جهاز استقبال فائق التجانس

جهاز استقبال فائق التجانس مكون من 5 أنابيب تم تصنيعه بواسطة شركة توشيبا حوالي عام 1955
دائرة راديو الترانزستور المتغاير الفوقي حوالي عام 1975

جهاز الاستقبال الفائق التجانس ، والذي يُختصر غالبًا إلى superhet ، هو نوع من أجهزة الاستقبال الراديوية التي تستخدم خلط الترددات لتحويل الإشارة المستقبلة إلى تردد وسيط ثابت (IF) يمكن معالجته بشكل أكثر ملاءمة من تردد الموجة الحاملة الأصلية . وقد اخترعه مهندس الراديو الفرنسي وصانع الراديو لوسيان ليفي . [1] [ مصدر غير موثوق؟ ] تستخدم جميع أجهزة الاستقبال الراديوية الحديثة تقريبًا مبدأ الفائق التجانس.

السلائف

الراديو المبكر

تم إنتاج البث الإذاعي المبكر باستخدام شفرة مورس باستخدام مولد كهربائي متصل بفجوة شرارة . كانت إشارة الخرج عند تردد حامل يتم تحديده من خلال البناء المادي للفجوة، ويتم تعديلها بواسطة إشارة التيار المتناوب من المولد. نظرًا لأن تردد خرج المولد كان عمومًا في النطاق المسموع، فإن هذا ينتج إشارة معدلة السعة المسموعة (AM). قامت أجهزة الكشف الراديوية البسيطة بتصفية الموجة الحاملة عالية التردد، تاركة التعديل، الذي تم تمريره إلى سماعات رأس المستخدم كإشارة مسموعة من النقاط والشرطات.

في عام 1904، قدم إرنست ألكسندرسون مولد ألكسندرسون ، وهو جهاز أنتج بشكل مباشر خرج تردد لاسلكي بقوة أعلى وكفاءة أعلى بكثير من أنظمة فجوة الشرارة القديمة. على النقيض من فجوة الشرارة، كان خرج المولد عبارة عن موجة حاملة نقية بتردد محدد. عند اكتشافها على أجهزة الاستقبال الموجودة، تكون النقاط والشرطات غير مسموعة عادةً أو "فوق صوتية". نظرًا لتأثيرات الترشيح لجهاز الاستقبال، فإن هذه الإشارات تنتج عمومًا نقرة أو دقّة، والتي كانت مسموعة ولكنها جعلت تحديد النقاط من الشرطات أمرًا صعبًا.

في عام 1905، توصل المخترع الكندي ريجينالد فيسيندين إلى فكرة استخدام مولدين كهربائيين من نوع ألكسندرسون يعملان بترددات متقاربة لبث إشارتين بدلاً من إشارتين. ثم يستقبل جهاز الاستقبال كلتا الإشارتين، وكجزء من عملية الكشف، سيخرج من جهاز الاستقبال تردد النبض فقط . من خلال اختيار ناقلين قريبين بما يكفي بحيث يمكن سماع تردد النبض، يمكن سماع شفرة مورس الناتجة بسهولة مرة أخرى حتى في أجهزة الاستقبال البسيطة. على سبيل المثال، إذا كان المولدان الكهربائيان يعملان بترددات متباعدة بمقدار 3 كيلوهرتز، فسيكون الناتج في سماعات الرأس عبارة عن نقاط أو شرطات من نغمة 3 كيلوهرتز، مما يجعلها مسموعة بسهولة.

صاغ فيسندن مصطلح " الهيترودين "، الذي يعني "المولد عن طريق اختلاف" (في التردد)، لوصف هذا النظام. الكلمة مشتقة من الجذور اليونانية hetero- "مختلف"، و- dyne "قوة".

تجديد

كان استخدام شفرة مورس واسع النطاق في الأيام الأولى للراديو لأنه كان من السهل إنتاجها واستقبالها. وعلى النقيض من البث الصوتي، لم يكن من الضروري أن يتطابق خرج مكبر الصوت بشكل وثيق مع تعديل الإشارة الأصلية. ونتيجة لذلك، يمكن استخدام أي عدد من أنظمة التضخيم البسيطة. استخدمت إحدى الطرق تأثيرًا جانبيًا مثيرًا للاهتمام لأنابيب مكبر الصوت الثلاثي الأقطاب المبكرة . إذا تم توصيل كل من اللوحة (الأنود) والشبكة بدوائر رنينية مضبوطة على نفس التردد وكان مكسب المرحلة أعلى بكثير من الوحدة ، فإن الاقتران السعوي الضال بين الشبكة واللوحة من شأنه أن يتسبب في دخول مكبر الصوت في التذبذب.

في عام 1913، وصف إدوين هوارد أرمسترونج نظام استقبال يستخدم هذا التأثير لإنتاج خرج مسموع لشفرة مورس باستخدام ثلاثي الأقطاب. تم توصيل خرج مكبر الصوت المأخوذ عند الأنود مرة أخرى بالمدخل من خلال "منبه"، مما تسبب في ردود فعل دفعت إشارات الإدخال إلى ما هو أبعد من الوحدة. تسبب هذا في تذبذب الخرج بتردد مختار مع تضخيم كبير. عندما تنقطع الإشارة الأصلية في نهاية النقطة أو الشرطة، يتلاشى التذبذب ويختفي الصوت بعد تأخير قصير.

أشار أرمسترونج إلى هذا المفهوم باعتباره جهاز استقبال متجددًا ، وسرعان ما أصبح أحد أكثر الأنظمة استخدامًا في عصره. كانت العديد من أنظمة الراديو في عشرينيات القرن العشرين تعتمد على مبدأ التجديد، واستمر استخدامه في أدوار متخصصة حتى أربعينيات القرن العشرين، على سبيل المثال في IFF Mark II .

تحديد اتجاه الراديو

كان هناك دور واحد حيث لم يكن النظام التجديدي مناسبًا، حتى بالنسبة لمصادر شفرة مورس، وكان ذلك هو مهمة تحديد اتجاه الراديو ، RDF.

كان النظام التجديدي غير خطي للغاية، حيث كان يضخم أي إشارة فوق عتبة معينة بمقدار هائل، وأحيانًا يكون كبيرًا لدرجة أنه يتسبب في تحوله إلى جهاز إرسال (والذي كان الأساس الكامل لنظام IFF الأصلي ). في RDF، تُستخدم قوة الإشارة لتحديد موقع جهاز الإرسال، لذلك يتطلب المرء تضخيمًا خطيًا للسماح بقياس قوة الإشارة الأصلية، والتي غالبًا ما تكون ضعيفة جدًا، بدقة.

ولتلبية هذه الحاجة، استخدمت أنظمة RDF في ذلك العصر ثلاثيات الأقطاب تعمل بأقل من الواحد. وللحصول على إشارة صالحة للاستخدام من مثل هذا النظام، كان لابد من استخدام عشرات أو حتى مئات من ثلاثيات الأقطاب، متصلة ببعضها البعض من الأنود إلى الشبكة. وكانت هذه المكبرات تستهلك كميات هائلة من الطاقة وتتطلب فريقًا من مهندسي الصيانة لإبقائها قيد التشغيل. ومع ذلك، كانت القيمة الاستراتيجية لتحديد الاتجاه على الإشارات الضعيفة عالية جدًا لدرجة أن الأميرالية البريطانية شعرت أن التكلفة العالية مبررة.

تاريخ

التصور

أحد نماذج أجهزة الاستقبال الفائقة المتغايرة التي تم بناؤها في مختبر فيلق الإشارة التابع لأرمسترونج في باريس أثناء الحرب العالمية الأولى. وهو يتكون من قسمين، الخلاط والمذبذب المحلي (على اليسار) وثلاث مراحل تضخيم التردد المتوسط ​​ومرحلة الكاشف (على اليمين) . وكان التردد المتوسط ​​75 كيلوهرتز.

