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Amplificateur et filtre radio IF superhétérodyne

Amplificateur et filtre radio IF superhétérodyne


Les étages de fréquence intermédiaire d'une radio superhétérodyne sont ceux où l'amplification principale est fournie et où se trouve le filtrage des canaux adjacents.

De cette manière, les étages IF d'une radio superhet sont parmi les plus exigeants en termes de conception. Le gain, les performances de surcharge, le filtrage et une foule d'autres exigences sont essentiels aux performances de l'ensemble de la radio.

Choix d'étape IF

Lie tous les autres domaines d'une radio superhétérodyne, il y a beaucoup de choix pour la configuration de cette scène. Il existe de nombreux schémas différents pour les éléments FI de la radio superhétérodyne en fonction du niveau de performance requis, du coût et bien sûr des besoins opérationnels du circuit.

Une variété de choix différents sont disponibles:

  • IF à fréquence unique avec filtres accordés LC: Cette forme d'étage IF de récepteur superhétérodyne est la forme la plus basique et était traditionnellement utilisée pour de nombreuses émissions, et même certains récepteurs de communication. L'étage FI utilise une seule fréquence (très probablement 455 kHz ou environ) et les transformateurs sont accordés pour fournir le filtrage.Le circuit de la simple radio superhétérodyne montre comment cela est réalisé. Dans ce cas, le circuit collecteur du dispositif mélangeur a un transformateur IF accordé sur la fréquence intermédiaire et celui-ci transmet ensuite le signal à d'autres amplificateurs IF, chacun avec un transformateur IF accordé. Les transformateurs sont réglés pour fournir la sélectivité et la bande passante requises. Parfois, chaque transformateur IF peut être réglé sur une fréquence légèrement différente pour fournir la bande passante requise.
  • IF monofréquence avec filtre à cristal ou céramique: Les filers LC ne seront jamais en mesure de fournir une réponse de filtre extrêmement précise. Là où de meilleures réponses sont requises, des filtres en céramique ou mieux en cristal de quartz peuvent être utilisés.

    Avec les circuits intégrés de récepteur modernes, comme ceux utilisés dans les radios de diffusion produites en série, les filtres en céramique sont largement utilisés. Un seul filtre en céramique dans les étages IF du récepteur fournira une sélectivité adéquate pour la réception d'émission.

    Les radios haute performance peuvent utiliser un filtre à cristal pour donner de bien meilleures performances. mais les filtres à cristal sont plus coûteux et donc ils seront utilisés dans les radios professionnelles ou celles destinées à la radio amateur, etc.

  • Superhet de conversion multiple IF: L'un des gros problèmes de la radio superhétérodyne est celui de la réponse d'image. l'augmentation de la fréquence intermédiaire augmente la séparation de fréquence entre le FI et l'image et par conséquent de nombreux récepteurs ont besoin d'une fréquence intermédiaire aussi élevée que possible. Cependant, les FI à fréquence intermédiaire élevée peuvent causer d'autres problèmes, en particulier avec le filtrage. Pour surmonter cela, une conversion supplémentaire peut être ajoutée. De cette manière, un premier IF à fréquence intermédiaire élevée peut être utilisé pour garantir que la réponse d'image est suffisamment atténuée, et un étage suivant à une fréquence plus basse est utilisé pour fournir la sélectivité principale. Bien que les filtres en céramique et en cristal puissent être fabriqués à une fréquence beaucoup plus élevée de nos jours, il est toujours préférable de fournir le filtrage principal à une fréquence plus basse.
  • Conversion multiple IF avec filtre de toiture: Avec les étages de fréquence intermédiaire des récepteurs superhétérodynes ayant de grandes quantités de gain, il est tout à fait possible que des signaux hors canal forts provoquent une surcharge dans les étages avant le filtre principal. Étant donné que les étages IF de conversion multiples ont beaucoup plus de circuits avant le filtre principal, les signaux forts qui sont hors canal mais qui peuvent entrer dans le IF peuvent provoquer une surcharge avant d'être filtrés. Pour résoudre ce problème, un filtre connu sous le nom de filtre de toiture est ajouté au début des premières étapes du FI. Son travail n'est pas de fournir le filtrage principal, mais il est juste là pour atténuer les signaux puissants hors canal pour éviter de surcharger les étapes suivantes. Des filtres spécialisés à utiliser comme filtres de toiture IF sont disponibles pour ce type d'application.

Choix des types de filtres

Certains récepteurs radio utiliseront simplement des filtres RF dans leurs étages IF constitués des transformateurs accordés (filtres LC basés sur des condensateurs et des inductances) reliant les différents étages de fréquence intermédiaire dans les radios ou utilisés avec un IC dans la radio. D'autres récepteurs radio peuvent incorporer des filtres à cristal hautement sélectifs, tandis que d'autres peuvent utiliser des filtres mécaniques (comme ceux utilisés par la Collins Radio Company il y a quelques années) ou des filtres en céramique. Chaque récepteur radio aura ses propres exigences pour son filtre RF en fonction de la forme d'application de radiocommunications pour laquelle il sera utilisé. Le choix du filtre RF dépendra de divers paramètres, notamment le coût, la fréquence de fonctionnement et de nombreux autres éléments. Souvent, le choix du filtre RF sera un compromis, mais avec la technologie disponible aujourd'hui, des niveaux de performances très élevés peuvent être atteints.

