Detta svar är inriktat på radiomottagare som AM och FM.

Om du bara är intresserad av att ta emot en signal från en station behöver du inte ha eller använda en mellanfrekvens. Du kan bygga din mottagare för att ställa in just den frekvensen - inställningen måste vara skarp - du måste avvisa alla möjliga andra källor som kan förorena den signal du vill ha.

Detta görs av en massa bandpassfilter som tillsammans har ett passband som är tillräckligt brett för att klara signalen du vill ta emot men inte så brett att det släpper andra in.

Säg nu att du ville ställa in på två stationer - måste du justera all denna filtrering för att sammanfalla med en ny station. Historiskt var radioapparater enkla och att flytta ett gäng inställda bandpassfilter till en ny mittfrekvens skulle vara svårt.

Det var mycket lättare att ha ett gäng fasta bandpassfilter som gjorde majoriteten av alla den oönskade kanalrekturen snarare än att försöka justera dem när du ställde in ratten.

Således blev super-heterodynmottagare tänkt. Det inkommande breda utbudet av många radiostationer "blandades" med en oscillator som enkelt kan ställas in med en ratt - detta gav summan och skillnadsfrekvenser och vanligtvis blev skillnadsfrekvensen den nya "önskade" frekvensen. Så för FM (88MHz till 108MHz), I.F. frekvensen blev 10,7 MHz och oscillatorn skulle (vanligtvis) vara vid 98,7 MHz för att ställa in 88 MHz-signaler och vid 118,7 MHz för att ställa in 108 MHz-signaler. stiger till 97,3 MHz för att producera samma uppsättning skillnadsfrekvenser. Kanske kan någon ändra mitt svar eller ge mig råd om detta.

Det är dock en liten sak eftersom poängen är att när du lyckades manipulera den inkommande signalens bärvågsfrekvens kan du mata resultatet genom en väl avstämd fixad uppsättning bandpassfilter innan du demodulerar.

Lite mer information om VHF FM-bandet

Den går från 88MHz till 108MHz och har en IF som är bara något större (10,7MHz) än hälften det frekvensområde som den täcker. Det finns en förnuftig anledning - om oscillatorn var exakt inställd för att plocka upp 88MHz (dvs. osc = 98,7MHz) skulle skillnadsfrekvensen den skulle producera från toppen av bandet vid 108MHz vara 9,3MHz och detta skulle vara precis utanför bandets inställningen centrerad vid 10,7 MHz och därför "avvisad".

Naturligtvis om någon började sända strax utanför FM-bandet kan du hämta detta men jag tror att lagstiftningen förhindrar detta.

Efter den senaste aktiviteten i denna fråga kom jag ihåg att det finns en annan giltig anledning att använda en mellanfrekvens. Tänk på att signalen från en antenn kan vara i storleksordningen 1 uV RMS och tänk sedan på att du förmodligen vill att radiokretsen förstärker detta till något som 1V RMS (förlåt handen vinkar) vid demodulatorn. Tja, det är en vinst på 1 miljon eller 120 dB och oavsett hur hårt du kan försöka, att ha ett kretskort med en förstärkning på 120 dB är ett recept på återkopplingskatastrof, dvs det kommer att svänga och förvandlas till en "theramin". / p>

Vad en IF får dig är ett brott i signalkedjan som förhindrar svängning. Så du kanske har 60 dB RF-förstärkning och sedan konverterar till din IF och har 60 dB IF-förstärkning - signalen i slutet av kedjan är inte längre frekvenskompatibel med vad som händer vid antennen och det finns därför ingen teramineffekt !

Vissa radioapparater kan ha två mellanfrekvenser - bara av denna anledning kan du minska RF-förstärkningen till 40 dB och varje IF-steg kan ha en förstärkning på 40 dB och NO theramin.

IF gör mottagaren både mer ekonomisk och högre kvalitet. RF-delar är svårare att tillverka och använda, och kretsarna är mer belastade med problem med avvikande kapacitans, induktans, ljud, jordslingor och störningar. Mer så ju högre frekvens. Men vi måste ha en RF-front eftersom signalen vid antennanslutningen är för svag för att göra något annat än att förstärka den. Nödvändigt men dyrt, designers vill minimera mängden RF-kretsar.

OTOH, vi vill ha bra selektivitet. Sändningar tilldelas bandbredd och flera sändare är under tryck för att pressas ihop bredvid varandra i frekvens. Vi vill ha ett platt passband för önskad frekvens och fullständig blockering av frekvenser utanför det. Perfektion är omöjligt men avvägningar kan göras för ett "tillräckligt bra" filter. Detta kräver avancerad filterdesign, inte bara en vanlig LC-avstämd krets. Även om detta kan göras i RF, kommer det i teorin i praktiken att vara knepigt och dyrt och svårt att stabilisera mot temperaturförändringar och åldrande.

