Supereterodina ad uso didattico

Istituto Professionale di Stato per l'Industria e l'Artigianato
MORETTO
Via Luigi Apollonio, 21 BRESCIA
LX887 : Ricevitore Supereterodina
a cura di :
COMELLI
MONTAGNESE
VILLANI
della classe 5AI TIEE
CORSO DI LABORATORIO MISURAZIONI
a. s. 1992-93
INTRODUZIONE
SUPERETERODINA
Il circuito supereterodina, è un circuito nato per soddisfare l'esigenza di una maggiore sensibilità
nella ricerca di una stazione radio, sia in modulazione di frequenza che in modulazione di
ampiezza.
L'esigenza nasce dal fatto che una poca selettività del circuito causava, ogni volta che ci si
sintonizzava su di una data stazione, dei disturbi dovuti a stazioni che trasmettono su delle
lunghezze d'onda vicine a quelle della stazione selezionata.
Per semplificare lo studio della SUPERETERODINA, in modulazione di ampiezza, possiamo
schematizzare il circuito in esame con il seguente schema a blocchi:
.
Il segnale in radiofrequenza, presente nell'atmosfera, viene captato dall'antenna e quindi "spedito"
in ingresso ad uno stadio amplificatore, questa operazione è dovuta al fatto che il segnale, prelevato
dall'antenna, ha un'ampiezza di pochi uV e per potere estrarre la sua modulante (la componente in
bassa frequenza che contiene le informazioni), bisogna amplificare il segnale.
Nei primi ricevitori radio per aumentare la loro selettività venivano inseriti componenti reattivi
come induttanze e condensatori, in questo modo veniva ristretta la banda passante e quindi si
restringeva la possibilità di far passare le frequenze indesiderate:
.
In tal modo la curva a campana viene "tracciata" nei dintorni del valore della frequenza che si vuole
sintonizzare, eliminando così quelle indesiderate.
Basterà quindi accordare il circuito di figura in modo da farlo risonare in corrispondenza della
frequenza desiderata. Questo sistema, però, non solo non risolveva completamente il problema ma
comportava l'uso condensatori molto ingombranti e costosi; dunque viene proposta la soluzione
ETERODINA o a BATTIMENTO DI FREQUENZA.
Sapendo, dall'esperienza dei primi ricevitori, che la vicinanza di due frequenze causava un fischio,
causato dalla frequenza differenza dei segnali captati, nell'audio dell'impianto radio, si è fatto in
modo di sfruttare questa situazione, un esempio può essere il circuito sotto riportato:
Così facendo in uscita al MIXER abbiamo tre frequenze: quella dell'oscillatore, quella proveniente
dall'amplificatore selettivo e in fine quella differenza fra le due.
l'oscillatore locale è un circuito del tipo di quello disegnato in figura:
2
L'oscillatore fornisce in uscita una frequenza fissa, sempre superiore a quella selezionata, di una
quantità nota e fissa.
In poche parole se selezioniamo una frequenza di 1250 kHz, in uscita all'amplificatore selettivo in
radiofrequenza, il blocco dell'oscillatore locale avrà una frequenza di 1705 kHz e la differenza tra le
due, che è quella che interessa a noi, sarà di 455 kHz.
Infatti per la ricezione di segnali in modulazione di ampiezza il valore standard, che deve avere la
frequenza, è di 455 KHz; per le trasmissioni in modulazione di frequenza tale valore dovrà essere di
10.7 MHz, anche per quanto riguarda il campo televisivo è stato determinato un valore standard
della differenza tra le frequenze.
Quindi si tratta di convertire tutte le frequenze desiderate sul valore standard di 455 KHz; in questo
modo potranno essere realizzati degli amplificatori che verranno accordati in base alla frequenza
standard.
Ciò permette di utilizzare condensatori con una o due sezioni di cui la prima permette la
sintonizzazione sulla stazione desiderata, mentre la seconda permette di regolare le frequenze
dell'oscillatore locale.
Le bobine sono a frequenze fisse, ciò permette una selettività rigorosa ed una maggiore precisione
per quanto riguarda l'adattamento di impedenza tra le bobine stesse ed i successivi stadi
amplificatori. L'amplificatore selettivo fornisce una banda passante di larghezza 12 kHz, ristretta
rispetto a quella nelle quali avvengono le trasmissioni (da 1600 kHz a 500 kHz per la gamma delle
onde medie, e da 7000 kHz a 3000 kHz per la gamma delle onde corte) è quindi una selettività
molto rigorosa.
Quello riportato nella figura qui sotto rappresenta lo schema di funzionamento del sistema radio
ricevitore a frequenza fissa:
Sapendo tutti gli stadi selettivi accordati sulla frequenza di 455 KHz, impostando una determinata
frequenza sull'oscillatore locale, solamente la radiofrequenza di cui il circuito d'ingresso tiene in
considerazione, cioè quella che si presenta sull'antenna, ha un valore pari alla differenza fra la
frequenza dell'oscillatore e quella standard (455 KHz), ora eventuali frequenze ricevute sull'antenna
avranno battimenti diversi dai 455 KHz e quindi vengono eliminate dallo stadio selettivo.
Verificata la selettività della supereterodina e la sua efficienza si può spiegare perchè ogni
ricevitore, sia questo in AM, o in FM, o TV, funziona sul principio della conversione di frequenza.
A questo punto si può passare ad analizzare il circuito più accuratamente; il primo blocco, dello
schema rappresentato precedentemente, è un ricevitore.
