중간 주파수

Intermediate frequency
1949년경 모토로라 19K1 TV 세트의 IF 무대

통신 및 전자공학에서 중간 주파수(IF)는 전송 또는 [1]수신의 중간 단계로서 반송파가 이동하는 주파수입니다.중간 주파수는 헤테로디닝이라고 하는 프로세스에서 반송파 신호와 로컬 오실레이터 신호를 혼합하여 생성되며, 결과적으로 차분 또는 비트 주파수로 신호가 생성됩니다.중간 주파수는 슈퍼헤테로다인 무선 수신기에서 사용되며, 최종 검출이 이루어지기 전에 수신 신호가 증폭을 위해 IF로 전환된다.

중간 주파수로 변환하는 것은 몇 가지 이유로 유용합니다.여러 단계의 필터를 사용하면 모두 고정 주파수로 설정할 수 있으므로 필터의 구축과 조정이 용이해집니다.저주파 트랜지스터는 일반적으로 이득이 높기 때문에 필요한 단계가 줄어듭니다.낮은 고정 주파수에서 엄선된 필터를 만드는 것이 더 쉽습니다.

슈퍼헤테로다인 리시버에는 이러한 중간 주파수의 여러 단계가 있을 수 있으며, 각각 2단계 또는 3단계는 2단계(대체로, 이중) 또는 3단계 변환이라고 불립니다.

정당성

중간 주파수는 세 가지 일반적인 [2][3]이유로 사용됩니다.매우 높은 주파수(기가헤르츠)에서는 신호 처리 회로의 성능이 저하됩니다.트랜지스터와 같은 액티브 디바이스는 많은 증폭(게인)[1]을 전달할 수 없습니다.캐패시터 및 인덕터를 사용하는 일반 회로는 스트립라인 및 도파관 등의 번거로운 고주파 기술로 교체해야 합니다.따라서 고주파 신호는 보다 편리한 처리를 위해 낮은 IF로 변환됩니다.예를 들어 위성접시에서 접시가 수신한 마이크로파 다운링크 신호를 접시에서 훨씬 낮은 IF로 변환하여 비교적 저렴한 동축케이블이 건물 내의 수신기에 신호를 반송할 수 있도록 한다.원래 마이크로파 주파수로 신호를 가져오려면 고가의 도파관이 필요합니다.

다른 주파수로 조정할 수 있는 수신기에서 두 번째 이유는 스테이션의 다양한 다른 주파수를 처리를 위해 공통 주파수로 변환하는 것입니다.모든 스테이지가 다른 주파수의 튜닝을 추적할 수 있는 다단 증폭기, 필터 및 검출기를 구축하는 것은 어렵지만 조정 가능한 발진기를 구축하는 것은 비교적 쉽습니다.슈퍼헤테로다인 리시버는 입력 스테이지에서 로컬 발진기의 주파수를 조정하여 다른 주파수를 튜닝하고, 그 후의 모든 처리는 동일한 고정 주파수인 IF로 실시합니다.IF를 사용하지 않을 경우, 라디오 또는 텔레비전의 모든 복잡한 필터와 검출기는 초기 튜닝된 무선 주파수 수신기(TRF)에서 필요에 따라 주파수가 변경될 때마다 일제히 튜닝되어야 합니다.보다 중요한 장점은 리시버에 튜닝 범위에 걸쳐 일정한 대역폭을 제공한다는 것입니다.필터의 대역폭은 중심 주파수에 비례합니다.수신 RF 주파수로 필터링이 실행되는 TRF 등의 리시버에서는 리시버가 높은 주파수로 튜닝되면 대역폭이 증가합니다.

