Superheterodyn

Superheterodynní přijímač (anglicky superheterodyne receiver), zkráceně superhet, je jedno z nejobvyklejších zapojení radiových i televizních přijímačů. Přijímaný signál se v superhetu směšuje s proměnnou frekvencí místního oscilátoru a teprve výsledný rozdíl (mezifrekvence) se zesiluje a demoduluje. Superhet byl vynalezen Edwinem Armstrongem v roce 1918.

[editovat] Porovnání s jinými typy přijímačů

Přijímače s přímým zesílením

Typ staršího či amatérského přijímače který se skládá z mnoha laděných stupňů a zesilovačů, následně je signál přiveden na detektor, který obnoví původní Nf signál. Značnou nevýhodou je nutnost ladit mnoho stupňů současně a změna šířky pásma v závislosti na naladěném kmitočtu. Používá se další regulační prvek, kterým se ovlivňuje šířka pásma. Tyto přístroje nepoužívají AVC (automatické vyrovnávání citlivosti), citlivost se nastavuje ručně. Tento druh přijímačů má běžně tři ovládací prvky, kterými jsou nastavení přijímané frekvence, nastavení šířky pásma a nastavení citlivosti.

Reaktivní a superreaktivní přijímače

Tyto přijímače sice měly výrazně vyšší citlivost, ale jejich selektivita a stabilita zůstaly stále na nízké úrovni.

[editovat] Princip činnosti

Blokové schéma superhetu

Princip činnosti spočívá ve změně přijímaného signálu o proměnném kmitočtu na signál tzv. mezifrekvenční, který je možné snadněji zesílit v úzkopásmových obvodech s přesně definovanými vlastnostmi (tzv. mezifrekvenční zesilovač) a dále demodulovat.

[editovat] Vstupní obvody

Vstupní obvody zajišťují předzesílení vstupního signálu z antény tak, aby jeho úroveň byla srovnatelná s úrovní signálu místního oscilátoru a byly tak splněny pracovní podmínky pro směšovač. U většiny přijímačů tomu tak ale není a vstupní obvod je tvořen jen laděným obvodem. Zlepšuje se tak odolnost vůči rušení. Vstupní obvody jsou zpravidla laditelné, aby pro další zpracování potlačily nežádoucí vstupní signály, ale jejich selektivita bývá malá. U náročnějších přijímačů se krom toho často používají nepřeladitelné pásmové propusti, které účinně potlačují vstupní signály mimo požadované pásmo. Vstupní obvody mohou být vybaveny řízením zesílení. Prakticky se to ale nedělá, opět pro zlepšení odolnosti vůči rušení.

[editovat] Místní oscilátor

Místní oscilátor je jedna z důležitých součástí superhetu, protože pomocí změny jeho kmitočtu se provádí přelaďování přijímacího kmitočtu. Proto také na jeho stabilitě závisí stabilita celého superhetu. Kmitočet oscilátoru se zpravidla volí tak, aby byl o MF kmitočet vyšší než přijímaný kmitočet.

Ve starších superhetech se jako ladicí prvek místního oscilátoru používal otočný kondenzátor, u některých konstrukcí proměnná indukčnost (zvláště u autorádií). V moderních přístrojích se většinou používají napěťově řízené oscilátory (VCO) obsahující jako ladicí prvek varikapy, nebo je místní oscilátor realizován pomocí kmitočtové syntézy, a je tedy řízen krystalovým rezonátorem. Tím je dosaženo jeho velké časové i teplotní stability.

Místní oscilátor starších typů přijímačů býval doplněn o obvody automatického dolaďování AFC (Automatic Frequency Control).

[editovat] Směšovač

Směšovač je obvod, ve kterém přivedením přijímaného signálu a signálu místního oscilátoru vzniká signál mezifrekvenčního kmitočetu. Používá se různých zapojení směšovačů. Amplitudy obou směšovaných signálů by měly být totožné nebo alespoň srovnatelné (prakticky toho ale nelze dosáhnout).

Směšovač produkuje z přijímaného kmitočtu a kmitočtu oscilátoru součtový a rozdílový kmitočet:

• 
• nebo , podle toho, který z nich je vyšší.

Dále se zpracovává jen rozdílový nebo součtový kmitočet, dle toho, jak je přijímač konstruován.

[editovat] Mezifrekvenční filtr

Pro získání vysoké selektivity přijímače je třeba použít kvalitní úzkopásmový filtr s vysokým činitelem jakosti Q a definovanou šířkou pásma. Takový filtr se pro frekvenční oblasti používané v radiotechnice prakticky dá vyrobit poměrně složitě z kondenzátorů a cívek - LC obvody, nebo výhodněji z křemenných nebo keramických filtrů, které požadovaných vlastností snadno dosahují, jsou levné, malé a stabilní.

Mezifrekvenční filtr bývá realizovaný zpravidla tzv. keramickým filtrem, což je typ filtru s povrchovou akustickou vlnou (SAW Surface Acoustic Wave). Technologie výroby SAW filtrů možňuje přesně namodelovat šířku pásma a řád (tedy strmost) filtru podle potřeb dané mezifrekvence, takže selektivita přijímače přesně odpovídá šířce pásma vysílaného signálu.

[editovat] Mezifrekvenční zesilovač

Mezifrekvenční zesilovač je místem, kde se v superhetu dosahuje největšího stupně zesílení signálu a má tedy podstatný vliv na výslednou citlivost přijímače. Je to umožněno jednak tím, že MF zesilovač může pracovat na výrazně nižší frekvenci než je přijímaná frekvence, ale také tím, že zesiluje pouze určité pevně dané frekvence a potřebnou šířku pásma omezenou kvalitním mezifrekvenčním filtrem a není tak rušen žádnými nežádoucími okolními signály, které by mohly způsobovat zkreslení užitečného signálu.

[editovat] Demodulátor

Použitý demodulátor musí odpovídat typu modulace, která je použita ve vysílaném signálu. V moderních přijímačích se čím dál častěji setkáváme s A/D převodem mezifrekvenčního signálu a demodulací realizovanou softwarově v digitálním signálním procesoru.

[editovat] Odkazy

Související články obsahuje Portál Filosofie

[editovat] Reference

[editovat] Související články

[editovat] Externí odkazy

• (en)
• Who Invented the Superheterodyne? Přehled dějin superhetů.
• An in-depth introduction to superheterodyne receivers
• Superheterodyne receivers from microwaves101.com Superhety pro mikrovlny.

[editovat] Literatura

Seznam děl
v databázi Národní knihovny ČR, jejichž autorem nebo tématem je
Superheterodyn

• J. Eichler, Radiové přijímače. Praha 1976
• K. Hanousek, Přijímače 1/2. Praha: SNTL 1975