Un récepteur superhétérodyne utilise un mixage de signaux pour convertir le signal radio d'entrée en une fréquence intermédiaire fixe (IF) qui peut être utilisée plus facilement que le signal radio d'origine qui a une fréquence différente, en fonction de la station de diffusion. Le signal IF est ensuite amplifié par une bande d'amplificateurs IF, puis introduit dans un détecteur qui émet le signal audio dans un amplificateur audio qui alimente le haut-parleur. Dans cet article, nous allons découvrir le fonctionnement d'un récepteur Superheterodyne AM ou d'un superhet en abrégé à l'aide d'un schéma de principe.
La plupart des récepteurs AM trouvés aujourd'hui sont de type superhétérodyne car ils permettent l'utilisation de filtres à haute sélectivité dans leurs étages à fréquence intermédiaire (IF) et ils ont une sensibilité élevée (des antennes à tige de ferrite internes peuvent être utilisées) en raison des filtres de l'étage IF qui les aide à se débarrasser des signaux RF indésirables. En outre, la bande d'amplificateur IF fournit un gain élevé, une bonne réponse de signal forte en raison de l'utilisation du contrôle de gain automatique dans les amplificateurs et de la facilité d'utilisation (ne contrôle que le volume, l'interrupteur d'alimentation et le bouton de réglage).
Schéma fonctionnel du récepteur AM superhétérodyne
Pour comprendre comment cela fonctionne, jetons un coup d'œil au schéma de principe du récepteur Superheterodyne AM qui est illustré ci-dessous.
Comme vous pouvez le voir, le diagramme a 11 étapes différentes, chaque étape a une fonction spécifique qui est expliquée ci-dessous
- Filtre RF: Le premier bloc est le combo bobine d'antenne à tige de ferrite et condensateur variable, qui sert à deux fins - RF est induit dans la bobine et le condensateur parallèle en contrôle la fréquence de résonance, car les antennes en ferrite reçoivent le meilleur lorsque la fréquence de résonance de la bobine et le condensateur sont égaux à la fréquence porteuse de la station - de cette façon, il agit comme un filtre d'entrée du récepteur.
- Oscillateur local hétérodyne: Le deuxième bloc est l'hétérodyne, également connu sous le nom d'oscillateur local (LO). La fréquence de l'oscillateur local est définie, de sorte que la somme ou la différence de la fréquence du signal RF et de la fréquence du LO est égale au FI utilisé dans le récepteur (généralement autour de 455 kHz).
- Mixer: Le troisième bloc est le mélangeur, le signal RF et le signal LO sont envoyés au mélangeur pour produire le FI souhaité. Les mélangeurs trouvés dans les récepteurs AM courants produisent la somme, la différence des fréquences LO et RF et les signaux LO et RF eux-mêmes. Le plus souvent dans les radios à transistors simples, l'hétérodyne et le mélangeur sont réalisés à l'aide d'un seul transistor. Dans les récepteurs de meilleure qualité et ceux qui utilisent des circuits intégrés dédiés, tels que le TCA440, ces étages sont séparés, ce qui permet une réception plus sensible car le mélangeur ne produit que la somme et la différence de fréquences. Dans un transistor LO-mixers, le transistor fonctionne comme un oscillateur Armstrong à base commune et le RF prélevé sur une bobine enroulée sur la tige de ferrite, séparée de la bobine du circuit résonnant, est alimenté à la base.À des fréquences différentes de la fréquence de résonance du circuit résonnant d'antenne, il présente une faible impédance, de sorte que la base reste mise à la terre pour le signal LO mais pas pour le signal d'entrée, car le circuit d'antenne est de type résonnant parallèle (faible impédance à des fréquences différentes de résonance, impédance presque infinie à la fréquence de résonance).
- Premier filtre IF: le quatrième bloc est le premier filtre IF. Dans la plupart des récepteurs AM, il s'agit d'un circuit résonnant placé dans le collecteur du transistor mélangeur avec la fréquence de résonance égale à la fréquence IF. Son but est de filtrer tous les signaux avec une fréquence différente de la fréquence IF car ces signaux sont des produits de mixage indésirables et ne transportent pas le signal audio de la station que nous voulons écouter.
- Premier amplificateur IF: Le cinquième bloc est le premier amplificateur IF. Des gains de 50 à 100 dans chaque étage IF sont courants si le gain est trop élevé, une distorsion peut se produire, et si le gain est trop élevé, les filtres IF sont trop proches les uns des autres et pas correctement blindés, une oscillation parasite peut avoir lieu. L'amplificateur est contrôlé par la tension AGC (Automatic Gain Control) du démodulateur. AGC réduit le gain de l'étage, ce qui fait que le signal de sortie est à peu près le même, quelle que soit l'amplitude du signal d'entrée. Dans les récepteurs AM à transistors, le signal AGC est le plus souvent alimenté à la base et a une tension négative - dans les transistors NPN tirant la tension de polarisation de base plus basse, réduit le gain.
- Deuxième filtre IF: Le sixième bloc est le deuxième filtre IF, tout comme le premier, c'est un circuit résonnant placé dans le collecteur du transistor. Il ne laisse passer que les signaux de la fréquence FI - améliorant la sélectivité.
- Deuxième amplificateur IF: Le septième bloc est le deuxième amplificateur IF, il est pratiquement le même que le premier amplificateur IF sauf qu'il n'est pas contrôlé par AGC, car le fait d'avoir trop d'étages contrôlés par AGC augmente la distorsion.
- Troisième filtre IF: le huitième bloc est le troisième filtre IF, tout comme le premier et le second est un circuit résonnant placé dans le collecteur du transistor. Il ne laisse passer que les signaux de la fréquence FI - améliorant la sélectivité. Il transmet le signal IF au détecteur.
- Détecteur: Le neuvième bloc est le détecteur, généralement sous la forme d'une diode en germanium ou d'un transistor connecté en diode. Il démodule AM en rectifiant le FI. Sur sa sortie, il y a une forte composante d'ondulation IF qui est filtrée par un filtre passe-bas résistance-condensateur, de sorte que seule la composante AF reste, elle est envoyée à l'ampli audio. Le signal audio est en outre filtré pour fournir la tension AGC, comme dans une alimentation CC régulière.
- Amplificateur audio: le dixième bloc est l'amplificateur audio; il amplifie le signal audio et le transmet au haut-parleur. Entre le détecteur et l'amplificateur audio, un potentiomètre de contrôle du volume est utilisé.
- Haut-parleur: le dernier bloc est le haut-parleur (généralement 8 ohms, 0,5 W) qui transmet l'audio à l'utilisateur. Le haut-parleur est parfois connecté à l'amplificateur audio via une prise casque qui déconnecte le haut-parleur lorsque le casque est branché.
Circuit récepteur AM superhétérodyne
Maintenant, nous connaissons les fonctionnalités de base d'un récepteur superhétérodyne, jetons un coup d'œil à un schéma de circuit typique d'un récepteur superhétérodyne. Le circuit ci-dessous est un exemple d'un simple circuit radio à transistor construit à l'aide d'un transistor TR830 super sensible de Sony.
Le circuit peut paraître compliqué au premier abord, mais si nous le comparons au schéma fonctionnel que nous avons appris plus tôt, cela devient simple. Alors, divisons chaque section du circuit pour expliquer son fonctionnement.
Antenne et mélangeur - L1 est l'antenne tige de ferrite, elle forme un circuit résonnant avec condensateur variable C2-1 et C1-1 en parallèle. L'enroulement secondaire se couple dans la base du transistor mélangeur X1. Le signal LO est envoyé à l'émetteur depuis le LO par C5. La sortie IF est prise du collecteur par IFT1, la bobine est prélevée sur le collecteur à la manière d'un autotransformateur, car si le circuit résonnant était connecté directement entre le collecteur et Vcc, le transistor chargerait considérablement le circuit et la bande passante le serait aussi haut - environ 200 kHz. Ce tapotement réduit la bande passante à 30 kHz.
LO - Oscillateur Armstrong à base commune standard, C1-2 est réglé parallèlement à C1-1 afin que la différence des fréquences LO et RF soit toujours de 455 kHz. La fréquence LO est déterminée par L2 et la capacité totale de C1-2 et C2-2 en série avec C8. L2 fournit une rétroaction pour les oscillations du collecteur vers l'émetteur. La base est mise à la terre RF.
X3 est le premier ampli IF. Pour utiliser un transformateur pour alimenter la base d'un amplificateur à transistor, nous plaçons le secondaire entre la base et la polarisation et mettons un condensateur de découplage entre la polarisation et le secondaire du transformateur pour fermer le circuit pour le signal. C'est une solution plus efficace que de transmettre le signal à travers un condensateur de couplage à la base connectée directement aux résistances de polarisation
TM est un mesureur de force de signal mesurant le courant circulant dans l'amplificateur IF, car des signaux d'entrée plus élevés font passer plus de courant à travers le transformateur IF dans le deuxième amplificateur IF, augmentant ainsi le courant d'alimentation de l'amplificateur IF mesuré. C14 filtre la tension d'alimentation avec R9 (hors écran), car les ronflements RF et du réseau électrique peuvent être induits dans la bobine du compteur TM.
X4 est le deuxième ampli IF, la polarisation est fixée par R10 et R11, C15 masse la base pour les signaux IF; il est connecté au R12 non découplé pour fournir une rétroaction négative afin de réduire la distorsion, tout le reste est le même que dans le premier ampli.
D est le détecteur. Il démodule le FI et fournit la tension AGC négative. Des diodes au germanium sont utilisées, car leur tension directe est deux fois inférieure à celle des diodes au silicium, ce qui entraîne une sensibilité du récepteur plus élevée et une distorsion audio inférieure / R13, C18 et C19 forment un filtre audio passe-bas de topologie PI, tandis que R7 contrôle la force AGC et forme un filtre passe-bas avec C10 qui filtre la tension AGC du signal IF et AF.
X5 est le préamplificateur audio, R4 contrôle le volume et C22 fournit une rétroaction négative à des fréquences plus élevées, offrant un filtrage passe-bas supplémentaire. X6 est le conducteur de l'étage de puissance. S2 et C20 forment un circuit de contrôle de tonalité - lorsque le commutateur est enfoncé, le C20 met à la terre des fréquences audio plus élevées, agissant comme un filtre passe-bas grossier, c'était important dans les premières radios AM, car les haut-parleurs avaient de très mauvaises performances dans les basses fréquences et le son reçu sonnait. métallique". Une rétroaction négative de la sortie est appliquée au circuit émetteur du transistor d'attaque.
T1 inverse la phase des signaux arrivant à la base de X7 par rapport à la phase à la base de X8, T2 ramène le courant demi-onde de chaque transistor à une forme d'onde entière et fait correspondre l'impédance d'ampli du transistor plus élevée (200 ohms) au 8 -ohm haut-parleur. Un transistor tire le courant lorsque le signal d'entrée est à la forme d'onde positive et l'autre lorsque la forme d'onde est négative. R26 et C29 fournissent une rétroaction négative, réduisant la distorsion et améliorant la qualité audio et la réponse en fréquence. J et SP sont connectés de manière à éteindre le haut-parleur lorsque le casque est branché. L'ampli audio fournit environ 100 mW de puissance, suffisante pour une pièce entière.