중간 주파수를 사용하는 주된 이유는 주파수 [1]선택성을 향상시키기 위해서입니다.통신회로에서 매우 일반적인 작업은 주파수에 가까운 신호의 신호 또는 구성요소를 분리하거나 추출하는 것입니다.이를 필터링이라고 합니다.예를 들어 주파수가 가까운 여러 라디오 방송국을 선택하거나 TV 신호에서 크로미넌스 서브캐리어를 추출하는 것이 있습니다.기존의 모든 필터링 기술을 사용하면 주파수에 비례하여 필터의 대역폭이 증가합니다.따라서 신호를 낮은 IF로 변환하고 해당 주파수로 필터링을 수행하면 대역폭이 좁아지고 선택성이 향상됩니다.휴대 전화와 케이블 텔레비전과 같은 보다 현대적인 통신 서비스뿐만 아니라 채널 폭이 좁은 FM과 텔레비전 방송은 주파수 변환을 [4]사용하지 않고는 불가능할 것이다.

사용하다

아마도 방송 수신기에 가장 일반적으로 사용되는 중간 주파수는 AM 수신기의 경우 약 455kHz, FM 수신기의 경우 10.7MHz일 것입니다.특수 용도 수신기에서는 다른 주파수를 사용할 수 있습니다.듀얼 변환 수신기는 2개의 중간 주파수, 즉 화상 리젝션을 개선하기 위한 높은 주파수와 원하는 선택성을 위한 낮은 주파수를 가질 수 있다.제1의 중간 주파수는 입력 신호보다 높아도 좋기 때문에 모든 바람직하지 않은 응답을 고정 튜닝된 RF [5]스테이지에 의해 쉽게 걸러낼 수 있다.

디지털 리시버에서는, 아날로그/디지털 변환기(ADC)는 낮은 샘플링 레이트로 동작하기 때문에, 입력 RF 를 IF 로 혼합해 처리할 필요가 있습니다.중간 주파수는 송신된 RF 주파수에 비해 낮은 주파수 범위인 경향이 있습니다.단, IF의 선택은 믹서, 필터, 앰프, 기타 낮은 주파수로 동작할 수 있는 컴포넌트에 따라 달라집니다.IF의 판별에는 다른 요인이 있습니다.IF가 작을수록 노이즈가 발생하기 쉽고 IF가 높으면 클럭지터가 발생할 수 있기 때문입니다.

최신 위성 텔레비전 수신기는 여러 개의 중간 [6]주파수를 사용합니다.일반적인 시스템의 500개의 텔레비전 채널은 위성에서 Ku 마이크로파 대역의 가입자에게 10.7~11.75GHz의 2개의 서브밴드로 전송됩니다.다운링크 신호는 위성 안테나가 수신합니다.LNB(Low-Noise Block Down Converter)라고 불리는 접시의 포커스에 있는 박스에서 각 주파수 블록은 9.75 및 10.6GHz의 고정 주파수 로컬 발진기에 의해 950 ~ 2150MHz의 IF 범위로 변환됩니다.두 블록 중 하나는 로컬 오실레이터 중 하나를 켜는 내부 셋톱 박스의 제어 신호에 의해 선택됩니다.이 IF는 동축 케이블을 통해 건물 내부로 텔레비전 수상기로 전달됩니다.케이블 회사의 셋톱박스에서는 가변 주파수 [6]발진기에 의해 신호가 필터링을 위해 480MHz의 낮은 IF로 변환된다.이 신호는 30MHz 대역 통과 필터를 통해 전송됩니다. 이 필터는 여러 채널을 전송하는 위성 트랜스폰더 중 하나에서 신호를 선택합니다.추가 처리는 원하는 채널을 선택하여 복조하고 TV로 신호를 전송합니다.

