Войти
Промежуточная частота от телевизора Motorola 19K1 около 1949 года. В области связи и электронная техника, промежуточная частота (IF) - это частота от до w в котором несущая сдвигается в качестве промежуточного шага в передаче или приеме. Промежуточная частота создается путем смешивания несущего сигнала с сигналом гетеродина в процессе, называемом гетеродинирование, в результате чего получается сигнал с разностью или частотой биений. Промежуточные частоты используются в супергетеродинных радиоприемниках, в которых входящий сигнал сдвигается на ПЧ для усиления перед окончательным обнаружением.
Преобразование на промежуточную частоту полезно по нескольким причинам. Когда используются несколько ступеней фильтров, все они могут быть настроены на фиксированную частоту, что упрощает их создание и настройку. Транзисторы с более низкой частотой обычно имеют более высокий коэффициент усиления, поэтому требуется меньше каскадов. На более низких фиксированных частотах проще сделать резко селективные фильтры.
Таких каскадов промежуточной частоты в супергетеродинном приемнике может быть несколько; два или три этапа называются двойным (альтернативно двойным) или тройным преобразованием соответственно.
Промежуточные частоты используются по трем основным причинам. На очень высоких (гигагерц ) частотах схема обработки сигналов работает плохо. Активные устройства, такие как транзисторы, не могут обеспечить значительное усиление (усиление ). Обычные цепи с использованием конденсаторов и катушек индуктивности должны быть заменены громоздкими высокочастотными технологиями, такими как полосковые и волноводы. Таким образом, высокочастотный сигнал преобразуется в более низкую ПЧ для более удобной обработки. Например, в спутниковых антеннах микроволновый сигнал нисходящей линии связи, принимаемый антенной, преобразуется в гораздо более низкую ПЧ на антенне, чтобы позволить относительно недорогому коаксиальному кабелю передавать сигнал на приемник внутри здания. Для передачи сигнала на исходную микроволновую частоту потребуется дорогостоящий волновод.
Вторая причина в приемниках, которые могут быть настроены на разные частоты, заключается в преобразовании различных разных частот станций в общую частоту для обработки.. Сложно построить многокаскадные усилители, фильтры и детекторы, в которых все каскады могут отслеживать настройку разных частот, но сравнительно легко построить настраиваемые осцилляторы. Супергетеродинные приемники настраиваются на разные частоты, регулируя частоту гетеродина на входном каскаде, и вся обработка после этого выполняется на той же фиксированной частоте, ПЧ. Без использования ПЧ все сложные фильтры и детекторы в радио или телевидении пришлось бы настраивать в унисон при каждом изменении частоты, как это было необходимо в ранних настроенных радиоприемниках. Более важным преимуществом является то, что он дает приемнику постоянную полосу пропускания во всем диапазоне настройки. Полоса пропускания фильтра пропорциональна его центральной частоте. В приемниках, подобных TRF, в которых фильтрация выполняется на входящей радиочастотной частоте, по мере настройки приемника на более высокие частоты его полоса пропускания увеличивается.
Основной причиной использования промежуточной частоты является повышение избирательности по частоте . В схемах связи очень распространенной задачей является разделение или извлечение сигналов или компонентов сигнала, близких по частоте. Это называется фильтрация. Некоторые примеры: выбор радиостанции среди нескольких близких по частоте или извлечение поднесущей цветности из телевизионного сигнала. При всех известных методах фильтрации ширина полосы фильтра увеличивается пропорционально частоте. Таким образом, более узкая полоса пропускания и большая избирательность могут быть достигнуты путем преобразования сигнала в более низкую ПЧ и выполнения фильтрации на этой частоте. FM и телевизионное вещание с их узкой шириной канала, а также более современные телекоммуникационные услуги, такие как сотовые телефоны и кабельное телевидение, невозможно без преобразования частоты.
