receptor superheterodino


Un receptor superheterodino , a menudo abreviado como superhet , es un tipo de receptor de radio que utiliza la mezcla de frecuencias para convertir una señal recibida en una frecuencia intermedia fija (IF) que se puede procesar de manera más conveniente que la frecuencia portadora original . Durante mucho tiempo se creyó que había sido inventado por el ingeniero estadounidense Edwin Armstrong , pero después de cierta controversia, la primera patente de la invención ahora se acredita al ingeniero de radio y fabricante de radio francés Lucien Lévy . [1] Prácticamente todos los receptores de radio modernos utilizan el principio superheterodino; solo aquellas radios definidas por softwareel uso de muestreo directo no lo hace.

Las primeras transmisiones de radio en código Morse se producían utilizando un alternador conectado a un espacio de chispa . La señal de salida tenía una frecuencia portadora definida por la construcción física del espacio, modulada por la señal de corriente alterna del alternador. Dado que la salida del alternador generalmente estaba en el rango audible, esto produce una señal audible modulada en amplitud (AM). Sencillos detectores de radio filtraban la portadora de alta frecuencia, dejando la modulación, que se transmitía a los auriculares del usuario como una señal audible de puntos y rayas.

En 1904, Ernst Alexanderson presentó el alternador Alexanderson , un dispositivo que producía directamente una salida de radiofrecuencia con mayor potencia y una eficiencia mucho mayor que los sistemas de vía de chispa más antiguos. Sin embargo, en contraste con el espacio de chispa, la salida del alternador era una onda portadora pura a una frecuencia seleccionada. Cuando se detectan en los receptores existentes, los puntos y rayas normalmente serían inaudibles o "supersónicos". Debido a los efectos de filtrado del receptor, estas señales generalmente producían un clic o un golpe sordo, que eran audibles pero dificultaban la determinación de puntos o rayas.

En 1905, al inventor canadiense Reginald Fessenden se le ocurrió la idea de usar dos alternadores Alexanderson que operaran en frecuencias muy próximas para transmitir dos señales, en lugar de una. El receptor recibiría entonces ambas señales y, como parte del proceso de detección, solo la frecuencia de pulsación saldría del receptor. Al seleccionar dos portadoras lo suficientemente cerca como para que la frecuencia del pulso fuera audible, el código Morse resultante podría volver a escucharse fácilmente incluso en receptores simples. Por ejemplo, si los dos alternadores operaran a frecuencias separadas por 3 kHz, la salida en los auriculares sería un tono de puntos o rayas de 3 kHz, haciéndolos fácilmente audibles.

Fessenden acuñó el término " heterodino ", que significa "generado por una diferencia" (en frecuencia), para describir este sistema. La palabra se deriva de las raíces griegas hetero- "diferente" y -dyne "poder".

El código Morse se usó ampliamente en los primeros días de la radio porque era fácil de producir y de recibir. A diferencia de las transmisiones de voz, la salida del amplificador no tenía que coincidir con la modulación de la señal original. Como resultado, podría usarse cualquier número de sistemas de amplificación simples. Un método utilizó un efecto secundario interesante de los primeros tubos amplificadores de triodo . Si tanto la placa (ánodo) como la rejilla estuvieran conectados a circuitos resonantes sintonizados a la misma frecuencia y la ganancia de etapa fuera mucho más alta que la unidad , el acoplamiento capacitivo perdido entre la rejilla y la placa haría que el amplificador entrara en oscilación.


Un receptor superheterodino de 5 tubos fabricado en Japón alrededor de 1955
Circuito de radio transistor superheterodino alrededor de 1975
Uno de los prototipos de receptores superheterodinos construidos en el laboratorio Signal Corps de Armstrong en París durante la Primera Guerra Mundial. Está construido en dos secciones, el mezclador y el oscilador local (izquierda) y tres etapas de amplificación de FI y una etapa detectora (derecha) . La frecuencia intermedia fue de 75 kHz.
El primer receptor superheterodino comercial, [3] el RCA Radiola AR-812, salió a la venta el 4 de marzo de 1924 a un precio de $286 (equivalente a $4320 en 2020). Utilizaba 6 triodos: un mezclador, un oscilador local, dos etapas de FI y dos amplificadores de audio, con una FI de 45 kHz. Fue un éxito comercial, con un mejor rendimiento que los receptores de la competencia.
El receptor de transmisión de AM superheterodino de tubo de vacío " All American Five " de la década de 1940 era barato de fabricar porque solo requería cinco tubos.
Diagrama de bloques de un receptor superheterodino típico. Las partes rojas son aquellas que manejan la señal de radiofrecuencia (RF) entrante; las verdes son partes que operan en la frecuencia intermedia (IF), mientras que las partes azules operan en la frecuencia de modulación (audio). La línea punteada indica que el oscilador local y el filtro de RF se deben sintonizar en tándem.
Cómo funciona una radio superheterodina. Los ejes horizontales son la frecuencia f . Los gráficos azules muestran los voltajes de las señales de radio en varios puntos del circuito. Los gráficos rojos muestran las funciones de transferencia de los filtros en el circuito; el grosor de las bandas rojas muestra la fracción de señal del gráfico anterior que pasa por el filtro en cada frecuencia. La señal de radio entrante de la antena (gráfico superior) consiste en la señal de radio deseada S1 más otras en diferentes frecuencias. El filtro de RF (segundo gráfico) elimina cualquier señal como S2 en la frecuencia de imagen LO  -  IF, que de otro modo pasaría por el filtro de FI e interferiría. La señal compuesta restante se aplica al mezclador junto con una señal de oscilador local ( LO ) (tercer gráfico) . En el mezclador, la señal S1 se combina con la frecuencia LO para crear un heterodino en la diferencia entre estas frecuencias, la frecuencia intermedia (IF), a la salida del mezclador (4º gráfico) . Esto pasa a través del filtro de paso de banda de FI (quinto gráfico) y se amplifica y demodula (no se muestra la demodulación). Las señales no deseadas crean heterodinos en otras frecuencias (cuarto gráfico) , que son filtrados por el filtro IF.
Diagrama de bloques del receptor superheterodino de doble conversión
Gráficos que ilustran el problema de la respuesta de imagen en un superheterodino. Los ejes horizontales son la frecuencia y los ejes verticales son el voltaje. Sin un filtro de RF adecuado, cualquier señal S2 (verde) en la frecuencia de la imagen también se heterodina a la frecuencia de FI junto con la señal de radio deseada S1 (azul) en , por lo que ambas pasan a través del filtro de FI (rojo) . Así, S2 interfiere con S1.