Il existe différents types de filtres RF qui peuvent être utilisés. Les principaux types utilisés sont les suivants:

  • Circuit accordé LC: Le type de filtre LC offre des performances de base en termes de filtres qui peuvent être choisis pour les étages IF. Il est utilisé pour le réglage frontal. Il est également utilisé avec les radios superhétérodynes pour fournir la sélectivité principale où les éléments LC sont incorporés dans les transformateurs inter-étages. Il y a souvent deux ou trois étages avec des circuits accordés. En les utilisant, il est généralement possible d'obtenir une sélectivité suffisante pour une radio AM ou VHF FM à ondes moyennes.

    Les filtres LC peuvent également être utilisés en conjonction avec d'autres formes de filtre de qualité supérieure. Dans ces circonstances, le filtre LC fournira une large sélectivité uniquement en plus de toute fonction d'adaptation d'impédance des différents circuits.

    Lors de l'utilisation d'un étage IF à puce unique ou d'une radio de diffusion, un seul circuit syntonisé LC peut être utilisé en fonction du particulier.

    Un des avantages de ce type de filtre est qu'il est relativement bon marché, bien que le coût de fabrication des bobines ou des transformateurs puisse être plus élevé que certaines autres formes de filtre.

  • Filtre en cristal: Ce type de filtre est un filtre à fréquence fixe uniquement et souvent utilisé dans les étages IF des récepteurs superhétérodynes haute performance, mais il offre des degrés de sélectivité très élevés reposant sur l'utilisation de cristaux de quartz qui offrent des niveaux de Q de plus de 10000 à 100 000. Cependant, ils sont coûteux car ils nécessitent des méthodes de fabrication rigoureuses. Ils sont également plus grands que certaines autres formes de filtre.
  • Filtre à cristal monolithique: Cette forme de filtre est un filtre à cristal qui a été efficacement intégré sur une seule plaquette de quartz. Cela permet d'économiser considérablement sur la taille, bien que les coûts ne soient pas toujours nettement inférieurs à ceux des filtres utilisant des cristaux discrets.
  • Filtre en céramique: Les filtres en céramique utilisent le même principe piézoélectrique - que les cristaux de quartz utilisent. Cependant, il est possible de les fabriquer à très bon marché, bien que, évidemment, pas avec les mêmes niveaux de performances que les filtres à cristal. Les filtres céramiques sont largement utilisés en conjonction avec les bandes IF de circuit intégré pour les récepteurs de diffusion et les téléviseurs commerciaux. Ne nécessitant aucun transformateur, ils sont beaucoup moins chers à fabriquer que les filtres réglés par transformateur à base de LC.
  • Filtre mécanique: Le filtre mécanique est un type de filtre pour les cerfs IF des récepteurs superhets qui a été largement utilisé dans les années 1960 et au début des années 1970 offrant des niveaux de performances très élevés - comparables ou dans certains cas supérieurs à ceux offerts par les cristaux. Comme son nom l'indique, le filtre utilise des résonateurs mécaniques qui sont couplés au circuit électrique par des transducteurs piézo-électriques.

    Typiquement, ce type de filtre n'était utilisé que pour les basses fréquences, jusqu'à environ 500 kHz. Leurs principaux inconvénients étaient la taille et une tendance à dériver avec la température. De nos jours, les filtres mécaniques ne sont pas aussi largement utilisés, bien qu'ils apparaissent toujours dans certaines applications de récepteur radio.

  • Filtre de toiture: Un filtre de toiture est celui qui est placé avant les étages de gain principaux dans les étages IF d'un récepteur superhétérodyne. En incorporant un filtre au début des étages de gain du récepteur, les signaux puissants hors canal peuvent être supprimés ou réduits en intensité afin qu'ils ne surchargent pas les étages ultérieurs avant le filtre principal.

    L'utilisation d'un filtre de toiture est généralement réservée aux systèmes de réception de très hautes performances où de fortes capacités de traitement du signal sont primordiales.

Le choix du type de filtre dépendra de la conception particulière du récepteur radio, de ses exigences, y compris les performances, le coût, la fréquence de fonctionnement, etc.

IF et AGC

La tension de commande de gain automatique est appliquée aux points de la chaîne d'amplificateurs IF. En règle générale, il est appliqué aux étapes antérieures du FI et réduit ainsi la probabilité de surcharge.

Cependant, il y a des considérations associées au facteur de bruit de l'ensemble du récepteur. Si la réduction de gain est appliquée trop fortement aux étages précédents uniquement, elle peut affecter le facteur de bruit, donc généralement un AGC idéal réduirait le signal légèrement plus tard dans la chaîne électronique en premier, où il n'y a pas de risque de surcharge, puis réduirait progressivement le gagner plus facilement dans la chaîne.

Les étages IF de tout récepteur sont une section clé du récepteur. La majorité du gain et la sélectivité du signal adjacent sont fournis dans ces étages, et ce sont deux des fonctions les plus importantes de tout récepteur. En conséquence, le FI doit être soigneusement conçu pour offrir des performances optimales dans toutes les conditions de signal.


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