スーパーヘテロダインのラジオの仕組みの初歩

質問

スーパーヘテロダインのラジオでは、
アンテナで例えば1008kHzを作り出し、（共振回路使用により作り出す。この部分が同調回路ですよね？）
アンテナとバリコンを共有した発振回路で、1008kHzより455kHz高い1463kHzを作り出し（共振回路使用により）、
二つの周波数（1008kHzと1463kHz）をトランジスタに送り込み（トランジスタが周波数変換を行う混合器ですよね？）、455kHzを作り出す（共振回路を使用により）。

上記の流れで455kHzを作り出せると理解していたら良いでしょうか？

質問は、

１、トランジスタで455kHzを作り出せるけれど、スーパーヘテロダインでは総じて、トランジスタの後に共振回路があります（よね？）。
トランジスタで455kHzが作りだせているはずなのに、何故、その後に共振回路を用いるのでしょうか？
共振回路の目的は、１、位相を180度ずらす、２、目的の周波数を取り出す、と二つあると理解しておりますが、２、目的の周波数を取り出す、のために使用しているなら、トランジスタの目的（455kHzを取り出す)と重複してしまっていないでしょうか？
それとも、トランジスタでは455kHzを作りだす、共振回路では455kHzを取り出す、と目的が微妙に違うのでしょうか？

２、455kHzはラジオの周波数と音声の周波数の中間にあたるので、中間周波数と呼ばれているそうです。
ラジオは色々な周波数があると思いますが、ラジオの大まかな周波数（1000kHz以上？）と、音声信号（こちらが455kHzより低い低周波？）の間を取ったら、455kHzでしたよ、という理解でいいでしょうか？

色々と長々と質問して申し訳ありません。
よろしくお願いします。

回答No.19

中村 拓男（@tknakamuri）

余談ですが

＞https://books.google.co.jp/books?id=xqIXvGofT4sC …

で、周波数コンバーターの局発(局部発信機)を
BFO(Beat Frequency Oscillator) と紹介しているのが気になりました。

BFO は普通 SSB や CW で可聴周波数のビートを得るための発信機だと、思うのですが、
私の勘違いでしょうか？

普通局発は Local Oscillator (LO)と書くと思います。

回答No.18

中村 拓男（@tknakamuri）

＞乗算回路は、増幅度可変アンプとも言って、かなり複雑な回路になります。

そこまでは必要ありません。乗算成分が「含まれれば」よいのです。
ほしいのは変換された周波数ですから、アナログ乗算機のように作る必要は
ありません。

例えば MOS FET の2乗特性を使えば

Id = G(V1+V2)^2 = G(V1^2 + V2^2 + V1・V2) で乗算成分が得られますし、

DBM(リング変調機) みたいに、LOの周波数で入出力の接続をスイッチングするだけ
(方形波の掛け算)でも十分です。
方形波の高調波成分と入力信号によってさまざまな周波数が生まれますが、
フィルタで除去すればよいのです。

回答No.17

中村 拓男（@tknakamuri）

＞単純に2つの信号を加えているように見えるのだけれど。

あんまり実回路には強くないのですが(^^; 他励式の方はエミッタ注入だと思います。

受信信号とLOの出力の和が2個のコンデンサを介してエミッタとベースに直結されています。

この場合電圧入力になり、ベースのV-I特性は非直線なので、局発の電圧が大きければ振ればうまく
変調がかかると思います。

回答No.16

foomufoomu

うーん、この回路図（73ページの他励式コンバータ）をみると、単純に2つの信号を加えているように見えるのだけれど。。。
https://books.google.co.jp/books?id=xqIXvGofT4sC&pg=PA72&lpg=PA72&dq=%E3%81%86%E3%81%AA%E3%82%8A%E3%80%80%E5%91%A8%E6%B3%A2%E6%95%B0%E3%80%80%E5%B7%AE%E3%81%A8%E5%92%8C&source=bl&ots=DGr8r9xesY&sig=kVu2dHTtG1J7YjOAEX3sY_PcpGs&hl=ja&sa=X&ei=Wd29VMmXC6XmmAXZy4DgBw&ved=0CBwQ6AEwADgK

回路の上半分が受信波の増幅回路、下半分が発振回路、で、262.5kHzと書かれたあたりにあるコイル(トランス）が2つの信号を混合している部分。

乗算回路は、増幅度可変アンプとも言って、かなり複雑な回路になります。

なお、この73ページの一番下の図の中に書いてある「ヘテロダイン検波」はスーパーヘテロダインAM受信機とは関係ありません。(出力が可聴周波数ではない)

回答No.15

ricardo_

他の人が回答しているように、二つの信号を混ぜただけでは中間周波数は発生しません。
　乗算によって生じるのです。
　Ｃ級増幅などの歪回路に二つの信号を入れると、乗算成分が生じます。
　非直線部分が有ると、乗算成分が生じます。

