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Rádio Superheterodino

Informações básicas

O rádio super-heteródino foi uma das formas de rádio mais bem-sucedidas, sendo usada quase exclusivamente como topologia de design de circuitos de RF, até os últimos anos.

• Uma das formas mais comuns de receptor de rádio é o super-heterodino.

Praticamente todos os receptores de rádio bem como televisores, receptores de ondas curtas e rádios comerciais, usaram o princípio do super-heteródino como base de sua operação.
Descoberto em 1918 para superar os problemas de falta de seletividade, os projetos de super-heterodino estão no centro da tecnologia de radiocomunicação há mais de 100 anos, e apenas recentemente outras tecnologias estão assumindo o controle.
Apesar disso, o superheterodino ainda é usado em muitas aplicações e as técnicas de design de RF ainda são utilizadas em muitos projetos de radio recepção e radio comunicação.
Embora o projeto do circuito de RF no superheterodino seja mais complicado do que algumas outras formas de aparelho de rádio, oferece muitas vantagens em termos de desempenho, particularmente em seletividade.
O rádio superheterodino converte sinais em uma freqüência intermediária de frequência fixa, e isso permite remover sinais indesejados com mais eficiência do que outras formas, como os conjuntos TRF (Tuned Radio Frequency) ou mesmo rádios regenerativos que foram usados principalmente nos primeiros dias do rádio.

Aplicações e uso de rádio Superheterodino.

O Superheterodino foi usado em todas as formas de rádio universalmente, desde rádios de transmissão doméstica até walkie talkies, aparelhos de televisão, sintonizadores de alta fidelidade, rádios de comunicação profissional, estações base de satélite e muito mais.
A tecnologia, desenvolvimento e design de circuitos de RF do receptor de rádio super-heteródino pode ser rastreada até os primeiros dias do rádio.
LEIA MAIS - (História do Rádio - O inicio e seus avanços).
Reginald Fessenden notou que os sinais nos comprimentos de onda adjacentes criavam uma nota de batimento juntos.
Isto ocorre porque o oscilador local trabalha na mesma frequência da emissora recebida.
Mais tarde, durante a Primeira Guerra Mundial, começaram a ser percebidos os benefícios do uso da tecnologia de rádio e a necessidade de rádios seletivos e que proporcionassem ganho e sensibilidade suficientes.
Vários engenheiros resolveram o problema: Lucien Levy na França, Walter Schottky na Alemanha e, finalmente, o homem a quem a técnica do super-heterodino é creditada, Edwin Armstrong, que construiu o primeiro rádio Superheterodino em funcionamento.

Como funciona um Superheterodino

Os sinais de RF estão presentes na antena de um rádio receptor, o amplificador de RF juntamente com as bobinas de antena forma o conjunto sintonizado selecionando somente o sinal desejado, no nosso exemplo 1000Khz (1Mhz), e o amplifica.
O quanto este sinal será amplificado dependerá do projeto elaborado e da ação do CAG (controle automático de ganho).
O sinal na frequência de 1000 khz (1Mhz) presente na entrada no estágio de RF é enviado para o estágio misturador do rádio superheterodino.
Este sinal será mixado com o sinal proveniente do oscilador local.
No nosso exemplo, temos um canal de FI trabalhando na frequência de 455 khz.
O oscilador local terá uma freqüência diferenciada em 455 kHz, seja cima ou baixo da frequência que estamos sintonizando, no nosso exemplo, 1000 Khz.
Em Ondas médias por exemplo sintonizando 1000 Khz (1Mhz) o oscilador local deverá estar trabalhando em 1,455 Khz.
Em casos do aparelho estar operando em alta ou muito alta frequência, o oscilador local poderá estar trabalhando na frequência 455 Khz abaixo.

Veja o diagrama em blocos de um receptor de rádio superheterodino AM.