على الرغم من اكتشاف عدد من الباحثين لمفهوم الموجات الفائقة المتغايرة، بعد أن تقدموا بطلبات للحصول على براءات اختراع بعد أشهر قليلة، إلا أن المهندس الأمريكي إدوين أرمسترونج يُنسب إليه الفضل في كثير من الأحيان في هذا المفهوم. فقد صادف هذا المفهوم أثناء تفكيره في طرق أفضل لإنتاج أجهزة استقبال RDF. وقد استنتج أن الانتقال إلى ترددات "موجات قصيرة" أعلى من شأنه أن يجعل RDF أكثر فائدة، وكان يبحث عن وسائل عملية لبناء مكبر خطي لهذه الإشارات. في ذلك الوقت، كانت الموجات القصيرة أي شيء أعلى من حوالي 500 كيلوهرتز، وهو ما يتجاوز قدرات أي مكبر موجود.

وقد لوحظ أنه عندما يبدأ جهاز الاستقبال المتجدد في التذبذب، تبدأ أجهزة الاستقبال الأخرى القريبة في التقاط محطات أخرى أيضًا. واستنتج أرمسترونج (وآخرون) في النهاية أن هذا كان بسبب "تذبذب فوق صوتي" بين تردد الموجة الحاملة للمحطة وتردد تذبذب جهاز الاستقبال المتجدد. فعندما يبدأ جهاز الاستقبال الأول في التذبذب عند مخرجات عالية، تتدفق إشارته مرة أخرى عبر الهوائي ليتم استقبالها على أي جهاز استقبال قريب. وعلى هذا الجهاز، تختلط الإشارتان تمامًا كما حدث في مفهوم التذبذب الأصلي، مما ينتج عنه خرج يمثل الفرق في التردد بين الإشارتين.

على سبيل المثال، لنفترض وجود جهاز استقبال وحيد تم ضبطه على محطة عند تردد 300 كيلوهرتز. فإذا تم تركيب جهاز استقبال ثانٍ في مكان قريب وتم ضبطه على تردد 400 كيلوهرتز مع مكسب مرتفع، فسيبدأ في إرسال إشارة بتردد 400 كيلوهرتز والتي سيتم استقبالها في جهاز الاستقبال الأول. وفي ذلك الجهاز، ستختلط الإشارتان لإنتاج أربعة مخرجات، واحدة عند التردد الأصلي 300 كيلوهرتز، وأخرى عند التردد 400 كيلوهرتز المستقبل، واثنتين أخريين، الفرق عند 100 كيلوهرتز والمجموع عند 700 كيلوهرتز. وهذا هو نفس التأثير الذي اقترحه فيسندن، ولكن في نظامه تم اختيار الترددين عمدًا بحيث يكون تردد النبضة مسموعًا. وفي هذه الحالة، تكون جميع الترددات خارج النطاق المسموع، وبالتالي "فوق الصوتية"، مما أدى إلى ظهور اسم superheterodyne.

أدرك أرمسترونج أن هذا التأثير كان حلاً محتملاً لمشكلة تضخيم "الموجة القصيرة"، حيث لا يزال خرج "الفرق" محتفظًا بتعديله الأصلي، ولكن على تردد ناقل أقل. في المثال أعلاه، يمكن للمرء تضخيم إشارة النبضة 100 كيلو هرتز واسترجاع المعلومات الأصلية من ذلك، ولا يتعين على المستقبل ضبط الناقل الأصلي الأعلى 300 كيلو هرتز. من خلال اختيار مجموعة مناسبة من الترددات، يمكن "تقليص" حتى الإشارات عالية التردد للغاية إلى تردد يمكن تضخيمه بواسطة الأنظمة الموجودة.

على سبيل المثال، لاستقبال إشارة عند 1500 كيلو هرتز، وهو ما يتجاوز بكثير نطاق التضخيم الفعال في ذلك الوقت، يمكن للمرء إعداد مذبذب عند 1560 كيلو هرتز على سبيل المثال. أشار أرمسترونج إلى هذا باسم " المذبذب المحلي " أو LO. نظرًا لأن إشارته يتم إدخالها إلى جهاز استقبال ثانٍ في نفس الجهاز، لم يكن لزامًا أن يكون قويًا، حيث يولد إشارة كافية فقط لتكون مماثلة تقريبًا في القوة لإشارة المحطة المستقبلة، على الرغم من أن المذبذبات المحلية تميل في الممارسة العملية إلى أن تكون إشارات قوية نسبيًا. [ بحاجة لمصدر ] عندما تختلط الإشارة من المذبذب المحلي مع إشارة المحطة، سيكون أحد المخرجات هو تردد الفرق المتغاير، في هذه الحالة، 60 كيلو هرتز. أطلق على هذا الاختلاف الناتج " التردد المتوسط " المختصر غالبًا إلى "IF".

في ديسمبر 1919، أعلن الرائد إي إتش أرمسترونج عن طريقة غير مباشرة للحصول على تضخيم الموجات القصيرة، والتي تسمى "الهيترودين الفائق". والفكرة هي تقليل التردد الوارد، والذي قد يكون على سبيل المثال 1.500.000 دورة (200 متر)، إلى تردد مناسب فائق السمع يمكن تضخيمه بكفاءة، ثم تمرير هذا التيار عبر مكبر تردد متوسط، وأخيرًا التصحيح والانتقال إلى مرحلة أو مرحلتين من تضخيم التردد الصوتي. [2]

تكمن "الحيلة" في الـ superheterodyne في أنه من خلال تغيير تردد LO، يمكنك ضبط محطات مختلفة. على سبيل المثال، لاستقبال إشارة عند 1300 كيلوهرتز، يمكن ضبط LO على 1360 كيلوهرتز، مما ينتج عنه نفس التردد المتوسط ​​60 كيلوهرتز. وهذا يعني أنه يمكن ضبط قسم مكبر الصوت للعمل على تردد واحد، وهو التردد المتوسط ​​التصميمي، وهو أمر أسهل بكثير للقيام به بكفاءة.

تطوير

أول جهاز استقبال تجاري فائق التداخل، [3] RCA Radiola AR-812، صدر في 4 مارس 1924، بسعر 286 دولارًا (ما يعادل 5080 دولارًا في عام 2023). استخدم 6 ثلاثيات: خلاط ومذبذب محلي ومرحلتين IF ومرحلتين لمضخم الصوت، بتردد IF يبلغ 45 كيلو هرتز. لقد حقق نجاحًا تجاريًا، مع أداء أفضل من أجهزة الاستقبال المنافسة.

وضع أرمسترونج أفكاره موضع التنفيذ، وسرعان ما تبنت المؤسسة العسكرية هذه التقنية. كانت أقل شعبية عندما بدأ البث الإذاعي التجاري في عشرينيات القرن العشرين، ويرجع ذلك في الغالب إلى الحاجة إلى أنبوب إضافي (للمذبذب)، والتكلفة الأعلى عمومًا لجهاز الاستقبال، ومستوى المهارة المطلوبة لتشغيله. بالنسبة لأجهزة الراديو المنزلية المبكرة، كانت أجهزة استقبال التردد اللاسلكي المضبوطة (TRF) أكثر شعبية لأنها كانت أرخص وأسهل للمالك غير الفني في الاستخدام وأقل تكلفة في التشغيل. باع أرمسترونج في النهاية براءة اختراعه الخاصة بالتردد الفائق إلى شركة وستنجهاوس ، التي باعتها بعد ذلك لشركة راديو كوربوريشن أوف أميركا (RCA) ، التي احتكرت سوق أجهزة استقبال التردد الفائق حتى عام 1930. [4]

