スーパーヘテロダイン受信機は、信号ミキシングを使用して、入力無線信号を安定した中間周波数（IF）に変換します。これは、放送局によっては、周波数が異なる元の無線信号よりも簡単に処理できます。次に、IF信号はIFアンプのストリップによって増幅され、スピーカーに電力を供給するオーディオアンプにオーディオ信号を出力する検出器に送られます。この記事では、ブロック図を使用して、スーパーヘテロダインAM受信機または略してスーパーヘテロダインの動作について学習します。
今日見られるほとんどのAM受信機は、中間周波数（IF）ステージで高選択性フィルターを使用でき、IFステージのフィルターにより高感度（内部フェライトロッドアンテナを使用可能）であるため、スーパーヘテロダインタイプです。不要なRF信号を取り除くのに役立ちます。また、IFアンプストリップは、アンプの自動ゲイン制御を使用し、操作が簡単なため、高ゲイン、良好な強力な信号応答を提供します（ボリューム、電源スイッチ、およびチューニングノブのみを制御します）。
スーパーヘテロダインAM受信機のブロック図
それがどのように機能するかを理解するために、以下に示すスーパーヘテロダインAM受信機のブロック図を見てみましょう。
ブロック図には11の異なるステージがあることがわかるように、各ステージには以下で説明する特定の機能があります。
- RFフィルター：最初のブロックは、フェライトロッドアンテナコイルと可変コンデンサーの組み合わせで、2つの目的を果たします-RFがコイルに誘導され、並列コンデンサーがコイルの共振周波数を制御します。フェライトアンテナは、コイルとコンデンサはステーションのキャリア周波数に等しく、このように受信機の入力フィルタとして機能します。
- ヘテロダイン局部発振器： 2番目のブロックは、局部発振器（LO）としても知られるヘテロダインです。局部発振器の周波数が設定されているため、RF信号の周波数とLOの周波数の合計または差は、受信機で使用されるIF（通常は約455 kHz）に等しくなります。
- ミキサー： 3番目のブロックはミキサーで、RF信号とLO信号がミキサーに供給され、目的のIFが生成されます。一般的なAM受信機に見られるミキサーは、LOとRFの周波数の合計、差、およびLO信号とRF信号自体を出力します。ほとんどの場合、単純なトランジスタラジオでは、ヘテロダインとミキサーは1つのトランジスタを使用して作成されます。高品質の受信機とTCA440などの専用集積回路を使用する受信機では、これらのステージが分離されており、ミキサーが和と差の周波数のみを出力するため、より感度の高い受信が可能になります。 1つのトランジスタLOミキサーでは、トランジスタはベース接地アームストロング発振器として動作し、共振回路のコイルとは別に、フェライトロッドに巻かれたコイルから取得されたRFがベースに供給されます。アンテナ共振回路の共振周波数とは異なる周波数では、低インピーダンスを示します。したがって、アンテナ回路は並列共振タイプであるため、ベースはLO信号に対しては接地されたままですが、入力信号に対しては接地されません（異なる周波数での低インピーダンス）共振から、共振周波数でほぼ無限のインピーダンス）。
- 最初のIFフィルター： 4番目のブロックは最初のIFフィルターです。ほとんどのAM受信機では、これはミキサートランジスタのコレクタに配置された共振回路であり、共振周波数はIF周波数に等しくなります。その目的は、IF周波数とは異なる周波数のすべての信号をフィルターで除去することです。これらの信号は不要なミキシング生成物であり、聞きたいステーションのオーディオ信号を伝送しないためです。
- 最初のIFアンプ： 5番目のブロックは最初のIFアンプです。ゲインが高すぎると歪みが発生する可能性があり、ゲインが高すぎるとIFフィルタが互いに近すぎて適切にシールドされていない場合、各IFステージで50〜100のゲインが一般的であり、寄生発振が発生する可能性があります。増幅器は、復調器からのAGC（自動利得制御）電圧によって制御されます。 AGCはステージのゲインを下げ、入力信号の振幅に関係なく、出力信号をほぼ同じにします。トランジスタAM受信機では、AGC信号はほとんどの場合ベースに供給され、負の電圧を持ちます。NPNトランジスタでは、ベースバイアス電圧を低くするとゲインが低下します。
- 2番目のIFフィルター： 6番目のブロックは2番目のIFフィルターであり、最初のブロックと同様に、トランジスタのコレクターに配置された共振回路です。IF周波数の信号のみを許可し、選択性を向上させます。
- 2番目のIFアンプ： 7番目のブロックは2番目のIFアンプであり、AGCによって制御されないことを除いて、実質的に最初のIFアンプと同じです。これは、AGC制御ステージが多すぎると、歪みが大きくなるためです。
- 3番目のIFフィルター： 8番目のブロックは3番目のIFフィルターであり、1番目と2番目のブロックはトランジスタのコレクターに配置された共振回路です。IF周波数の信号のみを許可し、選択性を向上させます。IF信号を検出器に供給します。
