¿Por qué es superheterodyning mejor que la conversión directa?

Question

¿Cuál es la ventaja de tener la etapa adicional de SI, extra oscilador local y extra etapa de filtrado y amplificación. Parece que más de trabajo y los circuitos. Seguramente la conversión directa de banda base y la conversión intermedia a banda base son a la vez va a ir a través de la misma banda pasante del filtro al final de la misma que aísla el rango de frecuencias original?

Veo respuestas como 'permite común circuitos para ser utilizado en lugar de separar los circuitos para cada frecuencia', básicamente:

Sin el uso de un SI, todo el complejo de los filtros y de los detectores en un programa de radio o televisión tendría que ser afinadas al unísono cada vez que la frecuencia fue cambiado, como era necesario en los primeros frecuencia de radio sintonizada receptores

Pero no entiendo porque todos podrían estar atento a la señal de banda, por ejemplo, en lugar de la SI, eliminando el problema descrito.

También veo:

Para un ancho de banda más estrecho y más selectividad puede lograrse mediante la conversión de la señal a un menor SI y realizar el filtrado en esa frecuencia

Pero ¿por qué no realizar el filtrado sólo en la banda de frecuencia SI=0. Que es menor SI, a la derecha. ¿La adición de la SI de paso de banda de la etapa de mejorar la nitidez de final de ancho de banda en vez de hacer directamente?

La única desventaja que puedo entender es la pérdida del oscilador local y no que esto suceda más a frecuencias más altas? SI, podría permitir a la primera LO que oscilar mucho más lento.

Answer 1

Hay un buen número de ventajas.

Echando un vistazo a un típico superheterodinos (SI):

La señal de entrada en la entrada de RF es pequeño (tan bajas como-122dBm en algunos de banda estrecha, sistemas de voz que he trabajado - que es aproximadamente 6.3 fW)

Para amplificar una señal en un alto RF (por decir un par de GHz) es caro en comparación con el haciendo que la amplificación en una frecuencia más baja. Un par de dB de ganancia de RF es generalmente suficiente para procesar la señal hasta la etapa de IF.

El filtro de entrada de ancho de banda tiene que ser tal que sea menor que la separación entre canales (generalmente menor que el ancho de banda de salida), así es más fácil de implementar.

El rechazo de imagen ancho de banda del filtro se establece por la frecuencia del oscilador local (en RF +/- SI), de modo que la selección de un nivel relativamente bajo SI significa que el rechazo de la imagen es relativamente fácil de hacer así.

El amplificador de IF es generalmente donde la mayoría de la ganancia de la señal se realiza a un costo relativamente bajo y de baja complejidad (en comparación con la de intentar hacer las cosas que a frecuencias más altas). El filtro evita la penetración y establece el ancho de banda de señal para la información de ancho de banda.

Otra gran ventaja es que todo después de que el mezclador es fijo - no es necesario ningún ajuste durante el funcionamiento normal, que es la razón por la dinámica del alcance de la señal puede ser alto. No he mostrado el AGC (siempre presente), sino que es también una pieza fija de (dinámico) de circuitos.

Una mejora es el doble superheterodinos (2 SI las etapas) que he trabajado con decadees atrás y son todavía muy popular.

Hay receptores de conversión directa , pero sufren de una serie de cuestiones, en particular, el rango dinámico de la señal.

[Actualización]

En respuesta a la observación, no son de amplio rango dinámico la conversión directa de los receptores (una posible fuente de la lista); estos han estado alrededor por algún tiempo y se encuentran a menudo en DEG de las configuraciones.

Puramente de hardware enfoque favorece el superheterodinos.

Answer 2

Tenga en cuenta que esta respuesta está sesgada hacia analógica de la recepción de la radio. Las reglas son diferentes para el software-defined radios, y para los servicios digitales.

El mayor inconveniente para la conversión directa es la supresión de la banda lateral. Si utiliza un solo mezclador, una señal en $f_c + f_s$ es indistinguible de una señal en $f_c - f_s$, donde $f_c$ es el portador y $f_s$ es la frecuencia de la señal. Se puede mitigar este problema mucho con la cuadratura de downconversion, pero aunque es suficiente para los datos digitales de la recepción, no es lo suficientemente bueno para señales analógicas (es decir, SSB o AM).