نظرًا لأن الدافع الأصلي للتيار الفائق كان صعوبة استخدام مكبر ثلاثي الأقطاب عند الترددات العالية، فقد كانت هناك ميزة في استخدام تردد متوسط ​​أقل. خلال هذا العصر، استخدم العديد من أجهزة الاستقبال تردد IF يبلغ 30 كيلو هرتز فقط. [5] كانت ترددات IF المنخفضة هذه، والتي غالبًا ما تستخدم محولات IF تعتمد على الرنين الذاتي لمحولات القلب الحديدي ، ذات رفض ضعيف لتردد الصورة، ولكنها تغلبت على الصعوبة في استخدام الصمامات الثلاثية عند الترددات الراديوية بطريقة تنافس بشكل إيجابي مع مستقبل TRF النيوتروديني الأقل قوة . دخلت ترددات IF الأعلى (455 كيلو هرتز معيارًا شائعًا) حيز الاستخدام في السنوات اللاحقة، بعد اختراع رباعي الأقطاب وخماسي الأقطاب كأنابيب تضخيم، مما أدى إلى حل مشكلة رفض الصورة إلى حد كبير. ومع ذلك، في وقت لاحق، تم استخدام ترددات IF المنخفضة (عادة 60 كيلو هرتز) مرة أخرى في المرحلة IF الثانية (أو الثالثة) من أجهزة استقبال الاتصالات ذات التحويل المزدوج أو الثلاثي للاستفادة من الانتقائية التي يمكن تحقيقها بسهولة أكبر عند ترددات IF المنخفضة، مع رفض الصورة في مرحلة IF السابقة والتي كانت عند تردد IF أعلى.

في عشرينيات القرن العشرين، عند هذه الترددات المنخفضة، بدت مرشحات التردد الوسيط التجارية مشابهة جدًا لمحولات اقتران المراحل الصوتية في عشرينيات القرن العشرين، وكان لها بنية مماثلة، وتم توصيلها بطريقة متطابقة تقريبًا، لذلك تمت الإشارة إليها باسم "محولات التردد الوسيط". بحلول منتصف الثلاثينيات، استخدمت الموجات فوق المتغايرة التي تستخدم ترددات وسيطة أعلى بكثير (عادةً حوالي 440-470 كيلو هرتز) محولات مضبوطة أكثر تشابهًا مع تطبيقات التردد اللاسلكي الأخرى. ومع ذلك، تم الاحتفاظ باسم "محولات التردد الوسيط"، والتي تعني الآن "التردد الوسيط". تستخدم أجهزة الاستقبال الحديثة عادةً مزيجًا من الرنانات الخزفية أو الرنانات الموجية الصوتية السطحية ومحولات التردد الوسيط التقليدية ذات المحاثات المضبوطة.

كان جهاز استقبال البث AM الفائق التردد ذو الأنبوب المفرغ " All American Five " من أربعينيات القرن العشرين رخيص التصنيع لأنه كان يتطلب خمسة أنابيب فقط.

بحلول ثلاثينيات القرن العشرين، أدت التحسينات في تكنولوجيا الصمام المفرغ إلى تآكل مزايا التكلفة في جهاز استقبال TRF بسرعة، كما أدى الانفجار في عدد محطات البث إلى خلق طلب على أجهزة استقبال أرخص وأعلى أداء.

كان إدخال شبكة إضافية في الأنبوب المفرغ، ولكن قبل شبكة الشاشة الأكثر حداثة، يتضمن شبكة ذات شبكتين للتحكم ؛ حيث يجمع هذا الأنبوب بين وظيفتي الخلاط والمذبذب، والتي استُخدمت لأول مرة في ما يسمى بالخلاط التلقائي . وقد تبع ذلك بسرعة إدخال أنابيب مصممة خصيصًا لتشغيل الفوق هيترودين، وأبرزها محول الشبكة الخماسي . ومن خلال تقليل عدد الأنابيب (حيث تكون كل مرحلة من مراحل الأنبوب هي العامل الرئيسي المؤثر على التكلفة في هذا العصر)، فقد أدى هذا إلى تقليل ميزة تصميمات TRF والمستقبل المتجدد.

بحلول منتصف ثلاثينيات القرن العشرين، تم استبدال الإنتاج التجاري لمستقبلات TRF إلى حد كبير بمستقبلات superheterodyne. وبحلول أربعينيات القرن العشرين، تم تحسين مستقبل البث AM superheterodyne ذي الأنبوب المفرغ إلى تصميم رخيص التصنيع يسمى " All American Five " لأنه يستخدم خمسة أنابيب مفرغة: عادةً محول (خلاط/مذبذب محلي)، ومضخم IF، وكاشف/مضخم صوت، ومضخم طاقة صوتية، ومقوم. منذ ذلك الوقت، تم استخدام تصميم superheterodyne في جميع أجهزة الاستقبال التجارية للراديو والتلفزيون تقريبًا.

معارك براءات الاختراع

قدم المهندس الفرنسي لوسيان ليفي طلب براءة اختراع لمبدأ الفوق هيترودين في أغسطس 1917 برقم براءة اختراع 493660. [6] كما قدم أرمسترونج براءة اختراعه في عام 1917. [7] [8] [9] قدم ليفي إفصاحه الأصلي قبل حوالي سبعة أشهر من إفصاح أرمسترونج. [1] كما قدم المخترع الألماني والتر إتش شوتكي براءة اختراع في عام 1918. [6]

في البداية اعترفت الولايات المتحدة بأرمسترونج كمخترع، وصدرت براءة اختراعه الأمريكية رقم 1,342,885 في 8 يونيو 1920. [1] وبعد العديد من التغييرات وجلسات المحكمة، مُنح ليفي براءة الاختراع الأمريكية رقم 1,734,938 والتي تضمنت سبعة من المطالبات التسعة في طلب أرمسترونج، بينما مُنحت المطالبتان المتبقيتان إلى ألكسندرسون من جنرال إلكتريك وكيندال من AT&T. [1]

مبدأ التشغيل

مخطط كتلي لجهاز استقبال فائق التجانس أحادي التحويل. يحتوي المخطط على كتل مشتركة بين أجهزة الاستقبال الفائقة التجانس، [10] مع كون مكبر التردد اللاسلكي اختياريًا فقط. الأجزاء الحمراء هي تلك التي تتعامل مع إشارة التردد اللاسلكي الواردة؛ والأجزاء الخضراء هي الأجزاء التي تعمل عند التردد المتوسط ​​(IF)، بينما تعمل الأجزاء الزرقاء عند تردد التعديل (الصوت). يشير الخط المنقط إلى أنه يجب ضبط المذبذب المحلي وفلتر التردد اللاسلكي في تناغم.
كيف يعمل راديو فائق التداخل. المحاور الأفقية هي التردد f . تُظهر الرسوم البيانية الزرقاء أطياف الجهد لإشارات الراديو في نقاط مختلفة في الدائرة. تُظهر الرسوم البيانية الحمراء وظائف نقل المرشحات في الدائرة؛ يُظهر سمك النطاقات الحمراء جزء الإشارة من الرسم البياني السابق الذي يمر عبر المرشح عند كل تردد. تتكون إشارة الراديو الواردة من الهوائي (الرسم البياني العلوي) من إشارة الراديو المطلوبة S1 بالإضافة إلى إشارات أخرى بترددات مختلفة. يزيل مرشح التردد اللاسلكي (الرسم البياني الثاني) أي إشارة مثل S2 عند تردد الصورة LO  -  IF ، والتي من شأنها أن تمر عبر مرشح IF وتتداخل. يتم تطبيق الإشارة المركبة المتبقية على الخلاط مع إشارة مذبذب محلي ( LO ) (الرسم البياني الثالث) . في الخلاط، تتحد الإشارة S1 مع تردد LO لإنشاء متغاير عند الفرق بين هذه الترددات، التردد المتوسط ​​(IF)، عند خرج الخلاط (الرسم البياني الرابع) . يمر هذا عبر مرشح نطاق التردد المتوسط ​​(الرسم البياني الخامس) ثم يتم تضخيمه وفك تشفيره (لا يظهر فك التشفير). تخلق الإشارات غير المرغوب فيها ترددات متجانسة عند ترددات أخرى (الرسم البياني الرابع) ، والتي يتم تصفيتها بواسطة مرشح التردد المتوسط.

