Гетеродин — это частота сигнала , которая создается путем объединения или смешивания двух других частот с использованием метода обработки сигналов , называемого гетеродинированием , который был изобретен канадским изобретателем-инженером Реджинальдом Фессенденом . [1] [2] [3] Гетеродинирование используется для смещения сигналов из одного частотного диапазона в другой, а также участвует в процессах модуляции и демодуляции . [2] [4] Две входные частоты объединяются в устройстве нелинейной обработки сигналов, таком как электронная лампа , транзистор или диод , обычно называемом смесителем . [2]
В наиболее распространенном приложении два сигнала на частотах f 1 и f 2 смешиваются, создавая два новых сигнала, один из которых представляет собой сумму двух частот f 1 + f 2 , а другой - разницу между двумя частотами f 1 - ж 2 . [3] Новые частоты сигнала называются гетеродинами . Обычно требуется только один из гетеродинов, а другой сигнал фильтруется на выходе смесителя. Гетеродинные частоты связаны с явлением « биений » в акустике. [2] [5] [6]
Основное применение гетеродинного процесса находится в схеме супергетеродинного радиоприемника , который используется практически во всех современных радиоприемниках.
В 1901 году Реджинальд Фессенден продемонстрировал гетеродинный приемник с прямым преобразованием или приемник ритмов как метод создания слышимых сигналов непрерывной радиотелеграфии . [7] Приемник Фессендена не нашел большого применения из-за проблем со стабильностью гетеродина. Стабильный, но недорогой гетеродин не был доступен до тех пор, пока Ли де Форест не изобрел триодный ламповый генератор. [8] В патенте 1905 года Фессенден заявил, что стабильность частоты его гетеродина составляет одну тысячную часть. [9]
В радиотелеграфии символы текстовых сообщений преобразуются в короткие точки и длинные тире азбуки Морзе , которые передаются в виде радиосигналов. Радиотелеграфия во многом напоминала обычную телеграфию . Одной из проблем было создание передатчиков большой мощности с использованием современных технологий. Ранние передатчики были передатчиками с искровым разрядником . Механическое устройство будет производить искры с фиксированной, но слышимой скоростью; искры будут передавать энергию в резонансный контур, который затем будет звучать на желаемой частоте передачи (которая может составлять 100 кГц). Этот звон быстро затухнет, поэтому выходной сигнал передатчика будет представлять собой последовательность затухающих волн . Когда эти затухающие волны воспринимались простым детектором, оператор слышал слышимый жужжащий звук, который можно было преобразовать обратно в буквенно-цифровые символы.
С разработкой радиопередатчика с дуговым преобразователем в 1904 году для радиотелеграфии стала использоваться модуляция непрерывными волнами (CW). Сигналы CW кода Морзе не модулируются по амплитуде, а состоят из импульсов синусоидальной несущей частоты. Когда сигналы CW принимаются AM-приемником, оператор не слышит звука. Детектор прямого преобразования (гетеродинный) был изобретен для того, чтобы сделать слышимыми непрерывные радиочастотные сигналы. [10]