역사

중간 주파수는 1918년 미국 과학자 에드윈 암스트롱 소령이 발명한 [7][8]슈퍼헤테로다인 라디오 수신기에 처음 사용됐다.신호군단 소속인 암스트롱은 당시 500~3500kHz의 매우 높은 주파수로 독일군 신호를 추적할 수 있는 무선 방향 탐지 장비를 만들고 있었다.그 날의 3극 진공관 증폭기는 500kHz 이상에서는 안정적으로 증폭되지 않지만, 그 주파수 이상으로 진동하는 것은 쉬웠다.암스트롱의 해결책은 들어오는 신호 근처에 주파수를 만들어 믹서 튜브에서 들어오는 신호와 혼합하여 쉽게 증폭될 수 있는 낮은 차이의 주파수로 헤테로다인 또는 신호를 만드는 것이었다.예를 들어, 1500kHz에서 신호를 수신하려면 로컬 오실레이터를 1450kHz로 조정합니다.이 두 가지를 혼합하면 50kHz의 중간 주파수가 생성되어 튜브의 능력 범위 내에 있었습니다.슈퍼헤테로다인이란 이름은 초음속 헤테로다인(superheterodyne)의 수축으로, 헤테로다인 주파수가 직접 들을 수 있을 정도로 낮고, 연속파(CW) 모스 부호 전송(음성이나 음악이 아님)을 수신하는 데 사용되는 수신기와 구별하기 위해 사용되었습니다.

전쟁이 끝난 후, 1920년 암스트롱은 슈퍼헤테로다인에 대한 특허를 웨스팅하우스에 팔았고, 웨스팅하우스는 그 특허를 RCA에 팔았다.슈퍼헤테로다인 회로의 복잡성이 이전의 재생 또는 튜닝된 무선 주파수 수신기 설계와 비교하여 사용 속도가 느려졌지만, 선택성과 정적 제거에 대한 중간 주파수의 장점이 결국 승리했습니다; 1930년까지 판매된 대부분의 무선은 '슈퍼헤드'였습니다.제2차 세계대전 당시 레이더 개발 과정에서 슈퍼헤테로다인 원리는 매우 높은 레이더 주파수를 중간 주파수로 하향 변환하는 데 필수적이었다.그 이후 슈퍼헤테로다인 회로는 중간 주파수와 함께 거의 모든 무선 수신기에 사용되고 있습니다.

