Radio
Ontstaan van de radio : superhet en dubbelsuper
Historiek
Servers » TechTalk » Historisch perspectief » Audio » Radio » Superhet en dubbelsuper
Nagenoeg alle ontvangers gebruiken een frekwentieverschuiving (super heterodyne) om de radiofrekwentie om te zetten naar een vaste frekwentie.
-

-

Er is meer informatie over de mengtrappen op deze pagina (verschillende soorten mengtrappen)

Rechtuit ontvanger

De signalen van verschillende zenders komen toe op de antenne. Om één zender te selecteren moet men een afgestemde kring gebruiken. Om een ander zender te ontvangen verstemd men de afgestemde kring.

Het probleem is dat een afgestemde kring een uitgebreide bandbreedte heeft en meerdere zenderfrekwenties doorlaat. Hoe hoeger de frekwentie, hoe groter de bandbreedte, want de bandbreedte van een filter is een percentage van de frekwentie. Een kring afgestemd op 1MHz (in het midden van de middengolf) heeft een bandbreedte van 20 à 50kHz, terwijl de zenders op een afstand van 9kHz van elkaar staan. Een zender met één enkele afgestemde kring zal dus meerdere zenders simultaan ontvangen. De grote bandbreedte zorgt er ook voor dat er meer storingen doorgelaten worden.

Rechts zie je dat een kring afgestemd om 1MHz ook andere zenders doorlaat, namelijk op 1009, 1018, 1027, 1036, 991, 982, 973 en 964kHz. De amplitude is minder, maar een sterke zender kan een zwakke zender overstemmen. Om de selectiviteit te verbeteren moet men meer dan één afgestemde kring gebruiken, met iedere keer een versterkertrap tussen.

Een ontvanger met één of meerdere kringen die afgestemd zijn op de zenderfrekwentie noemt men rechtuit ontvanger.

Superheterodyne

Bij een rechtuitontvanger moeten alle afgestemde kringen samen geregeld worden bij het veranderen van zender, wat een probleem gaat vormen als er meer dan twee afgestemde kringen zijn (gelijkloop). Er zijn daarbij nog bijkomende problemen die de kop opsteken bij een rechtuit-ontvanger:
  • De buizen en transistoren hebben een lager rendement bij de hogere frekwenties, waardoor men meer buizen nodig heeft (en dus ook meer afgestemde kringen) als men hoger in frekwentie gaat. Transistoren moeten soms gecompenseerd worden (neutrodynisatie) afhankelijk van de ontvangen frekwentie, wat de schakeling complexer maakt.

  • De laatste buis kan instralen op de eerste buis of op de antenne, waardoor het toestel gaat rondzingen (larsen effekt, maar dan op de radiofrekwentie). De radio gedraagt zich als een kleine zender en stoort alle ontvangers uit de buurt.

  • De bandbreedte van een afgestemde kring is een percentage van de afgestemde frekwentie. De bandbreedte van een rechtuit ontvanger verschilt daarom naargelang de frekwentie van de zender, en dit is ook een ongewenst fenomeen.
Men kan al deze problemen oplossen door de frekwentie van de zender te verlagen naar een vaste frekwentie (middenfrekwentie genaamd). Dit doet men door het ontvangen signaal te mengen met een lokale oscillator. Het mengprodukt bestaat uit de frekwentie van de zender min de frekwentie van de oscillator. Door de frekwentie van de oscillator en van de preselector te veranderen kan men afstemmen (er moeten enkel twee kringen verstemd worden). De volgende kringen laten enkel één (vaste) frekwentie door en moeten niet meer afgestemd worden.

Oospronkelijk leek de superheterodyne een zware complicatie ten opzichte van de rechtuitontvanger, maar tegenwoordig zijn alle ontvangers uitgerust met een oscillator, zodat de frekwentie van de zender omgezet wordt naar een vaste frekwentie, bijvoorbeeld 455kHz (AM) of 10.7MHz (FM). Deze frekwenties worden niet gebruikt voor radio-uitzendingen, waardoor bestaande zenders niet gestoord kunnen worden.

Na de tweede wereldoorlog is men dus snel overgegaan op superhet ontvangers. Dit was ook nodig want er kwamen meer zenders en de ontvangers moesten nu voldoende selectief zijn om de verschillende zenders uit elkaar te halen. De frekwentieverschuiving bleek zelfs zo interessant, dat die zelfs gebruikt wordt in toestellen die op slechts één frekwentie werken (bijvoorbeeld ontvangers voor afstandsbediening).



Om een voldoende versterking en selectiviteit te hebben, worden er meerdere middenfrekwent trappen achter elkaar geplaatst (MF versterker en filter).

Bij FM die een grotere bandbreedte heeft (300kHz in plaats van 9kHz) heeft men ook een hogere middenfrekewentie gekozen. De exacte waarde van de middenfrekwentie is niet belangrijk als de afgestemde kringen bijgesteld kunnen worden, maar in moderne radios gebruikt men resonatoren (kristals) die niet bijgesteld kunnen worden: de middenfrekwentie ligt dus vast.

Dubbelsuper

De betere korte golf ontvangers zijn doorgaans dubbel super ontvangers (met twee mixertrappen). Een dubbelsuper garandeert een meer stabiele ontvangst (minder frekwentiedrift).

Bij een enkelsuper is het middenfrekwent signaal meer afhankelijk van de frekwentie van de oscillator, dit is zeker het geval als men met hoge frekwenties werkt en het middenfrekwent signaal een lage frekwentie heeft (verschil tussen HF en MF frekwentie is groot).

Een verschuiving van 0.1% van de oscillatorfrekwentie op 10MHz veroorzaakt een verschuiving van 10kHz op 455kHz, waardoor het signaal buiten de bandbreedte van de MF trappen valt (9kHz).

Bij een dubbelsuper gebruikt men een eerste MF van 4.7MHz, zodat een frekwentieverschuiving van de locale oscillator niet opvalt. De dubbelsuper wordt daarom vooral gebruikt bij KG ontvangers (korte golf), maar ook in radarinstallaties die met nog hogere ferkwenties werken.

De eerste MF heeft een hoge frekwentie om de spiegelfrekwentie gemakkelijker te kunnen onderdrukken in de RF trap (preselector). Bij een oscillatorfrekwentie op 4.7MHz zit de spiegelfrekwentie op 9.4MHz. De radiofrekwente preselector trap is zeer breedbandig en de spiegelfrekwentie moet daarom zo ver mogelijk van de gewenste frekwentie zitten.

De frekwentie van de tweede oscillator moet niet gewijzigd worden bij het verstemmen, aangezien het ingangssignaal van de tweede mengtrap reeds een vaste frekwentie heeft. Als er een automatische frekwentieregeling toegepast moet worden, gebeurt dit doorgaans door de frekwentie van de tweede oscillator te veranderen.

De versterking op 4.7MHz is relatief laag, en de frekwentie wordt snel verlaagd naar een lagere waarde van 455kHz waar de versterking hoger is. De hoge middenfrekwentie wordt gebruikt om de spiegelfrekwentie gemakkelijk te onderdrukken en om de ontvanger meer stabiel te maken. Bij de lagere tweede middenfrekwentie is het ook eenvoudiger de bandbreedte van het radiosignaal te beperken. Een dubbelsuper ontvanger heeft doorgaans één enkele trap op de eerste middenfrekwentie en meerdere trappen op de tweede middenfrekwentie.

Publicités - Reklame

-