Esso funziona da preamplificatore di tipo selettivo, in quanto amplifica la gamma di frequenza delle
onde medie, provenienti dall'antenna, la cui banda varia da 500 KHz a 1.6 MHz, con un escursione
di 1100 kHz.
Contemporaneamente entra in gioco l'oscillatore locale, il quale è in grado di generare, come è stato
spiegato precedentemente, una frequenza sempre superiore di 455 KHz a quella ricevuta in antenna.
Le tre frequenze, presenti sul collettore di TR1, raggiungeranno l'avvolgimento primario della
prima bobina, o trasformatore di media frequenza, MF1, accordata sui 455 KHz. Per induzione sul
secondario della MF1 passerà solo la frequenza differenza, mentre le altre due saranno bloccate
poiché esterne alla banda passante determinata dal circuito risonante.
Il segnale uscente dal secondario viene mandato in base al TR2 che permette di amplificarlo
ulteriormente e restringere la banda passante, anche questo stadio è accordato sui 455 KHz.
Tale segnale entra nel primario della MF2, per induzione passa sul secondario che lo invia alla base
del TR3, che a sua volta amplifica e restringe la banda passante di tale segnale.
3
Il successivo blocco è composto dal rivelatore; il segnale giunge da TR3 sul primario dell'MF3 che
per induzione lo invia al secondario, riducendone la banda passante, che lo trasferisce al diodo
DG2. Questo diodo è al germanio perché avendo una tensione di soglia più bassa, permette, data la
minore caduta di potenziale ai suoi capi ed un maggiore trasferimento di tensione con i blocchi
successivi. Il diodo DG2 raddrizza il segnale lasciando passare solo le semionde negative dei 455
KHz. Il condensatore C18, provvederà ad eliminare la portante, cioè il segnale di AF a 455 KHz,
facendo in modo di ottenere solo il segnale di bassa frequenza.
La resistenza R21 e il condensatore C15 costituiscono un filtro che permette di eliminare i residui
di segnale in AF dal segnale in bassa frequenza.
Il segnale modulato può essere ora applicato ai capi del potenziometro R28 che ci permetterà la
regolazione del volume, il cursore di tale potenziometro verrà collegato al piedino 3 dell'integrato
IC1, il quale lo amplificherà in potenza e permetterà così di pilotare un altoparlante.
Come è facile intuire, non tutti i segnali giungeranno con la stessa intensità, ad esempio il segnale
di una emittente locale arriverà molto più forte rispetto ad un'altra che trasmette da più lontano.
Il segnale emesso da una stazione locale potrebbe essere talmente intenso da portare in saturazione
gli stadi amplificatori di medie frequenze, questo provocherebbe una deformazione, del segnale
modulato, inaccettabile; per ovviare a questo inconveniente dovremmo fare in modo da diminuire
l'amplificazione, viceversa se il segnale arriva con debole intensità dovrà essere amplificato
maggiormente.
Questa
operazione
R11
1.3V
39K
viene
svolta
dal
ANTENNA
A
R10
controllo automatico
C4
6.8K
di guadagno, tale
R12
R13
C6
22nF
100
56K
100nF
controllo si basa sul
C1
C7 9V
C8
valore di tensione
1nF
negativa che il diodo,
100nF
22nF
L1 L2
DV1
DG2,
raddrizzerà,
MVAM115
MF1
tramite la resistenza
0.6V
TR1
R2
R22 tale tensione
68K
OAM320
BF241
B
abbasserà la tensione
ROSSA
DV2
455KHz
positiva presente sul
MVAM115
GIALLA
P1
C5
C9. Così facendo , le
R3
R1
PONT.
10nF
variazione di questa
220K
56K
TRIM.
tensione , influiscono
1K R9
sulla polarizzazione
DV3
L3 L4
del transistor stesso e
MVAM115
C2
R4
di conseguenza varia
100nF
56K
C
il suo guadagno in
OAM320
C9
R5
ROSSA
modo inversamente
10uF
47K
13V
25V
DV4
proporzionale,
alla
MVAM115
R6
100K
SINTONIA
variazione
del
R8
TRIM.
330
12.3V
R7 10K
segnale ricevuto.
POT.
DZ1
12V
0.5W
C3
470uF
25V
4
VERSO R8
VERSO R26
R20
100
9V
A
C14
100nF
R15
100
R16
39K
R19
100
C11
100nF
C24
100nF
C18
9V
MF2
455KHz
BIANCA
TR2
22nF
SPEAKER
C30
S1
ON
OFF
DEV.
6.8K
R27
100K
455KHz
NERA
25V
ACUTI
C21
S2
BASSI
DEV.
680pF
C.A.G.
R23
5.6K
220uF
C29
TBA 820S
220pF
R17 C12 C13
R18
6.8K 22nF 22nF
330
R22
13V
R21
0.4V
R14
1K
-
DG2
AA117
MF3
0.03V
C10
C25
100nF
100nF
1.1V
TR3
BF241
BF241
+
13.5V
LS
C17
100nF
2.2K
B
S4
C20
100uF
25V
C19
470uF
25V
DZ2
9.1V
0.5W
C15
10nF
R24
5.6K
VOLUME
C22
100nF
R30
R31
33
1
C26
R28
10KA
C28
220nF
100uF
25V
C
VERSO 9V
R25
C16
0.3V
10K
DG1
AA117
10uF
25V
R26
4.6K
S3
C27
S-METER
R29
DS1
10uF
DEV.
VU-METER
10K
MA
C23
1N4150
1uF
DS2
25V
1N4150
220uA
5