예

RCA Radiola AR-812는[9] 믹서, 로컬 오실레이터, 2개의 IF 및 2개의 오디오 앰프 스테이지, 45kHz의 IF 등 6개의 트라이오드를 사용했습니다.
  • c. 20kHz[citation needed], 30kHz(A. L. M. Sowerby 및 H. B.[10] Dent), 45kHz(최초의 상용 슈퍼헤테로다인 수신기: RCA Radiola AR-812 of 1923/1924),[9] c. 50kHz,[10] c. 100kHz,[10] c. 120kHz[10])까지.
  • 110kHz는 유럽 AM 장파 방송 [1][11]수신기에서 사용되었습니다.
  • 175kHz(분말 철심 [1][11][10]도입 전 초기 광대역 및 통신 수신기)
  • 260kHz(초기 표준 브로드캐스트 [11]수신기), 250~270kHz[1]
  • 코펜하겐 주파수 할당: 415~490kHz, 510~525kHz[11]
  • AM 라디오 수신기: 450kHz, 455kHz(가장 일반적인),[11] 460kHz, 465kHz,[10] 467kHz, 475kHz 및 480kHz.[12]
  • FM 라디오 수신기: 262kHz(구차 라디오),[8] 455kHz, 1.6MHz, 5.5MHz, 10.7MHz(가장 일반),[11] 10.8MHz,[13] 11.2MHz, 11.7MHz, 13.4MHz.[14]이중 변환 슈퍼헤테로다인 수신기에서는 종종 10.7MHz의 첫 번째 중간 주파수와 470kHz(DYNAS의[15] 경우 700kHz)의 두 번째 중간 주파수가 사용됩니다.경찰 스캐너 수신기, 하이엔드 통신 수신기 및 많은 포인트 투 포인트 마이크로파 시스템에 사용되는 트리플 변환 설계가 있습니다.최신 DSP 칩 컨슈머 라디오는 FM에 128kHz의 'low-IF'를 사용하는 경우가 많습니다.
  • 협대역 FM 수신기: 455kHz(일반),[11][16] 470kHz[16]
  • 단파 리시버: [11]1.6MHz, 1.6~3.[1]0MHz, 4.3MHz(40~50MHz 전용 리시버).[11]이중 변환 슈퍼헤테로다인 리시버에서는 3.0MHz의 제1 중간 주파수와 [1]465kHz의 제2 IF를 조합하는 경우가 있습니다.
  • 시스템 M을 사용하는 아날로그 텔레비전 수상기: 41.25MHz(오디오) 및 45.75MHz(비디오).채널은 반송파 간 시스템의 변환 프로세스에서 뒤집히기 때문에 오디오 IF는 비디오 IF보다 낮습니다.또한 오디오 로컬 오실레이터는 없습니다.삽입된 비디오 캐리어가 그 목적을 수행합니다.
  • 시스템 B 및 유사한 시스템을 사용하는 아날로그 텔레비전 수신기: 청각의 경우 33.4MHz, 시각 신호의 경우 38.9MHz.(주파수 변환에 대한 설명은 시스템M과 동일합니다).
  • 위성 업링크 다운링크 기기: 70MHz, 950~1450MHz(L밴드) 다운링크 최초 IF.
  • 지상 마이크로파 기기: 250MHz, 70MHz 또는 75MHz.
  • 레이더: 30MHz
  • RF 테스트 기기: 310.7MHz, 160MHz 및 21.4MHz.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c d e f g h Langford-Smith, 프리츠,(11월 1941년)[1940년]." 제15장.주파수 변환:그 Superheterodyne/ 제17장의 원리이다.중간 주파수 Amplifiers:Frequency"의 선택.Radiotron 디자이너의 핸드 북(PDF)(4인상 3판).시드니 호주/뉴저지 주, 미국:무선 프레스 Amalgamated 무선 밸브 회사 Pty.에주식 회사/RCA제조 회사, 주식 회사를 대신하여 서명함. 90, 99–100, 104명, 158–159[100,159].그 2021-02-03에 원래에서Archived(PDF).[…]그것도 이 이유는 원하는 중간 주파수는 465Kc/s[…]450–465 Kc/s의 지역에서 주파수는 매우 널리 사용되는[…]Superheterodyne 수신기, 특히 단파 통신 일을 위해 설계된, 보통, 약 1600톤에서 I.F에 대해 보다 높은 주파수다 가정할 수 있다.를 대신하여 서명함. 100, 158–159:2021-07-10 RetrievedO 3000Kc/s고, 또한 2중 주파수 변화하고 통합할 수 있다.예를 들어 수신자 처음으로 3,000Kc/s고 465Kc/s나 그 이하는 들어오는 신호가 바뀔 수 있다.[…]다양한 주파수 라디오 수신기의 I.F. 증폭기에 사용된다.110Kc/s의 주파수널리 유럽은 장파 밴드 사용 중에 사용되어 왔다.극도로 좋은 선택도지만 심각한 밴드 절단을 준다.175Kc/s의 주파수미국과 호주 모두에서 방송 밴드 접대를 위해 수 년 동안지만 단파 밴드에 대한 사용은 매우 만족스럽지 않다 사용되어 왔다.이 지역에서 250–270 Kc/s에 관한 주파수.또한 제한된 범위 내에 175와 465Kc/s 사이의 타협으로 사용되어 왔는가.이중 물결의 수신기 장착을 위한 가장 일반적인 주파수 450명 465Kcs의 사이이다.[…]과, 특히 철 알루미늄 I.F. 변압기, 이 주파수 대역은 매우 좋은 타협 사용된다.short-wave 수신기 경우 낮은 주파수에서 운영, 1,600Kc/s의 중간 주파수에 대한 의도하지 않았다.아니면 더 높은 사용할 수 있다.455Kc/s의[…]는 진동수 말이다한stanard 주파수로 노력 이 주파수 무선 전파 간섭에서 자유를 유지하기 위해 만들어진다 보편적인 회답을 얻을 있다.[…](참고 항목:Radiotron 디자이너의 핸드 북).
