Überlagerungsempfänger
Ein Überlagerungsempfänger ist ein Schaltungsprinzip für Empfänger von Hochfrequenzsignalen, bei dem das Empfangssignal nicht direkt demoduliert, sondern vorher erst auf eine oder mehrere Zwischenfrequenzen heruntergemischt wird.
Begriffe beim Super oder Superheterodyn
Empfindlichkeit: Das Eingangsignal, soll trotz des Rauschens der Empfängerstufen noch gut aufzunehmen sein - egal welche Betriebsart.
Selektivität: Nahselektion ist gleichbedeutend mit der Trennschärfe.
Eindeutigkeit: Ein Eingangssignal muss eindeutig mit der Skala oder Frequenzanzeige übereinstimmen. Im anderen Fall spricht man von Mehrdeutigkeit.
Stabilität: Das Nutzsignal soll immer gut empfangbar sein, unabhängig von thermischen und/oder elektrischen Einflüssen.
Feinabstimmung: Unabhägig der Betriebsart (UKW-Radio, SSB, CW etc.) muss eine gute Abstimmung bei gleichbleibender Selektivität gegeben sein.
Kreuzmodulation, Zustopfeffekt: Wird die Information/Modulation eines starken Nachbarsenders durch den eigentlichen empfangenen Sender übernommen, so spricht man von Kreuzmodulation. Bei getasteten HF-Trägern spricht man im selben Fall vom Zustopfeffekt.
Funktionsweise
Ein Überlagerungsempfänger (Superheterodyn-Empfänger, kurz: Super oder Superhet) benutzt als wesentliches Kennzeichen einen Mischer mit zugehörigem Oszillator und einen Zwischenfrequenzverstärker (ZF).
Das Antennensignal wird in der HF-Verstärkerstufe vorselektiert/verstärkt und der Mischstufe zugeführt. Die Mischstufe erzeugt zusammen mit der Oszillatorfrequenz(siehe VFO) die Zwischenfrequen. Man benutzt dabei die additive oder multitiplikative Mischung. Die Zwischenfrequenz wird dem ZF-Verstärker zugeführt und dann demoduliert. Nach der Demodulation kommt nur noch der NF-Verstärker.
Weiterhin besitzen diese Empfänger eine automatische Verstärkungsregelung (AGC). Die Regelspannung für die AGC wird z.B. aus dem Demodulator gewonnen den ZF-/HF-Stufen (Rückwärtsregelung) oder dem NF-Verstärker (Vorwärtsregelung) zugeführt. Mit der AGC ist es praktisch möglich schwache und starke Antennensignale in gleicher Lautstärke aufzunehmen.
Der maßgebliche Anteil an der Nahselektion und der Signalverstärkung finden in der ZF auf einer konstanten Frequenz statt. Dies erhöht die
elektrische Stabilität und die produktionstechnische Reproduzierbarkeit der Anordnung ganz entscheidend gegenüber anderen Konzepten (z.B. Geradeausempfänger, Audion). Übliche Werte für die ZF sind z.B. 10,7 MHz für UKW-Rundfunk und 455 KHz für Lang-, Mittel- und Kurzwelle. Diese Werte sind zwar nicht genormt, sondern herstellerspezifisch, aber weltweit verbreitet.
Um in einem Empfänger unterschiedliche Frequenzen empfangen zu können, wird dann eine variable Oszillatorfrequenz im Mischer derartig mit dem Eingangssignal gemischt, so dass die ZF entsteht. Diesen Vorgang nennt man auch Überlagerung. Simultan zur Oszillatorfrequenz ändert sich dann die Eingangsfrequenz.
Es wurden viele Varianten von Überlagerungs-Empfängern entwickelt, so auch Doppel- und Mehrfach-Überlagerung (bis zu 4-fach) und Mischung mit konstanter (statt variabler) Mischfrequenz, sog. Konverter (z.B. LNB in der Satellitentechnik)
Die Überlagerung (s.a. Mischer, Modulation) ist ein universelles Verfahren und kann auch in Sendern eingesetzt werden. Praktisch alle heute auf dem Markt verfügbaren drahtlosen Sende- und Empfangsgeräte arbeiten nach dem Überlagerungs-Prinzip (Radio, Funksprechgerät, Mobiltelefon, Basisstation, Relais, Fernsehen, Rundfunk, Satelliten).
Blockschaltbild eines handelsüblichen Stereo-Empfängers (Receiver) mit VCO, PLL und Microcomputersteuerung:
Blockschaltbild eines Amateurfunk-Receivers (Allmode-Receiver / Doppelsuper) mit SSB und Schmalband-FM (NFM):
Es gibt verschiedene Varianten von solchen Empfängern!
Da bei SSB der Träger unterdrückt wird muss dieser für die Demodulation wiedergewonnen werden, dies erledigt der Beat Frequency Oszillator. Dieser ist schaltbar oder regelbar für LSB und USB.
Sonstiges
Bild eines Überlagerungsempfängers:
Der UKW-Tuner (1) enthält die HF-Stufen, den Oszillator (VCO) und die Mischstufe. Dabei werden die HF-Stufen und der Oszillator über Kapazitätsdioden abgestimmt. Der Tuner besitzt u.a. einen Eingang für die Abstimmspannung, sowie einen Ausgang für die Oszillatorfrequenz (für PLL). Unter (2) sind die drei 10,7 Mhz Keramikfilter für die ZF zu sehen. Die ZF wird dem IC (3) zugeführt, welcher u.a. den FM-Demodulator enthält. Der oft verwendete 7,1 Mhz Quarz unter (4) ist für die Referenzfrequenz der PLL zuständig. Der PLL-IC (meist ein LM 7000, LM 7001) ist ein SMD-Bauteil und dadurch nicht zu sehen.