يجمع الهوائي إشارة الراديو. توفر مرحلة التردد اللاسلكي المضبوطة مع مكبر التردد اللاسلكي الاختياري بعض الانتقائية الأولية؛ من الضروري قمع تردد الصورة ، وقد تعمل أيضًا على منع الإشارات القوية خارج نطاق التمرير من تشبع مكبر الصوت الأولي. يوفر المذبذب المحلي تردد الخلط؛ وهو عادةً مذبذب تردد متغير يستخدم لضبط جهاز الاستقبال على محطات مختلفة. يقوم خلاط التردد بالخلط الفعلي الذي يعطي الفرط المتغاير اسمه؛ فهو يغير إشارة التردد اللاسلكي الواردة إلى تردد متوسط ​​ثابت أعلى أو أقل . يوفر مرشح التردد المتوسط ​​ومكبر التردد المتوسط ​​معظم المكسب وتصفية النطاق الضيق للراديو. يستخرج مزيل التعديل الصوت أو التعديل الآخر من تردد الراديو المتوسط. ثم يتم تضخيم الإشارة المستخرجة بواسطة مكبر الصوت.

وصف الدائرة

لاستقبال إشارة راديو، يلزم وجود هوائي مناسب . قد يكون خرج الهوائي صغيرًا جدًا، وغالبًا ما يكون بضعة ميكروفولت فقط . يتم ضبط الإشارة من الهوائي ويمكن تضخيمها في ما يسمى بمضخم التردد اللاسلكي (RF)، على الرغم من أن هذه المرحلة غالبًا ما يتم حذفها. تحجب دائرة واحدة أو أكثر من الدوائر المضبوطة في هذه المرحلة الترددات البعيدة كل البعد عن تردد الاستقبال المقصود. لضبط المستقبل على محطة معينة، يتم التحكم في تردد المذبذب المحلي بواسطة مقبض الضبط (على سبيل المثال). قد يستخدم ضبط المذبذب المحلي ومرحلة RF مكثفًا متغيرًا أو ديودًا متغيرًا . [11] يجب أن يتتبع ضبط دائرة واحدة (أو أكثر) مضبوطة في مرحلة RF ضبط المذبذب المحلي.

المذبذب المحلي والخلاط

يتم بعد ذلك تغذية الإشارة إلى دائرة حيث يتم خلطها بموجة جيبية من مذبذب تردد متغير يُعرف باسم المذبذب المحلي (LO). يستخدم الخلاط مكونًا غير خطي لإنتاج كل من إشارات تردد النبضة المجموعية والفرق، [12] كل منها تحتوي على التعديل في الإشارة المطلوبة. قد يتضمن خرج الخلاط إشارة RF الأصلية عند f RF وإشارة المذبذب المحلي عند f LO والترددين المتغايرين الجديدين f RF  +  f LO و f RF  −  f LO . قد ينتج الخلاط عن غير قصد ترددات إضافية مثل منتجات التعديل المتبادل من الدرجة الثالثة والأعلى. من الناحية المثالية، يزيل مرشح تمرير النطاق الترددي المتوسط ​​كل شيء باستثناء إشارة IF المطلوبة عند f IF . تحتوي إشارة IF على التعديل الأصلي (المعلومات المنقولة) الذي كانت تحتوي عليه إشارة الراديو المستقبلة عند f RF .

يتم ضبط تردد المذبذب المحلي f LO بحيث يختلط تردد الاستقبال الراديوي المطلوب f RF مع f IF . هناك خياران لتردد المذبذب المحلي بسبب المراسلات بين الترددات الموجبة والسالبة. إذا كان تردد المذبذب المحلي أقل من تردد الاستقبال المطلوب، فإنه يسمى حقن الجانب المنخفض ( f IF = f RFf LO )؛ إذا كان المذبذب المحلي أعلى، فإنه يسمى حقن الجانب المرتفع ( f IF = f LOf RF ).

سيعمل الخلاط ليس فقط على معالجة إشارة الإدخال المطلوبة عند f RF ، ولكن أيضًا جميع الإشارات الموجودة عند مدخلاته. سيكون هناك العديد من منتجات الخلاط (الهيترودينات). يمكن تصفية معظم الإشارات الأخرى التي ينتجها الخلاط (مثل تلك الناتجة عن المحطات الموجودة على الترددات القريبة) في مكبر الصوت المضبوط IF ؛ مما يمنح جهاز الاستقبال الفائق التجانس أداءه المتفوق. ومع ذلك، إذا تم ضبط f LO على f RF  +  f IF ، فإن إشارة الراديو الواردة عند f LO  +  f IF ستنتج أيضًا هيترودينًا عند f IF ؛ يسمى التردد f LO  +  f IF تردد الصورة ويجب رفضه بواسطة الدوائر المضبوطة في مرحلة RF. تردد الصورة أعلى (أو أقل) بمقدار 2  f IF من التردد المطلوب f RF ، لذا فإن استخدام تردد IF أعلى f IF يزيد من رفض صورة جهاز الاستقبال دون الحاجة إلى انتقائية إضافية في مرحلة RF.

لقمع الصورة غير المرغوب فيها، قد تحتاج عملية ضبط مرحلة RF وLO إلى "تتبع" بعضها البعض. في بعض الحالات، يمكن أن يحتوي جهاز الاستقبال ذي النطاق الضيق على مضخم RF مضبوط ثابت. في هذه الحالة، يتم تغيير تردد المذبذب المحلي فقط. في معظم الحالات، يكون نطاق إدخال جهاز الاستقبال أوسع من تردد مركز IF الخاص به. على سبيل المثال، يغطي جهاز استقبال نطاق البث AM النموذجي نطاق 510 كيلو هرتز إلى 1655 كيلو هرتز (نطاق إدخال يبلغ 1160 كيلو هرتز تقريبًا) بتردد IF يبلغ 455 كيلو هرتز؛ يغطي جهاز استقبال نطاق البث FM نطاق 88 ميجا هرتز إلى 108 ميجا هرتز بتردد IF يبلغ 10.7 ميجا هرتز. في هذه الحالة، يجب ضبط مضخم RF بحيث لا يرى مضخم IF محطتين في نفس الوقت. إذا تم ضبط جهاز استقبال نطاق البث AM LO على 1200 كيلو هرتز، فسوف يرى محطات عند كل من 745 كيلو هرتز (1200-455 كيلو هرتز) و1655 كيلو هرتز. وبالتالي، يجب تصميم مرحلة التردد اللاسلكي بحيث يتم إضعاف أي محطات تبعد ضعف تردد التردد المتوسط ​​بشكل كبير. يمكن إجراء التتبع باستخدام مكثف متغير متعدد الأقسام أو بعض المغيرات التي تعمل بجهد تحكم مشترك. قد يحتوي مكبر التردد اللاسلكي على دوائر مضبوطة عند مدخله ومخرجه، لذلك يمكن تتبع ثلاث دوائر مضبوطة أو أكثر. في الممارسة العملية، يجب أن تتتبع ترددات التردد اللاسلكي والتردد المنخفض عن كثب ولكن ليس بشكل مثالي. [13] [14]

في أيام إلكترونيات الصمامات ، كان من الشائع أن تجمع أجهزة الاستقبال الفائقة التجانس بين وظائف المذبذب المحلي والخلاط في أنبوب واحد، مما يؤدي إلى توفير في الطاقة والحجم وخاصة التكلفة. كان أنبوب محول خماسي الشبكة يتذبذب ويوفر أيضًا تضخيم الإشارة بالإضافة إلى خلط الترددات. [15]

يُطلق على أنبوب الخلاط أو الترانزستور أحيانًا اسم الكاشف الأول ، بينما يُطلق على مزيل التعديل الذي يستخرج التعديل من إشارة IF اسم الكاشف الثاني . [16] في الترانزستور الفائق التحويل المزدوج يوجد خلاطان، لذلك يُطلق على مزيل التعديل اسم الكاشف الثالث .

