スーパーヘテロダインラジオ

スーパーヘテロダインラジオ:高性能AM,FMラジオ

この方式のラジオは混信に強く増幅が繰り返しできるので感度がいいという特徴がある。
動作原理:次のような流れで音声信号を取り出す。


      局部発振回路(AMは455kHzだけ高い周波数を発生)
           ↑                ↓
アンテナ → 同調回路 → 高周波増幅 → 周波数変換
                            ↓
低周波増幅 ← 検波 ← 中間周波増幅 ← フィルター


局部発振回路: 同調回路と連動し,選局した周波数よりも455kHz(AMラジオ)だけ高い高周波電流を発生させる。

周波数変換: 選局した信号f0と局部発振回路の信号を合成し「うなり」を発生させる。このうなりはf0 ±455kHzとなるので元よりも低い周波数f0 -455kHz(中間周波数)を取り出すことができる。この方式により隣の放送局との「分離度」を上げ増幅がしやすくなる。
 分離度のあがる理由: 1000kHzと1010kHzの信号があったとする。この周波数の分離度は(1010 - 1000)/1000 =  0.01となる。これらの信号に900kHzの信号を混合したとする。すると,1010kHz - 900kHz = 110kHz,1000kHz - 900kHz = 100kHzに変換される。この時の分離度は (110 - 100)/100 = 0.1となり,元の分離度と比べて10倍に向上することになる。このような方法をヘテロダイン検波という。  スーパーヘテロダインは変換される周波数を常に一定(455kHz)にする。周波数を一定の中間周波数とする事で増幅回路の設計も容易になる。

フィルター:455kHzを中心とする周波数を通過させ,それ以外をカットする。これにより,混信をさらに少なくできる。

このように周波数を変換することで混信を減らすことができ,弱い信号を繰り返し増幅することが可能となる。


脚注
heterodyne:受信周波数に近い周波数を局部発信器で発生させ,両方の波をMixer回路にいれ,受信波との間に「うなり」を生じさせ検波する方法。唸り周波数が可聴周波数以上の場合をスーパーヘテロダインという。   hetero:「(接)異,他」の意味/heterodyne:うなりを出す。
Mixer回路:FETや真空管を用いた回路では,信号をFFTのG(ゲート:真空管のG)に,また局発信号をFFTのS(ソース:真空管のK)に入れることでミックスされる。
光学(レーザー)の世界にも光ヘテロダイン干渉法として応用されている。


うなり: 「うなり」は楽器の調律(チューニング)で体験できる。ギターの調律を例にする調律には通常「音叉(参照信号)」を使う。弦がゆるい状態のとき,弦の音と音叉の音は別々に聞こえる。弦を次第にきつくすると,両者の音は1つのように聞こえるが,よく聞くとその音はある周期で強弱を繰り返しているのが分かる。さらに弦をきつくすると,その強弱の周期はしだいに長くなり,やがて強弱は無くなりギターの調律が完成する。 この音の強弱を「うなり」という。このように,2つの波を重ねると「うなり」を生じ,そのうなりの周波数は2つの波の周波数の差に等しくなる。この場合,音叉の周波数は一定であるから,これを参照信号と考えると,弦の周波数はうなりの周波数,つまり音の強弱の周期から知ること(検出)ができたことになる。