Super Heterodyne   슈퍼 헤테로다인

1. 슈퍼 헤테로다인 방식 (Super-Heterodyne)

  ㅇ 용어 뜻
     - 슈퍼       : 오디오신호 주파수 이상
     - 헤테로다인 : 주파수를 섞는 것(주파수 변환/믹싱)

  ㅇ 무선 수신기 구조 중의 하나
     - 반송파(Carrier) 주파수를  기저대역(Baseband) 주파수로 직접 변환하지 않고, 
     - RF 신호에서 선택된 신호대역 만을 중간단계로 IF(Intermediate Frequency) 신호로 변환한 후,
     - 다시 기저대역으로 변환하는 수신 방식

  ㅇ 응용 분야
     - AM 라디오, FM 라디오, 단파수신기, 레이더 수신기 등 대부분의 전통적 RF 수신기 구조에 적용.

  ※ 1918년 Edwin Armstrong에 의해 발명되어 근 80년간 사용되어 온, 
     - 이미 잘 검증되었고 우수한 성능을 보장


2. 슈퍼 헤테로다인 구조

     

  ※ 슈퍼 헤테로다인 수신기의 주요 구성 요소 및 역할  ☞ 슈퍼헤테로다인 구성 요소 참조


3. 슈퍼 헤테로다인 동작 단계

  ㅇ 혼합기 (Mixer)
     - 수신된 RF 신호와 국부 발진기(LO)의 신호를 혼합하여,
        . |fRF - fLO| 형태의 중간주파수(IF)를 생성

  ㅇ IF 필터
     - 중간주파수 대역에 존재하는 원하는 신호만 선택하여,
        . 고정된 대역폭의 정밀한 필터링 가능

  ㅇ 검파기 (Detector)
     - IF 신호를 기저대역(baseband)으로 변환

  ㅇ 증폭기 (Audio Amp)
     - 최종적으로 오디오 신호 등으로 복원하여 출력


4. 슈퍼 헤테로다인 방송 수신기의 기본 구성

  ㅇ 슈퍼 헤테로다인 AM 방송 수신기 기본구성
       

  ㅇ 슈퍼 헤테로다인 FM 방송 수신기 기본구성
       
     
  ※ [참고사항]  AM 방송, FM 방송에서의 주파수 관련 파라미터 例)
     - 반송파 주파수       :  (AM 방송) 540~1600 kHz, (FM 방송) 88~108 MHz
     - 채널 간격           :  (AM 방송) 10 kHz,       (FM 방송) 200 kHz
     - 중간 주파수         :  (AM 방송) 455 kHz,      (FM 방송) 10.7 MHz
     - 중간 주파수 대역폭  :  (AM 방송) 6~10 kHz,     (FM 방송) 200~250 kHz
     - 청취 가능 대역폭    :  (AM 방송) 3~5 kHz,      (FM 방송) 15 kHz


5. 슈퍼 헤테로다인의 특징

  ㅇ 장점
     - 주파수 선택성 우수
        . 원하는 채널을 정밀하게 선택 가능 (고정 IF 대역 필터 사용).
        . 특히, AM 방송,FM 방송에서 방송사별 채널 선국을 위해 값비싼 BPF를 방송사별로 둘 수
          없으므로, 비교적 넓은 대역폭에 걸쳐 IF로 변환 후 원하는 정확한 채널 선택에 사용
     - 감도 및 안정성 높음
        . 고정된 IF 대역에서의 이득 제어 및 증폭이 용이함.
     - 구조적 유연성
        . 다양한 RF 주파수를 하나의 IF로 변환하여 공통 회로 사용 가능

  ㅇ 단점  :  (구조가 복잡하고, 집적화하기 어려움)
     - 다른 방식들에 비해 전력소모가 다소 많고, 면적이 증가
     - 또한, 복수 LO(Local Oscillator) 사용에 따른, 주파수 안정성 및 누설 문제
        . 통상, 2개의 LO를 사용하므로, 발진기 주파수 안정성,위상 잡음 관리가 어려움
        . 이에따라, LO 누설 및 이미지 주파수(Image Frequency) 문제가 발생하기도 함
     - 대부분 , 사용되는 BPF(Band Pass Filter)로써, SAW 필터를 사용하게 되어,
        . 비용이 비싸고, SoC(System on Chip)를 통해 단일 칩으로 구현하기가 어려움
     - 결국,
        . 다단 구조로 복잡, 고성능 외장 필터 필요, 전력 소모가 크고, 단일 칩 집적화가 어려움
     - 따라서,
        . 이동 휴대단말기 등 소형장치에서는 잘 사용되지 않음
        . 대신, 직접변환 구조(Direct Conversion, Zero IF)가 선호됨