مضخم التردد المتوسط

يتم ضبط مراحل مكبر التردد المتوسط ​​("مكبر التردد المتوسط" أو "شريط التردد المتوسط") على تردد ثابت لا يتغير مع تغير تردد الاستقبال. يعمل التردد الثابت على تبسيط تحسين مكبر التردد المتوسط. [10] يكون مكبر التردد المتوسط ​​انتقائيًا حول تردده المركزي f IF . يسمح التردد المركزي الثابت بضبط مراحل مكبر التردد المتوسط ​​بعناية للحصول على أفضل أداء (يُطلق على هذا الضبط "محاذاة" مكبر التردد المتوسط). إذا تغير التردد المركزي مع تردد الاستقبال، فيجب أن تتبع مراحل التردد المتوسط ​​ضبطها. هذه ليست الحال مع المتغاير الفائق.

عادةً ما يتم اختيار تردد مركز IF f IF ليكون أقل من نطاق ترددات الاستقبال المطلوبة f RF . وذلك لأنه من الأسهل والأقل تكلفة الحصول على انتقائية عالية عند تردد أقل باستخدام الدوائر المضبوطة. يتناسب عرض النطاق الترددي للدائرة المضبوطة ذات Q معينة مع التردد نفسه (وما هو أكثر من ذلك، يمكن تحقيق Q أعلى عند ترددات أقل)، لذلك يلزم عدد أقل من مراحل مرشح IF لتحقيق نفس الانتقائية. أيضًا، من الأسهل والأقل تكلفة الحصول على مكسب مرتفع عند ترددات أقل.

ومع ذلك، في العديد من أجهزة الاستقبال الحديثة المصممة للاستقبال عبر نطاق تردد واسع (مثل الماسحات الضوئية ومحللات الطيف) يتم استخدام تردد وسيط أول أعلى من تردد الاستقبال في تكوين تحويل مزدوج. على سبيل المثال، يغطي جهاز استقبال Rohde & Schwarz EK-070 VLF/HF نطاق 10 كيلو هرتز إلى 30 ميجا هرتز. [14] يحتوي على مرشح تردد لاسلكي مبدل النطاق ويخلط المدخلات إلى تردد وسيط أول يبلغ 81.4 ميجا هرتز وتردد وسيط ثان يبلغ 1.4 ميجا هرتز. يتراوح تردد التردد المنخفض الأول بين 81.4 و111.4 ميجا هرتز، وهو نطاق معقول للمذبذب. ولكن إذا تم تحويل نطاق التردد اللاسلكي الأصلي لجهاز الاستقبال مباشرة إلى التردد الوسيط 1.4 ميجا هرتز، فسوف يحتاج تردد التردد المنخفض إلى تغطية نطاق 1.4-31.4 ميجا هرتز وهو ما لا يمكن تحقيقه باستخدام الدوائر المضبوطة (سوف يحتاج المكثف المتغير مع محث ثابت إلى نطاق سعة 500:1). لا يشكل رفض الصورة مشكلة أبدًا مع تردد IF العالي هذا. تستخدم المرحلة الأولى من IF مرشحًا بلوريًا بعرض نطاق 12 كيلوهرتز. يوجد تحويل تردد ثانٍ (يصنع مستقبل تحويل ثلاثي) يمزج بين IF الأول بتردد 81.4 ميجاهرتز و80 ميجاهرتز لإنشاء IF ثانٍ بتردد 1.4 ميجاهرتز. لا يشكل رفض الصورة للـ IF الثاني مشكلة لأن IF الأول له عرض نطاق أقل بكثير من 2.8 ميجاهرتز.

لتجنب التداخل مع أجهزة الاستقبال، ستتجنب سلطات الترخيص تخصيص ترددات IF مشتركة لمحطات الإرسال. الترددات المتوسطة القياسية المستخدمة هي 455 كيلو هرتز لراديو AM متوسط ​​الموجة ، و10.7 ميجا هرتز لأجهزة استقبال FM الإذاعية، و38.9 ميجا هرتز (أوروبا) أو 45 ميجا هرتز (الولايات المتحدة) للتلفزيون، و70 ميجا هرتز لأجهزة الميكروويف الفضائية والأرضية. لتجنب تكاليف الأدوات المرتبطة بهذه المكونات، اتجهت معظم الشركات المصنعة بعد ذلك إلى تصميم أجهزة الاستقبال الخاصة بها حول نطاق ثابت من الترددات المعروضة، مما أدى إلى توحيد عالمي فعلي للترددات المتوسطة.

في المراحل المبكرة من الـ superhets، كانت مرحلة IF غالبًا مرحلة تجديدية توفر الحساسية والانتقائية بمكونات أقل. كانت مثل هذه الـ superhets تسمى supergainers أو regenerodynes. [17] يُطلق على هذا أيضًا مضاعف Q ، والذي يتضمن تعديلًا صغيرًا لجهاز استقبال موجود خصيصًا لغرض زيادة الانتقائية.

مرشح تمرير النطاق الترددي IF

تتضمن مرحلة التردد الوسيط مرشحًا و/أو دوائر متعددة الضبط لتحقيق الانتقائية المطلوبة . يجب أن يكون لهذا التصفية نطاق تمرير يساوي أو أقل من التباعد الترددي بين قنوات البث المجاورة. من الناحية المثالية، يجب أن يكون للمرشح توهين عالٍ للقنوات المجاورة، لكنه يحافظ على استجابة مسطحة عبر طيف الإشارة المطلوب من أجل الحفاظ على جودة الإشارة المستقبلة. يمكن الحصول على ذلك باستخدام محول تردد وسيط مزدوج الضبط أو أكثر، أو مرشح بلوري كوارتز ، أو مرشح بلوري سيراميكي متعدد الأقطاب . [18]

في حالة أجهزة استقبال التلفزيون، لم تكن أي تقنية أخرى قادرة على إنتاج خاصية النطاق الترددي الدقيق اللازمة لاستقبال النطاق الجانبي المتبقي ، مثل تلك المستخدمة في نظام NTSC الذي وافقت عليه الولايات المتحدة لأول مرة في عام 1941. وبحلول الثمانينيات، تم استبدال مرشحات المكثف-المحث متعددة المكونات بمرشحات الموجات الصوتية السطحية الكهروميكانيكية الدقيقة ( SAW ) . إن مرشحات الموجات الصوتية السطحية الكهروميكانيكية الدقيقة المصنوعة باستخدام تقنيات الطحن بالليزر الدقيقة أرخص في الإنتاج، ويمكن تصنيعها بتفاوتات قريبة للغاية، وهي مستقرة للغاية في التشغيل.

مُفكك التعديل

تتم الآن معالجة الإشارة المستقبلة بواسطة مرحلة فك التعديل حيث يتم استرداد إشارة الصوت (أو إشارة النطاق الأساسي الأخرى) ثم تضخيمها بشكل أكبر. يتطلب فك التعديل AM اكتشاف الغلاف ، والذي يمكن تحقيقه عن طريق التصحيح ومرشح التمرير المنخفض (والذي يمكن أن يكون بسيطًا مثل دائرة RC ) لإزالة بقايا التردد المتوسط. [19] يمكن اكتشاف إشارات FM باستخدام مميز أو كاشف نسبة أو حلقة مقفلة الطور . تتطلب إشارات الموجة المستمرة والنطاق الجانبي الفردي كاشف منتج باستخدام ما يسمى مذبذب تردد النبضة ، وهناك تقنيات أخرى تستخدم لأنواع مختلفة من التعديل . [20] يتم بعد ذلك تضخيم إشارة الصوت الناتجة (على سبيل المثال) وتشغيل مكبر الصوت.

عندما يتم استخدام ما يسمى بالحقن الجانبي العالي ، حيث يكون المذبذب المحلي عند تردد أعلى من الإشارة المستقبلة (كما هو شائع)، فسيتم عكس طيف التردد للإشارة الأصلية. يجب أن يأخذ جهاز فك التشفير هذا في الاعتبار (وفي الترشيح IF) في حالة أنواع معينة من التعديل مثل النطاق الجانبي الفردي .