- 検出器： 9番目のブロックは検出器で、通常はゲルマニウムダイオードまたはダイオード接続トランジスタの形式です。IFを整流することによりAMを復調します。その出力には、抵抗-コンデンサーローパスフィルターによってフィルターで除去される強力なIFリップル成分があるため、AF成分のみが残り、オーディオアンプに供給されます。オーディオ信号は、通常のDC電源の場合と同様に、AGC電圧を提供するためにさらにフィルタリングされます。
- オーディオアンプ： 10番目のブロックはオーディオアンプです。オーディオ信号を増幅し、スピーカーに渡します。検出器とオーディオアンプの間には、ボリュームコントロールポテンショメータが使用されています。
- スピーカー：最後のブロックは、ユーザーに音声を出力するスピーカー（通常は8オーム、0.5W）です。スピーカーは、ヘッドホンが接続されているときにスピーカーを切断するヘッドホンジャックを介してオーディオアンプに接続される場合があります。
スーパーヘテロダインAM受信機回路
これで、スーパーヘテロダイン受信機の基本的な機能がわかったので、スーパーヘテロダイン受信機の典型的な回路図を見てみましょう。以下の回路は、ソニーのTR830超高感度トランジスタを使用して構築された単純なトランジスタ無線回路の例です。
一見複雑に見えるかもしれませんが、先ほど学んだブロック図と比べると簡単になります。それでは、回路の各セクションを分割して、その動作を説明しましょう。
アンテナとミキサー– L1はフェライトロッドアンテナであり、C2-1とC1-1の可変コンデンサを並列に接続して共振回路を形成します。二次巻線は、ミキサートランジスタX1のベースに結合します。 LO信号はC5によってLOからエミッタに供給されます。出力IFはIFT1によってコレクターから取得されます。これは、共振回路がコレクターとVccの間に直接接続されている場合、トランジスターが回路にかなりの負荷をかけ、帯域幅も大きくなるため、コイルはオートトランス方式でコレクターにタップされます。高–約200kHz。このタッピングにより、帯域幅が30kHzに減少します。
LO –標準のベース接地アームストロング発振器であるC1-2は、LO周波数とRF周波数の差が常に455kHzになるように、C1-1と一緒に調整されます。LO周波数は、L2と、C8と直列のC1-2およびC2-2の合計容量によって決まります。L2は、コレクターからエミッターへの発振に対するフィードバックを提供します。ベースはRF接地されています。
X3は最初のIFアンプです。トランスを使用してトランジスタ増幅器のベースに給電するには、ベースとバイアスの間に2次側を配置し、バイアスと2次側のトランスの間にデカップリングコンデンサを配置して、信号の回路を閉じます。これは、バイアス抵抗に直接接続されたベースにカップリングコンデンサを介して信号を供給するよりも効率的なソリューションです。
TMは、IFアンプに流れる電流を測定する信号強度メーターです。入力信号が大きいほど、IFトランスを介して2番目のIFアンプに流れる電流が増え、メーターが測定するIFアンプの供給電流が増加します。C14は、RFおよび電気グリッドハムがTMメーターのコイルに誘導される可能性があるため、R9（オフスクリーン）とともに供給電圧をフィルタリングします。
X4は2番目のIFアンプであり、バイアスはR10とR11によって固定され、C15はIF信号のベースを接地します。歪みを減らすために負帰還を提供するために分離されていないR12に接続されていますが、それ以外はすべて最初のアンプと同じです。
Dは検出器です。 IFを復調し、負のAGC電圧を供給します。ゲルマニウムダイオードが使用されているのは、順方向電圧がシリコンダイオードの2分の1であり、受信機の感度が高く、オーディオの歪みが少ないためです。R13、C18、C19はPIトポロジのローパスオーディオフィルターを形成し、R7はAGCの強度を制御してIF信号とAF信号の両方からAGC電圧をフィルタリングするC10付きローパスフィルター。
X5はオーディオプリアンプであり、R4は音量を制御し、C22はより高い周波数で負帰還を提供し、追加のローパスフィルタリングを提供します。 X6はパワーステージのドライバーです。 S2とC20はトーンコントロール回路を形成します。スイッチを押すと、C20はより高いオーディオ周波数を接地し、粗いローパスフィルターとして機能します。スピーカーの低周波数性能が非常に悪く、オーディオが聞こえたため、これは初期のAMラジオでは重要でした。ちっぽけな」。出力からの負帰還は、ドライバトランジスタのエミッタ回路に適用されます。
T1は、X7のベースに来る信号の位相とX8のベースの位相を反転し、T2は、各トランジスタの半波電流プルを波形全体に戻し、より高いトランジスタアンプインピーダンス（200オーム）を8に一致させます。 -オームスピーカー。一方のトランジスタは入力信号が正の波形のときに電流を引き出し、もう一方のトランジスタは波形が負のときに電流を引き出します。R26とC29は負帰還を提供し、歪みを減らし、オーディオ品質と周波数応答を改善します。JとSPは、ヘッドホンを接続するとスピーカーがオフになるように接続されています。オーディオアンプは、部屋全体に十分な約100mWの電力を供給します。