Exemplo:

Vamos supor o receptor recebendo o sinal de uma emissora que opera na frequência de 1000 Khz, neste caso o oscilador local deverá estar oscilando em 1000 + 455 = 1455 Khz
Ao sintonizar outra emissora acima ou abaixo, o oscilador local tambem acompanha, isso acontece porque o capacitor variavel de sintonia de antena (RF) e oscilador é conjugado mecanicamente em um mesmo eixo.
Alguns modelos de rádios profissionais são sofisticados e podem usar capacitores variaveis de 1, 2, 3, 4 ou mais seções Com os dois sinais na valvula misturadora (mixer), teremos na saída quatro sinais.
° freqüência do Oscilador Local (OL)
° freqüência sintonizada
° freqüência sintonizada + a freqüência do oscilador local (OL)
° freqüência sintonizada - a freqüência do oscilador local.

Amplificador de FI

O amplificador de FI irá filtrar estes sinais só deixando passar a FI, ao mesmo tempo aumentará ou redurirá o ganho de sinal nas etapas amplificadora de acordo com o controle automatico de ganho (CAG).

CAG - CAV - (Controle Automático de Ganho - Controle automatico de volume)

O CAG retira uma amostra do sinal detectado, através de um filtro formado por uma constante RC e comanda o ganho dos estágios de FI e amplificador de RF.
Este circuito é necessário para que possamos receber qualquer estação, tenha ela um sinal forte ou fraco, com a mesma intensidade de volume (dentro de certos limites é lógico).
A partir do sinal de recepção cria uma tensão que irá aumentar ou diminuir o ganho do rádio.
Normalmente a entrada deste circuito está ligado com o detetor ou entre o detetor e o pré-amplificador de áudio.
É formado por capacitores eletrolíticos e resistores formando um filtro RC e comandam o ganho do amplificador de RF e, normalmente, do primeiro estágio amplificador de FI.

Amplificador de RF

O amplificador de RF amplifica o sinal suficientemente e segue para outros estágios do rádio.
Componentes comuns neste estágio: capacitor variável, bobina de antena em núcleo de ferrite, Valvulas ou Transistor amplificador e chave de onda.

O Misturador

O misturador, (Mixer), faz o batimento (mistura) da freqüência selecionada pelo amplificador de RF, com a freqüência do oscilador local, criando assim a FI, que tem o valor de 455Khz

Alguns aparelhos de rádio usam frequêcias de FIs de valores diferente. FM por exemplo, usa bobinas de FI sintonizada em 10,7 Mhz.

Na saída deste estágio teremos quatro sinais:

Abaixo um esquema elétrico de um receptor superheterodino.

° freqüência de FI (455Khz)

° freqüência do oscilador local (freqüência da estação sintonizada mais a FI)
° freqüência da estação sintonizada
° freqüência da estação desejada mais a freqüência do oscilador local

Estes sinais serão filtrados no amplificador de FI. As FIs são bobinas sintonizadas em 455Khz, isto é, filtra todas as frequências indesejaveis, permitindo a passagem somente da frêquencia que interessa, ou seja, (455 Khz).
Há também os chamados filtros cerâmicos que podem ser utilizados no lugar das bobinas.
O oscilador gera uma freqüência com um valor 455Khz maior ou menor que a freqüência que se deseja sintonizar, para que as duas entrem em batimento no misturador e seja possível gerar a FI. Esta mecanicamente ligado ao amplificador de RF através do eixo do capacitor variável. (Variavel de 02 seção em um único eixo)

Amplificador de FI

O amplificor de FI (455Khz) elimina as outras freqüências presentes na saída do misturador e as amplifica em 2 ou 3 estágios, de forma a termos uma qualidade de áudio boa e semelhante para todas as estações sintonizadas.

Detetor de envoltória

No último estágio de FI existe dois tipos de sinal.
A portadora de rádio-Frequência de 455Khz e o áudio.
O circuito detector isola estes sinais retirando do estágio de fi somente o sinal de aúdio para posterior amplificação e reprodução no alto-falante do aparelho.

Pré-amplificador

A função do pré-amplificador é elevar o sinal de áudio proveniente do detetor.

Amplificador de áudio

Este amplifica o sinal de áudio, de forma que este excite corretamente o alto falante e reproduza o som no aparelho de rádio.