تحويل متعدد

مخطط كتلة مستقبل فائق التجانس مزدوج التحويل

للتغلب على العقبات مثل استجابة الصورة ، تستخدم بعض أجهزة الاستقبال مراحل متتالية متعددة من تحويل التردد وIFs متعددة بقيم مختلفة. يسمى جهاز الاستقبال الذي يحتوي على تحويلين للتردد وIFs بمتغاير فائق التحويل ثنائي ، ويسمى جهاز الاستقبال الذي يحتوي على ثلاثة IFs بمتغاير فائق التحويل ثلاثي .

السبب الرئيسي وراء القيام بذلك هو أنه مع وجود IF واحد يوجد مقايضة بين استجابة الصورة المنخفضة والانتقائية. إن الفصل بين التردد المستقبل وتردد الصورة يساوي ضعف تردد IF، لذا فكلما زاد IF، كان من الأسهل تصميم مرشح RF لإزالة تردد الصورة من الإدخال وتحقيق استجابة منخفضة للصورة . ومع ذلك، فكلما زاد IF، زادت صعوبة تحقيق انتقائية عالية في مرشح IF. عند ترددات الموجات القصيرة وما فوق، تؤثر صعوبة الحصول على انتقائية كافية في الضبط باستخدام IFs العالية اللازمة لاستجابة الصورة المنخفضة على الأداء. لحل هذه المشكلة، يمكن استخدام ترددين IF، أولاً تحويل تردد الإدخال إلى IF عالي لتحقيق استجابة منخفضة للصورة، ثم تحويل هذا التردد إلى IF منخفض لتحقيق انتقائية جيدة في مرشح IF الثاني. لتحسين الضبط، يمكن استخدام IF ثالث.

على سبيل المثال، بالنسبة لجهاز الاستقبال الذي يمكنه الضبط من 500 كيلو هرتز إلى 30 ميجا هرتز، يمكن استخدام ثلاثة محولات تردد. [10] مع IF 455 كيلو هرتز، من السهل الحصول على انتقائية أمامية مناسبة مع إشارات نطاق البث (أقل من 1600 كيلو هرتز). على سبيل المثال، إذا كانت المحطة المستقبلة على 600 كيلو هرتز، فيمكن ضبط المذبذب المحلي على 1055 كيلو هرتز، مما يعطي صورة على (-600 + 1055 =) 455 كيلو هرتز. ولكن يمكن لمحطة على 1510 كيلو هرتز أيضًا أن تنتج صورة عند (1510-1055 =) 455 كيلو هرتز وبالتالي تسبب تداخلًا في الصورة. ومع ذلك، نظرًا لأن 600 كيلو هرتز و1510 كيلو هرتز متباعدان جدًا، فمن السهل تصميم الضبط الأمامي لرفض تردد 1510 كيلو هرتز.

ولكن عند 30 ميجاهرتز، تختلف الأمور. إذ يتم ضبط المذبذب على 30.455 ميجاهرتز لإنتاج تردد وسطي 455 كيلوهرتز، ولكن المحطة على 30.910 ستنتج أيضًا نبضة 455 كيلوهرتز، وبالتالي يمكن سماع المحطتين في نفس الوقت. ولكن من المستحيل تقريبًا تصميم دائرة مضبوطة على التردد الراديوي يمكنها التمييز بشكل كافٍ بين 30 ميجاهرتز و30.91 ميجاهرتز، لذا فإن أحد الأساليب هو "تحويل" أقسام كاملة من نطاقات الموجات القصيرة إلى تردد أقل، حيث يكون من الأسهل ترتيب ضبط أمامي مناسب.

على سبيل المثال، يمكن تحويل النطاقات من 29 ميجا هرتز إلى 30 ميجا هرتز؛ ومن 28 ميجا هرتز إلى 29 ميجا هرتز وما إلى ذلك إلى 2 ميجا هرتز إلى 3 ميجا هرتز، حيث يمكن ضبطها هناك بشكل أكثر ملاءمة. غالبًا ما يتم ذلك عن طريق تحويل كل "كتلة" أولاً إلى تردد أعلى (عادةً 40 ميجا هرتز) ثم استخدام خلاط ثانٍ لتحويلها إلى نطاق 2 ميجا هرتز إلى 3 ميجا هرتز. "IF" من 2 ميجا هرتز إلى 3 ميجا هرتز هو في الأساس جهاز استقبال فائق التداخل مستقل، على الأرجح بتردد IF قياسي يبلغ 455 كيلو هرتز.

تصاميم حديثة

تسمح تقنية المعالج الدقيق باستبدال تصميم جهاز الاستقبال الفائق التجانس بهندسة راديو محددة بالبرمجيات ، حيث يتم تنفيذ معالجة التردد المتوسط ​​بعد مرشح التردد المتوسط ​​الأولي في البرنامج. تُستخدم هذه التقنية بالفعل في تصميمات معينة، مثل أجهزة الراديو FM منخفضة التكلفة للغاية المدمجة في الهواتف المحمولة، حيث يحتوي النظام بالفعل على المعالج الدقيق اللازم .

يمكن أن تستخدم أجهزة الإرسال اللاسلكية أيضًا مرحلة الخلط لإنتاج تردد الإخراج، وتعمل بشكل أو بآخر على عكس جهاز الاستقبال الفائق التجانس.

المميزات والعيوب

لقد حلت أجهزة الاستقبال الفائقة التجانس محل جميع تصميمات أجهزة الاستقبال السابقة بشكل أساسي. لقد أدى تطوير إلكترونيات أشباه الموصلات الحديثة إلى إلغاء مزايا التصميمات (مثل جهاز الاستقبال التجديدي ) التي تستخدم عددًا أقل من الصمامات المفرغة. يوفر جهاز الاستقبال الفائق التجانس حساسية فائقة واستقرارًا للتردد وانتقائية. بالمقارنة مع تصميم جهاز الاستقبال الترددي اللاسلكي المضبوط (TRF)، توفر أجهزة الاستقبال الفائقة التجانس استقرارًا أفضل لأن المذبذب القابل للضبط يمكن تحقيقه بسهولة أكبر من مكبر قابل للضبط. تعمل مرشحات التردد الوسيط عند تردد أقل، ويمكنها إعطاء نطاقات تمرير أضيق عند نفس عامل Q مقارنة بمرشح التردد اللاسلكي المكافئ. يسمح جهاز الاستقبال الفائق التجانس أيضًا باستخدام مرشح بلوري [10] أو تقنيات مماثلة لا يمكن ضبطها. توفر أجهزة الاستقبال التجديدية والفائقة التجانس حساسية عالية، ولكنها غالبًا ما تعاني من مشاكل الاستقرار مما يجعل تشغيلها صعبًا.

على الرغم من أن مزايا تصميم superhet هائلة، إلا أن هناك بعض العيوب التي تحتاج إلى معالجتها في الممارسة العملية.

تردد الصورة (فصورة)

رسوم بيانية توضح مشكلة استجابة الصورة في فرط التجانس. المحاور الأفقية هي التردد والمحاور الرأسية هي الجهد. بدون مرشح تردد لاسلكي مناسب، فإن أي إشارة S2 (خضراء) عند تردد الصورة تكون أيضًا متغايرة إلى تردد IF جنبًا إلى جنب مع إشارة الراديو المطلوبة S1 (زرقاء) عند ، بحيث تمر كلاهما عبر مرشح IF (أحمر) . وبالتالي تتداخل S2 مع S1.

من العيوب الرئيسية لجهاز الاستقبال الفائق التجانس مشكلة تردد الصورة . في أجهزة الاستقبال الفائق التجانس، يكون تردد الصورة تردد إدخال غير مرغوب فيه يساوي تردد المحطة زائدًا (أو ناقصًا) ضعف التردد المتوسط. ويؤدي تردد الصورة إلى استقبال محطتين في نفس الوقت، مما ينتج عنه تداخل. ويمكن مكافحة الاستقبال عند تردد الصورة من خلال الضبط (التصفية) في مرحلة الهوائي والتردد اللاسلكي لجهاز الاستقبال الفائق التجانس.