  2. ^ Army Technical Manual TM 11-665: C-W and A-M Radio Transmitters and Receivers. US Department of the Army. 1952. pp. 195–197.
  3. ^ Rembovsky, Anatoly; Ashikhmin, Alexander; Kozmin, Vladimir; et al. (2009). Radio Monitoring: Problems, Methods and Equipment. Springer Science and Business Media. p. 26. ISBN 978-0387981000.
  4. ^ Dixon, Robert (1998). Radio Receiver Design. CRC Press. pp. 57–61. ISBN 0-82470161-5.
  5. ^ Hayward, Wes (1977). De Maw, Doug (ed.). Solid state design for the radio amateur. American Radio Relay League. pp. 82–87.
  6. ^ a b Lundstrom, Lars-Ingemar (2006). Understanding Digital Television: An Introduction to DVB Systems with Satellite, Cable, Broadband and Terrestrial. USA: Taylor & Francis. pp. 81–83. ISBN 0-24080906-8.
  7. ^ Redford, John (February 1996). "Edwin Howard Armstrong". Doomed Engineers. John Redford's personal website. Archived from the original on 2008-05-09. Retrieved 2008-05-10.
  8. ^ a b Wiccanpiper (2004-01-08). "Superheterodyne". everything.com. Archived from the original on 2021-07-09. Retrieved 2008-05-10.
  9. ^ a b Malanowski, Gregory (2011). The Race for Wireless: How Radio Was Invented (or Discovered?). Authorhouse. p. 69. ISBN 978-1-46343750-3.
  10. ^ a b c d e f 부시는 고든(1990년).:영국 무선 산업 1924–34는 중요한 10년-역사 무선.영국 전기 학회 역사 기술 시리즈.Vol13.영국 런던:피터 매 종 회사/전기 공학과의.를 대신하여 서명함. 18–19, 78세입니다. 아이 에스비엔 0-86341-188-6.아이 에스비엔 978-0-86341-188-5.그 2021-07-11에 원래에서 Archived..(136페이지)2021-07-11 Retrieved
  11. ^ a b c d e f g h i 샌들 교수, 빌, 한센, 이안 C;(알.(1월 1960년)[1953년, 1952년, 1940년, 1935년, 1934년]."장 26.중간 주파수 Amplifiers.섹션 1.주파수 선택(ii)일반적으로 중간 주파수/ 제2절:단계 수/장 34수용했다.A-M Receivers의 유형.제2절:Superheterodyne/장 38.표, 차트와 Sundry 데이터.제4절.표준 주파수(iii)표준 중간 Frequencies".Langford-Smith에서, 프리츠(교육.).Radiotron 디자이너의 핸드 북(PDF)(4판).시드니 호주/뉴저지 주, 미국:무선 프레스 Amalgamated 무선 밸브 회사 Pty.에주식 회사/라디오 회사 아메리카의 전자 관과.를 대신하여 서명함. 1021–1022, 1226년, 1293–1295, 1361년.그 2021-07-08에 원래에서Archived(PDF)..를 대신하여 서명함. 2021-07-09 Retrieved 1021–1022, 1226년, 1361년:경험년에 대한 고려 이전에 값 대부분의 상업적인 수신자의 중간 주파수에 선택한 꽤 잘 표준화된 되었다고 말했다 외에 수에 비해 얻은 결과[…].