　無歪増幅器に二つの信号を入れても、中間周波数は発生しません。

　ＡＭ変調は乗算回路です。５００ＫＨｚを１ＫＨｚでＡＭ変調すると、４９９ＫＨｚと５０１ＫＨｚの側帯波が生じます。
　１ＫＨｚの代わりに９５５ＫＨｚにすれば、周波数変換回路になります。
　殆ど直流の低い周波数で変調すれば、ＡＧＣ回路です。

回答No.14

中村 拓男（@tknakamuri）

＞No.10回答は、間違いは書いてないようですが、スーパーヘテロダインの原理とは関係ないし、

主旨が伝わってないようですが、要はスーパーへテロダインの「周波数変換」を「うなり」で
説明するのは誤りだということです。

ダイオード注入とか、各種トランジスタ方式とか、DBM方式とかのミキサはすべて信号の掛け算で周波数変換を
行っています。

光ヘテロダインとかなら話は別なんですが・・・

回答No.13

中村 拓男（@tknakamuri）

＞Asin(at)・Bsin(bt) = ABcos((a-b)t) - ABcos((a+b)t)

ちょっと間違ってました(^^;

Asin(at)・Bsin(bt) = (1/2)ABcos((a-b)t) - (1/2)ABcos((a+b)t)

回答No.12

foomufoomu

前の回答を書いている間に一つ回答が増えてしまったので、
前の回答に「直前の回答」と書いたのは、No.9回答のことです。
No.10回答は、間違いは書いてないようですが、スーパーヘテロダインの原理とは関係ないし、AM検波回路を考えるうえでも必要ない知識です。(AM検波回路はNo.10の原理を使っているのではない)

回答No.11

foomufoomu

＞周波数を洗練されていく場合に限り）同調と共振は同じもの
そうです。同調はラジオ的な表現、共振は物理的な表現です。

＞搬送波（1008kHz）を中心として、455kHzを下側波帯とすると、
＞搬送波を中心に上側波帯と下側波帯は対称となって存在するから、
＞上側波帯（発振回路により作りだすsin波）は、
＞1008kHz-(1008kHz-455kHz)=1561kHzではないでしょうか？

上側波帯、下側波帯というのが、何を差しているのかわかりませんが、

「うなり」は2つの波の周波数の和と差の両方の周波数の波ができますが、スーパーへテロダインでは差の波が使われます(元の信号より低い周波数を得るには差を使うしかない)、
したがって、1008kHzを455kHzに変換するには、
-1008+1436=455　(発振回路は1463kHz) または
1008-553=455　(発振回路は553kHz) の、どちらの発振回路を使ってもできます。

が、1463kHzを使うと混信する周波数数が増えるので、533kHzをつかう...だったと記憶しています。（1436kHzを使う、だったような気もしますが。）

（直前の回答では、搬送波の上側の周波数帯だけを使うような、誤った記述があります。これはSSB検波という特殊な方式の「検波回路」の役割で、スーパーヘテロダインの「発振回路」とは関係ありません。さらにSin波の上側だけを取り出すのは「AM検波回路」の働きでSSBとはまた別の話です。「うなり」でできた信号がSin波にならないというのも間違いです。）

私の回答は、他の回答とはまったく違う内容なので、これを信じるなら、他の回答は読まないようにしてください。

回答No.10

中村 拓男（@tknakamuri）

少し混乱があるように思われるので、補足します。

まず AM変調はおっしゃる通り、高周波の包絡線に音声を載せる変調方式で

例えば音声として sin波で変調すると

Asin(at)(1+Bsin(bt)) (a:高周波の角速度、b: 低周波の角速度、0< B < 1)
=Asin(at) + (AB/2)cos((a-b)t) - (AB/2)cos((a+b)t)

つまり AM変調はオフセット付の掛け算であり、3つの周波数を生み出します。

単に周波数を足して混合すると、

Asin(at) + Bsin(bt) = Asin(((a+b)/2)t + ((a-b)/2)t) + Bsin(((a+b)/2)t - ((a-b)/2)t)
=(A+B)sin(((a+b)/2)t)cos(((a-b)/2)t) + (A-B)cos(((a+b)/2)t)sin(((a-b)/2)t) +

となります。簡単のために A=B とすると

2Asin(((a+b)/2)t)cos(((a-b)/2)t)

ここで包絡線は cos(((a-b)/2)t) の部分です。周波数が差の半分ですよね。
包絡線では振幅は常に正とするので、包絡線の形は　|cos(((a-b)/2)t)|
このいびつな波の基本周波数はちょうど2つに波の周波数の差になります。

包絡線を信号処理して(検波して)差の周波数を作ることも可能ですが、
信号を足しただけでは、新しい周波数は生まれません。

一方、周波数混合の基本は、トランジスタ、ダイオードややFETなどの非線形部分を利用して作った
掛け算器で2つ信号を掛けることで

Asin(at)・Bsin(bt) = ABcos((a-b)t) - ABcos((a+b)t)

というように、掛け算では和と差の周波数がシンプルに得られます。

ここで、元々の AM波の包絡線(音声信号)を A(t)とすると、それは
周波数変換後の信号にそのまま受け継がれます。