Vi kan göra bättre filter som uppfyller komplexa svarkrav vid lägre frekvenser, t.ex. tiotals MHZ, eller sub-MHz. Ju lägre frekvensen är, desto lättare är det att utforma en anständig approximation till ett filter för rektangelsvar. Det visar sig att det är relativt enkelt och ekonomiskt att göra nedkonverteraren - den lokala oscillatorn och mixern. Sammantaget är systemet mest ekonomiskt med minimala RF-frontändförstärkare, en down-omvandlare och en nötkött väldesignad IF-sektion som gör all den fina filtreringen.

De viktigaste lektionspoängen är: * Ju högre frekvens, desto dyrare och besvärligare är den. * Utarbetade filterkrav (allt utöver en elementär avstämd krets) görs bäst vid lägre frekvenser

Jag tycker att det är intressant att denna designstrategi har hållit under årtionden för många olika system som använder väldigt olika tekniker. Gamla vakuumrörsradioer som liknar trämöbler på 1930-40-talet, transistorradio på 1960-talet, små mobiltelefoner och Bluetooth-enheter idag, gigantiska radioastronomiteleskop, rymdskeppstelemetri och mer.

I grund och botten är det att låta demodulationskretsen göras mycket känslig med en smal bandbredd.

Om demodulationskretsen måste vara bredband (säg, kunna arbeta för vilken frekvens som helst från 88-108 MHz i FM), skulle det vara svårt att hålla ett platt svar över hela frekvensområdet. Istället är tunern bredband och slår sedan (heterodynad) till en enda mellanfrekvens och skickas till en mycket optimerad demodulationskrets.

Tidiga radioapparater använde Tune RF-steg för att förstärka svaga radiosignaler till den punkt där en AM-"detektor" kunde konvertera dem tillbaka till ljud. Dessa TRF-radioapparater har allt från ett steg till så många som tolv steg. Ju fler steg, desto bättre mottagning för svaga signaler och desto bättre bildavvisning (avslag på närliggande frekvenser). Detta fungerade bra när det bara fanns några radiostationer men fungerade inte bra när fler stationer började tränga i luftvågorna.

En TRF-radio använder en avstämd krets vars Q för varje steg är inställd för att tillåta alla frekvenser för ljudbandbredden som används för att passera och lite förstärkning för att öka signalen till användbara nivåer. Detta hade några nackdelar som andra har påpekat och några de saknade. Om scenerna var för höga i förstärkning kan de börja svänga och radion slutar fungera. Även med gängade variabla kondensatorer var det svårt att få alla steg att hålla sig på frekvensen, så det gjordes åtgärder i vissa steg eller i alla steg för att "trimma" signalen. Det är därför bilder du ser av tidiga radioapparater hade så många knoppar. En hel del var för "trimmer" variabla kondensatorer och andra var rörförspänningsjusteringar för att ställa in förstärkningen för att förhindra feedback. Detta, som du kan föreställa dig, skulle göra inställningen i en radiostation till en ganska produktion och när den "gamla mannen i huset" skulle lyssna på radio var det en stor händelse.

Det var känt före början av 1800-talet att om två oscillatorer var nära varandra att de skulle "slå" mot varandra och producera en ny signal som i fallet med två flöjt inställda på samma tonhöjd. Detta utnyttjades på flera intressanta sätt i början av 1900-talet. Den första användningen var i en basband CW-detektor som konverterade en radiosignal till hörbart ljud mycket mer rent än barrater och andra krångliga detektorenheter. Theremin använder heterodyning av två oscillatorer där en har sin avstämningskapacitans levererad av en liten platta eller tråd och användarens hand.

Major Armstrong i USA och några andra i Europa insåg under WWI att detta kan vara utnyttjas för att göra en mottagare som bara hade några mycket höga förstärkningssteg och mycket enklare inställningsfilter. Blandarsteget skulle ta inkommande RF, heterodynta det mot den lokala oscillatorn och på grund av det icke-linjära beteendet hos mixersteget producera både en summa och en skillnadsfrekvens. Vanligtvis var det skillnadsfrekvensen som var lägre än RF eller oscillatorn som användes. Vid 1MHz är LO inställt på 1,455MHz och en signal vid 455KHz (skillnaden) och 1,91MHz (summan) produceras.

Istället för många inställda steg vars förstärkning var skräddarsydd för att förhindra svängning som deras ingångs- och utgångsfrekvenser var desamma, ett eller två steg med högre förstärkning för RF kunde följas av ett eller flera noggrant utformade steg som alla arbetade med en annan fast frekvens som inte behövde justeras.

Från en många sektionerad tuningkondensator som var mycket dyr och svår att producera behöver du bara två eller tre sektioner som blir en mycket mindre kostnad. Detta var också lättare att ställa in eftersom selektiviteten med att ha IF vid 455KHz innebar att inga radiostationer vid den frekvensen skulle existera eftersom sändningsbandet är 540KHz till 1650KHz.