방송 수신기의 대다수가 밴드 540–1600 Kc/s과 6–18 Mc/s, 약 455Kc/s의 i-f 일상적이다 조율한 권한입니다.110Kc/s의 주파수를 광범위하게 유럽 150–350 Kc/s의 장파 밴드 수술에 사용되어 왔다.짧은 웨이브 밴드에만 사용하기 위해 수신자가 일반적으로 40–50 Mc/s 밴드며, 88–108 Mc/s 밴드에 그들은 10.7Mc/s 이용한 4.3Mc/s i-f을 사용한다.후자의 가치 미국에서 표준과 일부 다른 국가들로, v-h-f 수신기의 채택되어 왔다.한 경우 광대역 통신 수신기에서[…]사용된다[…] 짧은 전파 수신기 1600Kc/s i-f을 이용해 일반적으로(3변압기)2단계를 사용하나 2개 이상의 단계 일반적으로 사용된다.일반적으로 사용하는 중간 주파수는 455Kc/s.이전의 수신기지만 가루 철 코어를 외모와 높은 경사 증폭기 밸브, 더 높은 중간 주파수의 사용에 대한 이전 반대 즉 보다 낮은 이익을, 개발 파기되었다 175Kc/s을 사용했다.[…]는 슈우퍼 헤테로 다인 수신기를 중간 주파수에서 운영하는 방송을 권장한다 밴드 455Kc/s의 중간 주파수를 사용합니다.이 주파수는 세계의 대부분의 국가에서 목적에 대한 명확한 채널로 지정된다.유럽의"코펜하겐 주파수 Allocations"[…]다음의 두개의 중간 주파수 대역:415–490 Kc/s과 510–525 Kc/s을 제공한다.175Kc/s의[…] 중간 주파수도 사용되는 것.미국 RTMA(REC-109-B, 1950년 3월)다음 중간 주파수 표준화하였다:[…].표준 방송 receivers—either 260또는 455Kc/s.V-H-F 방송 receivers—10.7 Mc/s.[1][2](참고 항목:Radiotron 디자이너의 핸드 북).
  12. ^ Ravalico, Domenico E. (1992). Radioelementi (in Italian). Milan, Italy: Hoepli.
  13. ^ Electra Bearcat 스캐너 라디오
  14. ^ "11. 서킷 설명-11.1.뉴 IF시스템 principle".F-91 FM/AM 디지털 신시사이저 튜너-서비스 매뉴얼(영어, 불어, 스페인어로)(PDF).일본 도쿄/롱 비치, USA:파이오니어 전자 공사1987년 8월.를 대신하여 서명함. 35–38[37–38].주문 번호 ARP1465.그 2021-04-11에 원래에서Archived(PDF)..p. 37:[…]믹서를 그렇게 입력이 FM신호 VCO에 의해 다중 출력 주파수 변경을 수행하[…]2021-06-10 Retrieved.F-91 소개 제2만약으로 13.45 MHz. Band-pass 필터[…]한 것과 동일한 좁은 대역 폭 특성은 대역 통과 필터[…]입력 신호[…]전달을 통해 대역 필터[…]은 곱한에 의해 VCO 출력에서 믹서[…]그때 change[d]기 주파수.원본 신호 주파수 변조 검파기에 의해[…]음성 출력 작업이 감지됩니다.사용에도 불구하고[…]고정된 중앙 빈도를 여과기, F-91 가변 필터로 그래서 그 중심 주파수로 입력 신호를 따르게 운영되고 있다.[…][3][4][5](440페이지의)(NB다.Pioneer Elite F-91과 매우 유사한 Pioneer Reference 디지털 신시사이저 튜너 F-717(일본에서 판매)은 1987년에 액티브 실시간 추적 시스템(ARTS)을 지원했지만 완전히 다르지만 거의 동일한 이름의 Pioneer 디지털 신시사이저 튜너 F-717 및 F-717L(국제 판매 기준)은 1987년에 판매되었습니다.지원 안 함)
  15. ^ "U4292B-FM-IF IC가 DYNAS 시스템의"(PDF)(datasheet).A1(예비 교육.).하일브론, 독일:Telefunken Semiconductors[드]/TEMIC TELEFUNKEN 마이크로 전자 회사[드].1996-08-19.그 2020-03-14에 원래에서 Archived.. 페이지의 주 1:차 라디오와 집에 수신기 애플리케이션 FM-IF의[…]시스템 대역 폭을 들고[…]실제 주파수로[6](13+1 페이지)[…]는 공명 주파수를 추적하는 재래식[…]필터에 160kHz에 비해 20kHz에[…]bandpass 필터 처리를 위해[…]DYNAS 시스템[…]2021-06-07 Retrieved.
  16. ^ a b ICS - In-Channel-Select - das Empfangssystem der Zukunft / ICS-Restsignalverstärker (product flyer and manual) (in German). Berlin, Germany: H.u.C. Elektronik / Hansen & Co. Archived from the original on 2021-06-11. Retrieved 2021-06-11. (3+7페이지, 6페이지 누락)