するミラー周波数と呼ばれます。受信は1つのチャネルで実行され、2番目のチャネルは受信機の入力回路によってフィルタリングされます。この差は中間周波数 (IF) と呼ばれ、受信デバイスまたは送信デバイスの設計時にその値が選択されます。他の組み合わせ周波数は、中間周波数フィルターによってフィルター処理されます。
産業用機器には、IF 周波数の選択基準があります。アマチュア機器では、この周波数は、狭帯域フィルターを構築するためのコンポーネントの入手可能性など、さまざまな条件から選択されます。
フィルタによって選択された中間周波数は、IF アンプで増幅されます。この周波数は固定されており、帯域幅が狭いため (音声情報には 2.5...3 kHz で十分です)、そのための増幅器は高ゲインの狭帯域にすることが容易です。
f信号+fヘテロダインの合計周波数を使用する回路があります。このような回路は「アップコンバージョン」回路と呼ばれます。この原理により、レシーバ入力回路の構成が簡素化されます。
受信がほぼヘテロダイン周波数で行われる直接変換技術 (直接増幅と混同しないでください!) もあります。この回路は設計と調整が簡単ですが、直接変換装置には性能の品質を著しく低下させる固有の欠点があります。
送信機にもヘテロダインを採用。それらは、低周波変調信号を送信周波数に運ぶという逆の機能を実行します。通信機器には複数のヘテロダインが存在する可能性があります。したがって、２つ以上の周波数変換を有する回路が使用される場合、２つ以上のヘテロダインがそれぞれ使用される。回路には、送信中に抑制されたキャリアの復元、電信小包の形成などの追加機能を実行するヘテロダインも含まれる場合があります。
受信機のヘテロダインの電力は小さいです。ほとんどの場合、数ミリワットで十分です。しかし、受信機の回路が許せば、ヘテロダイン信号はアンテナに漏れ、数メートルの距離で受信することができます。
西側のラジオ局の聴取が禁止されていた時代に、特別サービスの代表者が「敵の声」の周波数に合わせた受信機で家の入り口を回っていたというラジオアマチュアの間で人気のある話があります。中間周波数）。信号の存在によって、誰が禁止された放送を聞いているかを判断することが可能だった.
ヘテロダイン パラメータの要件
ヘテロダイン信号の主な要件はスペクトル純度です。ヘテロダインが正弦波以外の電圧を生成する場合、追加のラマン周波数がミキサーで生成されます。それらが入力フィルターの帯域幅内にある場合、それは追加の受信チャネルにつながり、「ヒットポイント」の出現にもつながります-一部の受信周波数では、有用な信号の受信を妨げるホイッスルがあります。
もう 1 つの要件は、出力信号レベルと周波数の安定性です。 2 つ目は、搬送波が抑制された信号 (SSB (OBP)、DSB (DSB) など) を処理する場合に特に重要です。電圧レギュレータを使用してマスター オシレータに電源を供給し、モードを正しく選択することで、出力レベルの連続性を簡単に得ることができます。能動素子（トランジスタ）の
周波数の一定性は、周波数基準素子 (発振回路のキャパシタンスとインダクタンス) の安定性と、取り付けキャパシタンスの一定性に依存します。LC素子の不安定性は、主にヘテロダインの動作中の温度変化によって決まります。回路部品を安定させるために、それらはサーモスタットに配置されるか、静電容量とインダクタンスの温度ドリフトを補償するために特別な手段が取られます。インダクタンスコイルは通常、完全に熱安定性を保つように試みられています。
この目的のために、特別な構造が使用されます - コイルは強いワイヤ張力で巻かれ、ターンはターンのずれを防ぐためにコンパウンドで埋められ、ワイヤはセラミックフレームに焼き付けられます。
基準コンデンサの容量に対する温度の影響を減らすために、それは2つ以上の要素で構成され、それらが加熱または冷却によって相互に補償されるように、容量の温度係数の異なる値と符号でそれらを選択します。
熱安定性の問題のため、静電容量としてバリキャップを使用する電子制御ヘテロダインは広く使用されていません。それらの加熱への依存は非線形であり、補償することは非常に困難です。したがって、バリキャップは離調要素としてのみ使用されます。
アセンブリの静電容量は基準コンデンサの静電容量に追加され、その不安定性も周波数ドリフトにつながります。取り付けが不安定になるのを避けるために、すべてのヘテロダイン素子を非常にしっかりと取り付けて、互いの相対的なずれを最小限に抑える必要があります。
マスターオシレーターの製造における真のブレークスルーは、1930 年代にドイツで開発された粉末鋳造技術でした。これにより、無線コンポーネントの複雑な立体形状を生成することが可能になり、当時としては前例のないアセンブリの剛性を実現することができました。これにより、ドイツ国防軍の無線通信システムの信頼性が新たなレベルに達しました。
ヘテロダインが調整可能でない場合、周波数ホッピング要素は通常 水晶振動子.これにより、発振の極めて高い安定性が可能になります。
近年、デジタル周波数シンセサイザを LC 発振器の代わりにヘテロダインとして使用する傾向があります。出力電圧と周波数の安定性は簡単に達成できますが、特に信号が安価なマイクロチップを使用して生成された場合、スペクトル純度には多くの課題が残されています。
今日、古い無線受信技術は、DDC (直接デジタル化) などの新しい技術に置き換えられています。受信機器のヘテロダインがクラスとして姿を消す時はそう遠くありません。しかし、それがすぐに実現するわけではないため、ヘテロダインの知識とヘテロダイン受信の原理は、今後長い間求められることになるでしょう。
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