「スーパーヘテロダイン受信機」の版間の差分

 

== 歴史 ==

 

アームストロングは、より高い周波数の機器の方が敵の船団をより効率的に発見できることに気づいたが、当時は「短波」<ref>当時は500kHz以上を全て「{{Lang|en|short wave}}」と称していた。</ref>の実用的な増幅器は存在しなかった。

 

 

このような洞察から、アームストロングは短波増幅問題の解決策を見出した。例えば、1500kHzの周波数を受信したい場合、発振回路（[[局部発振器]] 。略して局発と言う）を1560kHzの周波数で発振するように設定する。すると、信号の周波数は60kHzにまで下がり、高周波増幅性能が低い三極管でも容易に増幅可能となる。

 

 

アームストロングは素早く回路を実装でき、その技法は軍により迅速に採用された。しかし[[1920年代]]にラジオ放送が始まったころにはまだあまり普及していなかった。これは、発振回路に余分な[[真空管]]を必要とすることと、調整に技量を要することが足かせとなったためである。市販のラジオ受信機には、単純さと低価格で優れた[[ニュートロダイン]]という高周波増幅方式が一般に使われた。

 

== 概要 ==

 

 

受信した信号は全て[[局部発振器]]で生成された波形と[[混合器 (ヘテロダイン)|混合器]]で混合される。ユーザーは局部発振器の発振周波数 ''f''_LOを調整することで選局を行う。混合器では、局部発振信号と受信信号群が混合され、''f''の信号は|''f''-''f''_LO|=''f''_IFと''f''+''f''_LOに変換される。変換された信号のうち、''f''_IFの信号のみがフィルタをパスし、増幅され、[[復調]]され、元の音声信号に戻される。''f''+''f''_LOの信号のほうは、フィルタがあればフィルタをパスせず、中間周波増幅段は''f''_IFの信号のみを選択的に増幅するようになっているので十分に低減される。

 

== 上側と下側 ==

中間周波数 ''f''_IFがいくつになるかは、局発周波数 ''f''_LOが受信信号の周波数 ''f''よりどれだけ高いかあるいは低いかに依存する。いずれの場合も中間周波数は|''f''_LO-''f''|となる。従って、中間周波数が ''f''_IFになる、局発周波数 ''f''_LOには、''f''_LO=''f''+''f''_IFと''f''_LO=''f''-''f''_IFの2つがある。<!--[[#影像周波数|影像周波数]]の信号の混じり込みを防ぐには、混合器を通す前に影像周波数の信号をフィルタなどで十分に低減する必要がある。--><!-- ← 修正してたらいらなくなった、というかやっぱたぶん和の成分のことを間違って影像と言っている -->''f''_LOが受信周波数よりも高い''f''+''f''_IFのほうを'''上側ヘテロダイン'''またはハイ・サイド・インジェクション<ref>{{Lang-en-short|high side injection}}</ref>という。逆を'''下側ヘテロダイン'''またはロー・サイド・インジェクション<ref>{{Lang-en-short|low side injection}}</ref>という。上側ヘテロダインでは信号の周波数成分が逆になる。実際に変化があるかどうかは、その信号の[[周波数スペクトル]]が対称性を持つかどうかに依存する。不都合な場合は、後からさらに逆にする。

 

 

== イメージ周波数 ==

原理から考えて、中間周波数 ''f''_IFの信号には、上側ヘテロダインであれば、周波数 ''f''_cの目的の信号と局発の信号を混合した信号の他に、周波数 ''f''_LO+''f''_IFの信号と局発の信号を混合した信号が混じる。

 

 

同じように、下側ヘテロダインであれば、周波数 ''f''_LO-''f''_IFの信号と局発の信号を混合した信号が混じる。

下図はスーパーヘテロダイン受信機の構成図である。実際、全ての設計でこれらの要素を全て持つとは限らないし、他の設計の複雑さも表されていないが、局部発振器と混合器の後にIF増幅器とフィルタが続く構成は全てのスーパーヘテロダイン受信機で共通である。コスト削減した設計では、局部発振器と混合器の能動部品を1つにする場合（7極周波数変換管など。なお[[トランジスタ]]ラジオでは分けないほうがふつう）がある。

 

 

この方式の利点は、回路の大部分でごく狭い範囲の周波数だけを通す点である。広範囲の周波数を扱う必要があるのは、周波数変換部より前だけである。例えば、1MHzから30MHzまで受信する場合でも、周波数変換部以降は典型的なIFである455kHzだけを扱えばよい。

スーパーヘテロダイン受信機は、周波数安定性と選択性に優れている。局部発振器による同調はフィルタによる同調よりも安定させやすく、特に[[周波数シンセサイザ]]技術を使えば安定性が増す。同じ[[Q値]]でも、IFフィルタの方がRFフィルタよりも[[通過帯域]]を狭くできる。IFを固定とすることで[[水晶発振子]]によるフィルタを使うこともでき、高度な周波数選択性を必要とする用途で活用される。

 

 

その後、IFフィルタ後のIF処理を[[ソフトウェア]]で実装した[[ソフトウェア無線]]アーキテクチャが登場した。最近ではアナログのテレビ受信機やデジタルの[[セットトップボックス]]にソフトウェア無線を使ったものも登場しつつある。[[アンテナ]]を小さなコンデンサ経由で[[集積回路]]に接続すればよく、全ての信号処理はデジタルで行われる。同様の技術は[[携帯電話]]や[[デジタルオーディオプレーヤー|MP3プレイヤー]]にFMラジオ機能を実装する際にも使われている。

 

== 脚注 ==

 

== 参考文献 ==

 

== 関連項目 ==

 

{{Commonscat|Radio electronic diagrams|ラジオエレクトロニクス}}

 

{{Normdaten}}