El segundo mayor inconveniente es la cantidad de ganancia que usted necesita en una frecuencia. Los receptores necesitan una gran cantidad de ganancia, y los mezcladores son generalmente el factor limitante en alto rango dinámico. Así, desea poner todo de su ganancia después de la primera mesa, que tiende a ser el único que ve la mayoría de las señales de interferencia. Para un sensible receptor SSB esta ganancia puede ser en exceso de 120dB. Es difícil o imposible para conseguir que tanto la ganancia sin oscilante. De hecho, si nos fijamos en la radio aficionado a la literatura verás que la mayoría de la conversión directa de los receptores tienen auriculares -- hay una razón para esto.

Otros problemas son LO sangrar y la dificultad de lograr un bajo nivel de ruido, baja impedancia del amplificador en las frecuencias de audio.

Así que todos estos inconvenientes dejo con una clara ventaja a poner al menos algunos de sus filtrado y la ganancia antes de la final de la conversión de audio-una vez que se asume que ese paso es necesario, creo que las razones por las que confundir a usted de repente tiene sentido.

Answer 3

Sí, directo de la conversión de los receptores existen, pero requieren de cuidados especiales, sobre todo con ciertos tipos de modulación.

Por ejemplo, con la modulación SSB, con el fin de rechazar la banda lateral no deseada, el baseband demodulador debe ser capaz de distinguir entre la "frecuencia positiva" y "negativa frecuencia". Esto no es trivial, y sólo es realmente práctico el uso de DSP.

Del mismo modo, si usted traducir el centro de la frecuencia de FM o PM de la señal de hasta 0 Hz, nuevamente es necesario distinguir entre positivo y negativo de frecuencias para demodular correctamente.

Incluso con AM o OSD señales, donde las bandas laterales contienen información idéntica, a menos que su conversión es perfecto (tu LO que precisamente coincide con el recibido de la frecuencia portadora), distorsión o un constante tono de la AM de portadora.

Superheterodino, fue inventado en los días cuando la demodulación se realiza mediante detectores de envolvente simple, que no tenía ninguna discriminación de la frecuencia, y mucho menos distinguir entre positivo y negativo de las frecuencias. Todos selectividad tiene que ser aplicado antes de la demodulación, que vuelve a las razones por las que encontró — usted necesita filtros que puede realizar el seguimiento de la frecuencia de la portadora con ancho de banda constante, o de convertir a un fijo de frecuencia intermedia donde usted puede utilizar filtros fijos.

Answer 4

Conversión directa es conceptualmente simple, pero requiere de ingeniería considerable para hacerlo bien. Además de Dave & Tim respuestas, hay una sutil potencial pernicioso problema con la conversión directa de...

La mayoría de los mezcladores (incluso doblemente equilibrado) pérdida de oscilador local de la energía tanto de RF puerto y el puerto. Potencia de fuga hacia atrás a través del puerto de RF de la antena puede causar problemas. Incluso con un excelente equilibrio del mezclador de re-radiada Oscilador Local de la energía es a menudo mucho mayor que la de las señales entrantes.
Re-radiada L. O. puede ser modificado (fase, amplitud) y volver a entrar en la antena receptora, de nuevo en el mezclador. Mezclador de equilibrio puede verse afectado negativamente. Así, una señal de banda se genera en la salida del mezclador puerto que puede ensuciar el deseado de banda base de la señal.

Algunos de los sensores de movimiento, "error" detectores de tomar ventaja de este proceso, donde el "espurio" de banda base de la señal es el resultado deseado, lo que indica movimiento, por ejemplo.

Un receptor lineal es más a menudo de lo deseado, en el que caso de que no quieras oscilador local de la energía para encontrar su camino de regreso a la fuente de la señal. Tener una excelente mezclador de equilibrio es un inicio, añadiendo un fuerte preamplificador de RF con buena salida a la entrada de aislamiento de ayuda demasiado. Todo difícil a medida que la frecuencia aumenta.

Answer 5

Nadie ha mencionado el problema de desplazamiento de frecuencia en el mezclador etapas. El RF mezclador hace su mejor esfuerzo para que coincida con la frecuencia de la portadora, pero aún así habrá una diferencia que se traducirá en el CASO de tener un desplazamiento de la frecuencia deseada. SI una etapa con un no-cero de frecuencia central permite un PLL para ser utilizado para el seguimiento de la SI de la señal y eliminar la mayor parte de la diferencia de frecuencia.

Generalmente, es más fácil y más barato para hacer los mejores PLL en el CASO de frecuencias en lugar de RF frecuencias.

Puede utilizar dos mezcladores para convertir la señal recibida a I y Q, pero que requieren dos caras de RF de frecuencia Pll que también tiene que tener un fijo de 90 grados de diferencia de fase. Esto es algo que también es mucho más fácil y barato de hacer en CASO de frecuencias.