IF

Die Zwischenfrequenz (ZF) ist die Frequenz, auf die ein empfangenes Hochfrequenzsignal umgewandelt wird, bevor es endgültig demoduliert wird. In einem Überlagerungsempfänger empfängt die Antenne ein breites Frequenzspektrum. Eine Mischerstufe kombiniert dann das eingehende Signal mit einem Oszillatorsignal, um eine neue Frequenz zu erzeugen: die ZF. Diese liegt typischerweise im Bereich von 455 kHz bis 10,7 MHz bei AM- und UKW-Radios oder bei 36 bis 40 MHz in Fernsehempfängern. Diese Umwandlung ermöglicht es dem Empfänger, das Signal mit einer festen Frequenz zu filtern, zu verstärken und zu verarbeiten, anstatt der eingehenden Frequenz über die gesamte Senderskala zu folgen.

Der praktische Vorteil der ZF-Verarbeitung liegt in der Selektivität und Verstärkung. Anstatt teure abstimmbare Filter für jede eingehende Frequenz zu bauen, nutzt der Empfänger festgelegte ZF-Filter, die einmal optimiert und dann in dedizierten ZF-Verstärkerstufen verstärkt werden. Diese Filter unterdrücken Nachbarkanäle und reduzieren Rauschen, bevor das Signal den Detektor erreicht. Für AM-Rundfunk ist eine typische ZF von 455 kHz mit einer Bandbreite von etwa 10 kHz ausreichend, um die erforderliche Kanalentrennung bei dem Standard-Abstand von 9 kHz zwischen Sendestationen zu erreichen. UKW-Empfänger verwenden eine höhere ZF, üblicherweise 10,7 MHz, mit einer Bandbreite von 150 kHz bis 200 kHz, um die breitere Frequenzabweichung der Frequenzmodulation zu bewältigen.

Der Begriff beschreibt die Position des Signals in der Empfängerkette: nach dem ersten Empfang (HF-Stufe), aber vor der endgültigen Informationsgewinnung (Detektion). Der Lokaloszillator wird so abgestimmt, dass er einen konstanten Frequenzabstand zur eingehenden Frequenz behält. Ein auf 1000 kHz eingestellter AM-Empfänger mischt das eingehende Signal mit einem Oszillator von 1455 kHz und erzeugt dadurch immer eine ZF-Ausgabe von 455 kHz. Deshalb muss der Oszillator die eingehende Frequenz über die Senderskala verfolgen, nicht die gesamte Empfängerfront-End-Schaltung.

Moderne Anwendungen und Varianten

Während Überlagerungsempfänger in Geräten für Verbraucher seltener geworden sind, bleiben ZF-Stufen in professionellen und industriellen Funksystemen, in der Satellitenkommunikation und in der Mobilfunkinfrastruktur Standard. Software-Defined-Radio-Systeme verwenden immer noch das ZF-Konzept, allerdings kann die Umwandlung auf eine digitale Zwischenfrequenz erfolgen, die von einem DSP (Digital Signal Processor) abgetastet und verarbeitet wird. Militärische und Luft- und Raumfahrtempfänger verwenden häufig mehrere ZF-Stufen, wobei jede Stufe die Frequenz weiter reduziert, um die Filterung in jedem Schritt zu verbessern.

Probleme in der ZF-Stufe zeigen sich typischerweise als schlechte Selektivität, übermäßiges Rauschen oder schwacher Empfang. Eine fehlerhafte Abstimmung der ZF-Schaltkreise führt zu Verstärkungsverlust. Ein Durchsickern des Lokaloszillatorsignals (LO-Durchschlag) kann Störungen ausstrahlen. Bei Keramik-ZF-Filtern verursachen Alterung oder Temperaturdrift eine Verschiebung der Mittenfrequenz und beeinträchtigen die Leistung. Das Testen erfordert einen Signalgenerator und einen Empfänger, der bekannte Frequenzen einspeisen kann, sowie ein Oszilloskop oder einen Spektrumanalysator zur Messung der ZF-Ausgabe.