Supereterodina

Ricevitore a conversione supereterodina (fine anni '70)

La tecnica di conversione supereterodina è utilizzata in numerosi apparecchi ricevitori in grado di ricevere e demodulare una vasta gamma di frequenze.

Il circuito fu ideato da Lucien Levy nel 1917 ma fu brevettato da Edwin Howard Armstrong nel 1918. Questi fece sua l'idea di Levy che solo nel 1928, dopo una lunga vertenza giudiziaria, venne riconosciuto il legittimo inventore.

Funzionamento

L'utilizzo di filtri a radiofrequenza, necessari per selezionare la frequenza, in numero pari al numero di stazioni che si vogliono ricevere sarebbe antieconomico e fornirebbe un numero limitato di stazioni ricevibili.
D'altro canto sarebbe anche sconsigliabile realizzare un solo filtro a frequenza variabile che copra tutto lo spettro radio: sarebbe troppo difficile e costosa la sua realizzazione.
Sì è pensato quindi ad un sistema in grado di convertire le frequenze ricevute ad una frequenza fissa chiamata frequenza intermedia f_i alla quale operano tutti i circuiti di filtraggio e demodulazione.

Per fare questo i ricevitori supereterodina sfruttano un particolare circuito chiamato mixer. All'ingresso di questo circuito si pongono il segnale proveniente dall'antenna, che sarà processato da un filtro a RF a banda larga centrato su una frequenza $f_s$ e un segnale generato da un oscillatore locale ad una frequenza $f_L$ tale che $f_i=|f_L-f_s|$. Quando su un ricevitore supereterodina azioniamo i comandi di sintonia, quindi, andiamo a variare sia la $f_s$ del primo filtro che la $f_L$ dell'oscillatore locale per mantenere sempre verificata l'identità.

Il mixer sottrae le frequenze dei due segnali e restituisce sempre un segnale con il contenuto informativo del segnale prelevato dall'antenna ma traslato alla $f_i$. A questa frequenza opera il filtro a banda stretta che seleziona il canale desiderato e invia il segnale ai demodulatori.

Il mixer è semplicemente un circuito che opera in maniera non lineare sfruttando la distorsione da intermodulazione per produrre la componente alla frequenza differenza. In particolare si sfrutta una proprietà trigonometrica per la quale il prodotto tra due segnali sinusoidali (il segnale originale e quello dell'oscillatore di riferimento) è scomponibile nella somma di due sinusoidi, la prima con frequenza pari alla differenza dei due segnali prodotto, e la seconda con frequenza pari alla somma (Teorema di modulazione). Poiché la prima sinusoide rappresenta proprio un segnale appartenente alla banda comune questa soluzione permette proprio la traslazione voluta del segnale.

Il problema della banda immagine

In presenza di n segnali all'ingresso del blocco RF vi è la possibilità di selezionare un solo segnale, ma si dà il caso che un segnale adiacente, sotto forma di disturbo passi attraverso il filtro passa banda, anche se molto selettivo, posto nel blocco mixer. Questo evento si chiama problema della banda immagine. Ricordando che $\cos(a)*cos(b) = 1/2[\cos(a+b)+\cos(a-b)]$, otterremo due componenti per ogni segnale entrante

• una ad alta frequenza: $\cos[2\pi(f_s+f_L)t]$
• una a bassa frequenza: $\cos[2\pi(f_s-f_L)t]$

La componente ad alta frequenza verrà sicuramente filtrata, mentre per quella a bassa frequenza bisognerà tener conto del fatto che: $\cos(a)=\cos(-a)$ e quindi che $f_L-f_s$ di un segnale non voluto coincida ugualmente con la frequenza $f_i$ su cui è centrato il filtro passa banda del blocco mixer. Si renderà necessario inserire un sintonizzatore sulla frequenza $f_s$ in modo da filtrare a monte del blocco mixer le componenti che non faranno parte del segnale utile.

Voci correlate

• Demodulazione
• Ricevitore omodina
• Eterodina

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