Colecciones

Amplificador y filtro de IF de radio superheterodino

Amplificador y filtro de IF de radio superheterodino


Las etapas de frecuencia intermedia de una radio superheterodina son donde se proporciona la amplificación principal y donde se encuentra el filtrado de canales adyacentes.

De esta manera, las etapas de FI de una radio superhet son algunas de las etapas más exigentes en términos de diseño. La ganancia, el rendimiento de sobrecarga, el filtrado y una serie de otros requisitos son clave para el rendimiento de toda la radio.

SI opciones de etapa

Yacen todas las demás áreas de una radio superheterodina, hay muchas opciones para la configuración de esta etapa. Hay muchos esquemas diferentes para los elementos de FI de la radio superheterodina dependiendo del nivel de rendimiento requerido, el costo y, por supuesto, las necesidades operativas del circuito.

Hay una variedad de opciones diferentes disponibles:

  • IF de frecuencia única con filtros LC sintonizados: Esta forma de etapa de FI del receptor superheterodino es la forma más básica y se utilizaba tradicionalmente para muchas transmisiones e incluso algunos receptores de comunicaciones. La etapa de FI utiliza una sola frecuencia (muy probablemente 455 kHz o más) y los transformadores están sintonizados para proporcionar el filtrado.El circuito de la radio superheterodina simple muestra cómo se logra esto. En este caso, el circuito colector del dispositivo mezclador tiene un transformador de FI sintonizado a la frecuencia intermedia y éste luego pasa la señal a otros amplificadores de FI, cada uno con un transformador de FI sintonizado. Los transformadores están ajustados para proporcionar la selectividad y el ancho de banda requeridos. A veces, cada transformador de FI se puede sintonizar a una frecuencia ligeramente diferente para proporcionar el ancho de banda requerido.
  • FI de frecuencia única con filtro de cristal o cerámica: Los archivadores LC nunca podrán proporcionar una respuesta de filtro excesivamente nítida. Cuando se requieran mejores respuestas, se pueden utilizar filtros de cerámica o, mejor aún, de cristal de cuarzo.

    Con los circuitos integrados de receptores modernos, como los que se utilizan en las radios de transmisión producidas en masa, los filtros de cerámica se utilizan ampliamente. Un solo filtro de cerámica en las etapas de FI del receptor proporcionará una selectividad adecuada para la recepción de emisiones.

    Las radios de alto rendimiento pueden utilizar un filtro de cristal para ofrecer un rendimiento mucho mejor. pero los filtros de cristal son más costosos y por lo tanto se utilizarán en radios profesionales o aquellas destinadas a radioaficionados, etc.

  • Superhet de conversión múltiple SI: Uno de los grandes problemas de la radio superheterodina es la respuesta de la imagen. el aumento de la frecuencia intermedia aumenta la separación de frecuencias entre la FI y la imagen y, por lo tanto, muchos receptores necesitan una frecuencia intermedia lo más alta posible. Sin embargo, los IF de alta frecuencia intermedia pueden causar otros problemas, especialmente con el filtrado. Para superar esto, se puede agregar una conversión adicional. De esta manera, se puede usar una primera FI de alta frecuencia intermedia para asegurar que la respuesta de la imagen esté suficientemente atenuada, y se usa una etapa posterior a una frecuencia más baja para proporcionar la selectividad principal. Aunque los filtros de cerámica y cristal se pueden fabricar en una frecuencia mucho más alta en estos días, aún es mejor proporcionar el filtrado principal a una frecuencia más baja.
  • IF de conversión múltiple con filtro de techo: Con las etapas de frecuencia intermedia de los receptores superheterodinos que tienen grandes cantidades de ganancia, es muy posible que las señales fuera del canal fuertes provoquen una sobrecarga en las etapas anteriores al filtro principal. Como las etapas de IF de conversión múltiple tienen muchos más circuitos antes del filtro principal, las señales fuertes que están fuera del canal pero que pueden ingresar al IF pueden causar una sobrecarga antes de filtrarse. Para superar este problema, se agrega un filtro conocido como filtro para techos en las primeras etapas del IF. Su trabajo no es proporcionar el filtrado principal, sino que solo sirve para atenuar cualquier señal fuerte fuera del canal para evitar la sobrecarga de las etapas posteriores. Para este tipo de aplicación se encuentran disponibles filtros especializados para su uso como filtros de techo IF.

Elección de tipos de filtros

Algunos receptores de radio simplemente usarán filtros de RF en sus etapas de FI compuestos por los transformadores sintonizados (filtros LC basados ​​en condensadores e inductores) que unen las diferentes etapas de frecuencia intermedia dentro de las radios o se usan con un IC en la radio. Otros receptores de radio pueden incorporar filtros de cristal altamente selectivos, mientras que otros pueden utilizar filtros mecánicos (como los utilizados por Collins Radio Company hace algunos años) o filtros cerámicos. Cada receptor de radio tendrá sus propios requisitos para su filtro de RF de acuerdo con la forma de aplicación de comunicaciones de radio para la que se utilizará. La elección del filtro de RF dependerá de una variedad de parámetros que incluyen el costo, el rendimiento, la frecuencia de operación y muchos otros elementos. A menudo, la elección del filtro de RF será un compromiso, pero con la tecnología disponible en la actualidad, se pueden lograr niveles muy altos de rendimiento.