على سبيل المثال، يتم ضبط محطة بث AM عند 580 كيلو هرتز على جهاز استقبال بتردد وسيط 455 كيلو هرتز. يتم ضبط المذبذب المحلي على 580 + 455 = 1035 كيلو هرتز. ولكن الإشارة عند 580 + 455 + 455 = 1490 كيلو هرتز تكون أيضًا بعيدة عن المذبذب المحلي بمقدار 455 كيلو هرتز؛ وبالتالي فإن كل من الإشارة المطلوبة والصورة، عند مزجهما بالمذبذب المحلي، ستظهران عند التردد المتوسط. يقع تردد الصورة هذا ضمن نطاق البث AM. تحتوي أجهزة الاستقبال العملية على مرحلة ضبط قبل المحول، لتقليل سعة إشارات تردد الصورة بشكل كبير؛ بالإضافة إلى ذلك، يتم تعيين ترددات محطات البث في نفس المنطقة لتجنب مثل هذه الصور [ بحاجة لمصدر ] .

يُطلق على التردد غير المرغوب فيه اسم صورة التردد المطلوب، لأنه "صورة معكوسة" للتردد المطلوب المنعكس عن . سيستقبل جهاز الاستقبال الذي لا يتمتع بتصفية كافية عند مدخله إشارات بترددين مختلفين في نفس الوقت: التردد المطلوب وتردد الصورة. يمكن أن يتداخل الاستقبال اللاسلكي الذي يحدث عند تردد الصورة مع استقبال الإشارة المطلوبة، ويمكن أن يؤدي الضوضاء (الثابتة) حول تردد الصورة إلى تقليل نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) لجهاز الاستقبال بما يصل إلى 3 ديسيبل.

كانت أجهزة الاستقبال المبكرة من نوع Autodyne تستخدم عادةً ترددات متوسطة تبلغ 150 كيلوهرتز أو نحو ذلك. ونتيجة لذلك، تطلبت معظم أجهزة الاستقبال من نوع Autodyne انتقائية أكبر في الواجهة الأمامية، والتي غالبًا ما تتضمن ملفات مزدوجة الضبط، لتجنب تداخل الصورة. ومع التطور اللاحق للأنابيب القادرة على التضخيم بشكل جيد عند ترددات أعلى، تم استخدام ترددات متوسطة أعلى، مما قلل من مشكلة تداخل الصورة. تحتوي أجهزة الاستقبال اللاسلكية الاستهلاكية النموذجية على دائرة واحدة مضبوطة فقط في مرحلة التردد اللاسلكي.

يمكن تقليل حساسية تردد الصورة فقط من خلال (1) مرشح يسبق الخلاط أو (2) دائرة خلاط أكثر تعقيدًا [21] لقمع الصورة؛ نادرًا ما يتم استخدام هذا. في معظم أجهزة الاستقبال القابلة للضبط التي تستخدم تردد IF واحدًا، تتضمن مرحلة RF دائرة مضبوطة واحدة على الأقل في الطرف الأمامي RF والتي يتم ضبطها بالترادف مع المذبذب المحلي. في أجهزة الاستقبال ذات التحويل المزدوج (أو الثلاثي) حيث يستخدم التحويل الأول مذبذبًا محليًا ثابتًا، قد يكون هذا بالأحرى مرشح تمرير نطاق ثابت يستوعب نطاق التردد الذي يتم تعيينه على نطاق تردد IF الأول.

يعد رفض الصورة عاملاً مهمًا في اختيار التردد الوسيط لجهاز الاستقبال. فكلما زاد التباعد بين تردد تمرير النطاق وتردد الصورة، كلما زاد قدرة مرشح تمرير النطاق على إضعاف أي إشارة صورة متداخلة. ونظرًا لأن الفصل الترددي بين تردد تمرير النطاق وتردد الصورة هو ، فإن التردد الوسيط الأعلى يحسن رفض الصورة. وقد يكون من الممكن استخدام تردد وسيط أول مرتفع بما يكفي بحيث يمكن لمرحلة تردد الراديو المضبوطة أن ترفض أي إشارات صورة.

يتم قياس قدرة جهاز الاستقبال على رفض الإشارات المتداخلة عند تردد الصورة من خلال نسبة رفض الصورة . وهي النسبة (بالديسيبل ) بين خرج جهاز الاستقبال من إشارة عند التردد المستقبل، وخرجه لإشارة بنفس القوة عند تردد الصورة.

إشعاع المذبذب المحلي

قد يكون من الصعب إبقاء الإشعاع الضال من المذبذب المحلي أقل من المستوى الذي يمكن لجهاز الاستقبال القريب اكتشافه. إذا كان المذبذب المحلي لجهاز الاستقبال قادرًا على الوصول إلى الهوائي، فسوف يعمل كجهاز إرسال CW منخفض الطاقة . وبالتالي، فإن ما يُفترض أن يكون جهاز استقبال يمكنه في حد ذاته إنشاء تداخل لاسلكي.

في العمليات الاستخباراتية، يوفر إشعاع المذبذب المحلي وسيلة للكشف عن جهاز استقبال سري وتردد تشغيله. وقد استخدم جهاز الاستخبارات البريطاني MI5 هذه الطريقة أثناء عملية RAFTER . [22] تُستخدم نفس التقنية أيضًا في أجهزة الكشف عن الرادار التي تستخدمها شرطة المرور في الولايات القضائية حيث تكون أجهزة الكشف عن الرادار غير قانونية.

إن إشعاع المذبذب المحلي هو الأكثر بروزًا في أجهزة الاستقبال التي تتصل فيها إشارة الهوائي مباشرة بالخلاط (الذي يستقبل بدوره إشارة المذبذب المحلي) وليس من أجهزة الاستقبال التي تستخدم فيها مرحلة تضخيم التردد اللاسلكي بينهما. وبالتالي فإن هذه المشكلة أكبر مع أجهزة الاستقبال غير المكلفة ومع أجهزة الاستقبال في مثل هذه الترددات العالية (خاصة الموجات الدقيقة) حيث يصعب تنفيذ مراحل تضخيم التردد اللاسلكي.

ضوضاء النطاق الجانبي للمذبذب المحلي

عادةً ما تولد المذبذبات المحلية إشارة تردد واحدة بها تعديل سعة مهمل ولكن بعض تعديل الطور العشوائي الذي ينشر بعض طاقة الإشارة إلى ترددات النطاق الجانبي. يتسبب هذا في اتساع مماثل لاستجابة تردد المستقبل [ مشكوك فيه - ناقش ] ، مما قد يفشل الهدف المتمثل في إنشاء مستقبل ذي نطاق ترددي ضيق للغاية مثل استقبال إشارات رقمية منخفضة المعدل. يجب توخي الحذر لتقليل ضوضاء طور المذبذب، عادةً عن طريق التأكد [ مشكوك فيه - ناقش ] من أن المذبذب لا يدخل أبدًا في وضع غير خطي .