Возможно, наиболее часто используемые промежуточные частоты для радиовещательных приемников составляют около 455 кГц для приемников AM и 10,7 МГц для приемников FM. В приемниках специального назначения могут использоваться другие частоты. Приемник с двойным преобразованием может иметь две промежуточные частоты: более высокую для улучшения подавления изображения и вторую, более низкую, для желаемой избирательности. Первая промежуточная частота может даже быть выше, чем входной сигнал, так что все нежелательные отклики могут быть легко отфильтрованы с помощью РЧ-каскада с фиксированной настройкой.
В цифровом приемнике аналогово-аналоговый цифровой преобразователь (АЦП) работает с низкими частотами дискретизации, поэтому для обработки входной RF должен быть смешан с IF. Промежуточная частота обычно находится в более низком частотном диапазоне по сравнению с передаваемой радиочастотной частотой. Однако выбор ПЧ больше всего зависит от доступных компонентов, таких как смеситель, фильтры, усилители и другие, которые могут работать на более низких частотах. Есть и другие факторы, влияющие на определение частоты ПЧ, поскольку более низкая ПЧ чувствительна к шуму, а более высокая ПЧ может вызывать дрожание тактовой частоты.
Современные приемники спутникового телевидения используют несколько промежуточных частот. 500 телевизионных каналов типичной системы передаются со спутника абонентам в микроволновом диапазоне Ku в двух поддиапазонах: 10,7–11,7 и 11,7–12,75 ГГц. Сигнал нисходящей линии связи принимается спутниковой тарелкой. В поле в центре антенны, называемом малошумящим блочным понижающим преобразователем (LNB), каждый блок частот преобразуется в диапазон ПЧ 950-2150 МГц двумя гетеродинами с фиксированной частотой на 9,75. и 10,6 ГГц. Один из двух блоков выбирается по управляющему сигналу от внутренней приставки, который включает один из гетеродинов. Эта ПЧ передается в здание к телевизионному приемнику по коаксиальному кабелю. В телевизионной приставке кабельной компании сигнал преобразуется в нижнюю ПЧ 480 МГц для фильтрации с помощью генератора переменной частоты. Он передается через полосовой фильтр 30 МГц, который выбирает сигнал от одного из транспондеров на спутнике, который передает несколько каналов. Дальнейшая обработка выбирает желаемый канал, демодулирует его и отправляет сигнал на телевизор.
Впервые промежуточная частота была использована в супергетеродинном радиоприемнике, изобретенном американским ученым Майором Эдвином Армстронгом в 1918 году, во время Первой мировой войны. Член Корпуса связи, Армстронг создавал радио пеленгатор для отслеживания немецких военных сигналов на очень высоких частотах от 500 до 3500 кГц. триодные ламповые усилители того времени не могли стабильно усиливать сигнал выше 500 кГц, однако было легко заставить их колебаться выше этой частоты. Решение Армстронга состояло в том, чтобы настроить трубку генератора, которая создавала бы частоту около входящего сигнала и смешивала ее с входящим сигналом в трубке «смесителя», создавая «гетеродин» или сигнал на более низкой разностной частоте, где он мог быть. усиливается легко. Например, чтобы принять сигнал на частоте 1500 кГц, гетеродин должен быть настроен на 1450 кГц. Их смешение привело к получению промежуточной частоты 50 кГц, что вполне соответствовало возможностям ламп. Название «супергетеродин» было сокращением от «сверхзвуковой гетеродин», чтобы отличить его от приемников, в которых частота гетеродина была достаточно низкой, чтобы быть непосредственно слышимой, и которые использовались для приема «непрерывных волн» (CW) азбука Морзе передачи (не речи или музыки).
После войны, в 1920 году, Армстронг продал патент на супергетеродин Westinghouse, который впоследствии продал его RCA. Повышенная сложность схемы супергетеродина по сравнению с более ранними конструкциями регенеративного или настроенного радиочастотного приемника замедлила ее использование, но преимущества промежуточной частоты для селективности и статического подавления в конечном итоге выиграли; к 1930 году большинство проданных радиоприемников были «супергероями». Во время разработки радара во время Второй мировой войны принцип супергетеродина был необходим для преобразования с понижением частоты очень высоких частот радара в промежуточные частоты. С тех пор супергетеродинный контур с его промежуточной частотой используется практически во всех радиоприемниках.