Existe una variedad de diferentes tipos de filtros de RF que se pueden utilizar. Los principales tipos que se utilizan incluyen los siguientes:

  • Circuito sintonizado LC: El tipo de filtro LC ofrece un rendimiento básico en términos de los filtros que se pueden elegir para las etapas de FI. Se utiliza para la sintonización frontal. También se utiliza con radios superheterodinas para proporcionar la selectividad principal donde los elementos LC se incorporan dentro de los transformadores entre etapas. A menudo hay dos o tres etapas con circuitos sintonizados. Usándolos generalmente es posible lograr suficiente selectividad para una transmisión de radio AM o VHF FM de onda media.

    Los filtros LC también se pueden usar junto con otras formas de filtro de mayor calidad. En estas circunstancias, el filtro LC proporcionará una amplia selectividad solo además de cualquier función de adaptación de impedancia de los diversos circuitos.

    Cuando se usa una etapa de IF de un solo chip o una radio de transmisión, se puede usar un solo circuito sintonizado LC dependiendo del particular.

    Una de las ventajas de este tipo de filtro es que es relativamente económico, aunque el coste de fabricación de las bobinas o transformadores puede ser superior al de algunas otras formas de filtro.

  • Filtro de cristal: Este tipo de filtro es un filtro de frecuencia fija únicamente y se utiliza a menudo en las etapas de FI de receptores superheterodinos de alto rendimiento, pero ofrece grados muy altos de selectividad basándose en el uso de cristales de cuarzo que ofrecen niveles de Q de más de 10 000 a 100 000. Sin embargo, son costosos ya que requieren métodos de fabricación exigentes. También son más grandes que algunas otras formas de filtro.
  • Filtro de cristal monolítico: Esta forma de filtro es un filtro de cristal que se ha integrado eficazmente en una sola oblea de cuarzo. Esto ahorra considerablemente en tamaño, aunque los costos no siempre son significativamente menores que los de los filtros que utilizan cristales discretos.
  • Filtro de cerámica: Los filtros de cerámica utilizan el mismo principio piezoeléctrico que utilizan los cristales de cuarzo. Sin embargo, es posible fabricarlos de forma muy económica, aunque obviamente no con los mismos niveles de rendimiento que los filtros de cristal. Los filtros de cerámica se utilizan ampliamente junto con las tiras de IF de circuitos integrados para televisores y receptores de transmisión comercial. Al no requerir transformadores, son mucho más baratos de fabricar que los filtros sintonizados por transformador basados ​​en LC.
  • Filtro mecánico: El filtro mecánico es un tipo de filtro para cierres de FI de receptores superhet que fue ampliamente utilizado en la década de 1960 y principios de la de 1970 y ofrece niveles de rendimiento muy altos, comparables o, en algunos casos, mejores que los que ofrecen los cristales. Como su nombre lo indica, el filtro utiliza resonadores mecánicos que se acoplan al circuito eléctrico mediante transductores piezoeléctricos.

    Normalmente, este tipo de filtro se utilizó solo para bajas frecuencias, hasta aproximadamente 500 kHz. Sus principales desventajas eran el tamaño y la tendencia a variar con la temperatura. En estos días, los filtros mecánicos no se utilizan tan ampliamente, aunque todavía aparecen en algunas aplicaciones de receptores de radio.

  • Filtro de techo: Un filtro de techo es uno que se coloca por delante de las etapas de ganancia principales en una etapa de FI de un receptor superheterodino. Al incorporar un filtro temprano en las etapas de ganancia del receptor, las señales fuertes fuera del canal pueden eliminarse o reducirse en intensidad para que no sobrecarguen las etapas posteriores antes del filtro principal.

    El uso de un filtro de techo generalmente se reserva para sistemas receptores de muy alto rendimiento donde las capacidades de manejo de señales fuertes son primordiales.

La elección del tipo de filtro dependerá del diseño particular del receptor de radio, sus requisitos, incluidos el rendimiento, el costo, la frecuencia de operación, etc.

IF y AGC

El voltaje de control de ganancia automático se aplica a puntos dentro de la cadena del amplificador de FI. Por lo general, se aplica a las primeras etapas del IF y, de esta manera, reduce la probabilidad de sobrecarga.

Sin embargo, existen consideraciones asociadas con la figura de ruido de todo el receptor. Si la reducción de ganancia se aplica con demasiada fuerza solo a las etapas anteriores, entonces puede afectar la figura de ruido, por lo que normalmente un AGC ideal reduciría la señal un poco más tarde en la cadena e primero, donde no hay probabilidad de sobrecarga y luego reduciría progresivamente la ganar más fácil en la cadena.

Las etapas de FI de cualquier receptor son una sección clave del receptor. Tanto la mayor parte de la ganancia como la selectividad de la señal adyacente se proporcionan en estas etapas, y son dos de las funciones más importantes de cualquier receptor. En consecuencia, la FI debe diseñarse cuidadosamente para brindar el rendimiento óptimo en todas las condiciones de señal.

Ver el vídeo: CÓMO CONSTRUIR UNA RADIO GALENA CRISTAL RADIO (Octubre 2020).