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ abcd Klooster, John W. (2009). Icons of Invention: The Makers of the Modern World from Gutenberg to Gates. ABC-CLIO. p. 414. ISBN 978-0-313-34743-6. تم الاسترجاع بتاريخ 2017-10-22 .
  2. ^ Leutz, CR (ديسمبر 1922). "Notes on a Super-Heterodyne". QST . VI (5). Hartford, CT, USA: American Radio Relay League : 11–14 [11].
  3. ^ مالانوفسكي، جريجوري (2011). السباق نحو اللاسلكي: كيف تم اختراع الراديو (أو اكتشافه؟). AuthorHouse . ص 69. ISBN 978-1-46343750-3.
  4. ^ كاتز، يوجيني. "إدوين هوارد أرمسترونج". تاريخ الكيمياء الكهربائية والكهرباء والإلكترونيات . الصفحة الرئيسية لـ يوجيني كاتز، الجامعة العبرية في القدس. مؤرشف من الأصل في 22 أكتوبر 2009. تم الاسترجاع في 10 مايو 2008 .
  5. ^ Bussey, Gorden (1990). Wireless: the critical decade – History of the British wireless industry 1924–34. IEE History of Technology Series. المجلد 13. لندن، المملكة المتحدة: Peter Peregrinus Ltd. / Institution of Electrical Engineers . ص 78. ISBN 0-86341-188-6. تم أرشفة النسخة الأصلية في 2021-07-11 . تم استرجاعها في 2021-07-11 .(136 صفحة)
  6. ^ ab Koster, John (2016-12-03). "Radio Lucien Lévy". Vintage Radio Web . تم الاسترجاع في 2017-10-22 .
  7. ^ Howarth, Richard J. (2017-05-27). قاموس العلوم الجيولوجية الرياضية: مع ملاحظات تاريخية. Springer. ص. 12. ISBN 978-3-319-57315-1. تم الاسترجاع بتاريخ 2017-10-22 .
  8. ^ "تاريخ الراديو للهواة". Luxorion . تم استرجاعه في 2011-01-19 .
  9. ^ ساركار ، تابان ك . مايلوكس، روبرت J.؛ أولينر، آرثر أ . سالازار-بالما، ماجدالينا؛ سينغوبتا، ديباك إل. (2006). تاريخ اللاسلكي . جون وايلي وأولاده . ص. 110؟. رقم ISBN 0-471-71814-9.
  10. ^ abcd Carr, Joseph J. (2002). "الفصل 3". مكونات ودوائر التردد اللاسلكي . نيونز. ISBN 978-0-7506-4844-8.
  11. ^ هاجن، جون ب. (13 نوفمبر 1996). إلكترونيات التردد اللاسلكي: الدوائر والتطبيقات. التكنولوجيا والهندسة. مطبعة جامعة كامبريدج . ص 58، س 12. رقم ISBN 978-0-52155356-8. تم الاسترجاع بتاريخ 2011-01-17 .
  12. ^ فن الإلكترونيات. مطبعة جامعة كامبريدج . 2006. ص 886. ISBN 978-0-52137095-0. تم الاسترجاع بتاريخ 2011-01-17 .
  13. ^ تيرمان، فريدريك إيمونز (1943). دليل مهندسي الراديو . نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية: ماكجرو هيل . ص 649-652.(ملاحظة: يصف إجراء التصميم للتتبع باستخدام مكثف الوسادة وفقًا لمفهوم تشيبيشيف.)
  14. ^ ab Rohde, Ulrich L.; Bucher, TTN (1988). Communications Receivers: Principles & Design . نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية: McGraw Hill . ص 44-55، 155-164. ISBN 0-07-053570-1.(ملاحظة: يناقش تتبع التردد ورفض الصورة ويتضمن تصميم مرشح RF الذي يضع أصفار الإرسال عند كل من تردد المذبذب المحلي وتردد الصورة غير المرغوب فيها.)
  15. ^ Langford-Smith, Fritz , ed. (November 1941) [1940]. Radiotron Designer's Handbook (PDF) (الطبعة الرابعة، الطبعة الثالثة). Sydney, Australia / Harrison, New Jersey, USA: Wireless Press for AWA / RCA . ص. 102. مؤرشف (PDF) من الأصل في 2021-02-03 . تم الاسترجاع في 2021-07-10 .(352 صفحة) (نُشر أيضًا باسم Radio Designer's Handbook . لندن: Wireless World، 1940.)
  16. ^ كارسون، رالف س. (1990). مفاهيم الاتصالات اللاسلكية: التناظرية . نيويورك: وايلي. ص. 326. ISBN 978-0-47162-169-0.
  17. ^ "جهاز استقبال ريجينيرودين ثلاثي الأنابيب" . تم الاسترجاع في 2018-01-27 .
  18. ^ "أنواع مرشحات البلورات". أفكار تصميم الدوائر الترددية اللاسلكية QSL . تم الاسترجاع في 17 يناير 2011 .
  19. ^ "استقبال إشارات التعديل بالسعة - فك التعديل بالتردد المتغير" (PDF) . تعليم الإنترنت في كولومبيا البريطانية. 2007-06-14 . تم الاسترجاع في 2011-01-17 .
  20. ^ "الفصل الخامس". نظرية الراديو الأساسية. دليل TSCM . تم الاسترجاع في 17 يناير 2011 .
  21. ^ كاسبركوفيتز، ولفديتريش جورج (2007) [2002]. "براءة اختراع الولايات المتحدة رقم 7227912 جهاز استقبال مع قمع تردد المرآة".
  22. ^ رايت، بيتر (1987). Spycatcher: The Candid Autobiography of a Senior Intelligence Officer . Penguin Viking . ISBN 0-670-82055-5.

قراءة إضافية

  • ويتاكر، جيري (1996). دليل الإلكترونيات . دار نشر سي آر سي . ص. 1172. رقم ISBN 0-8493-8345-5.
  • الولايات المتحدة 706740، فيسندن، ريجينالد أ. ، "الإشارات اللاسلكية"، نُشر في 28 سبتمبر 1901، وصدر في 12 أغسطس 1902 
  • الولايات المتحدة 1050441، فيسندن، ريجينالد أ. ، "جهاز الإشارات الكهربائية"، نُشر في 27 يوليو 1905، وصدر في 14 يناير 1913 
  • الولايات المتحدة 1050728، فيسندن، ريجينالد أ .، "طريقة الإشارة"، نُشرت في 21 أغسطس 1906، وصدرت في 14 يناير 1913 
  • ويتس، ألفريد ت. (1936). جهاز الاستقبال الفائق التجانس (الطبعة الثانية). لندن، المملكة المتحدة: السير إسحاق بيتمان وأولاده .
  • دوغلاس، آلان (نوفمبر 1990). "من اخترع الفوق هيتيروداين؟". وقائع نادي الراديو الأمريكي . 64 (3): 123-142.. مقالة تشرح تاريخ المخترعين المختلفين الذين عملوا على طريقة الفوق هيتروداين.
  • هوجان، جون إل. الابن (سبتمبر 1915). "تطورات جهاز الاستقبال المتغاير". وقائع مؤتمر IRE . 3 (3): 249-260. doi :10.1109/jrproc.1915.216679. S2CID  51639962.
  • تشامبيكس (مارس-أبريل 1979). "Qui a Inventé le Superhéterodyne؟". La Liaison des Transmissions (باللغة الفرنسية). 116 .
    تشامبيكس (أبريل-مايو 1979). "Qui a Inventé le Superhéterodyne؟". La Liaison des Transmissions (باللغة الفرنسية). 117 .وقد نشر بول لوت المذكرة قبل ستة أشهر من نشر ليفي؛ بينما نشر إتيان المذكرة.
  • شوتكي، والتر هـ. (أكتوبر 1926). "حول أصل طريقة التماثل الفائق". وقائع مؤتمر IRE . 14 (5): 695-698. doi :10.1109/JRPROC.1926.221074. ISSN  0731-5996. S2CID  51646766.
  • مورس، أ.م. (1925-07-31). "مطلوب". كهربائي .يصف الجهود الإنجليزية.
  • 29F(2d)953. قضية أرمسترونج ضد ليفي، تم البت فيها في 3 ديسمبر 1928 http://www.leagle.com/decision/192898229F2d953_1614/ARMSTRONG%20v.%20LEVY
  • مقدمة متعمقة حول أجهزة الاستقبال الفائقة التجانس
  • أجهزة استقبال فائقة التجانس من موقع microwaves101.com محفوظ في 2010-11-26 على موقع Wayback Machine
  • برنامج تعليمي متعدد الصفحات يصف جهاز الاستقبال الفائق التجانس وتقنيته
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Superheterodyne_receiver&oldid=1258463586"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate