Superheterodyn
Englisch: superheterodyne
Verfahren in Radio- und Fernsehempfängern zur Abstimmung auf eine bestimmte Frequenz oder Empfänger, die dieses Verfahren nutzen.
Superheterodyne: Frequenzumsetzung, die Radio praktisch machte
Ein Superheterodyn-Empfänger wandelt ein eingehendes Radiosignal auf eine feste Zwischenfrequenz (ZF) um, bevor es verstärkt und demoduliert wird. Statt die Sendefrequenz direkt zu verstärken, mischt der Empfänger das eingehende Signal mit einem Lokaloszillator-Signal, um eine niedrigere, stabile Zwischenfrequenz zu erzeugen. Dieses Zwischensignal wird dann gefiltert, verstärkt und demoduliert, um das Audio- oder Datensignal zurückzugewinnen. Das Verfahren wurde zum Standard bei AM-/FM-Radio, Fernsehen und vielen Kommunikationssystemen, weil es die praktischen Probleme beim Aufbau stabiler, selektiver Verstärker mit hohem Gewinn über die breite Spanne von Sendefrequenzen löste.
Der Name stammt vom Heterodyn-Prinzip: Die Mischung zweier Frequenzen erzeugt Summen- und Differenzfrequenzen. Das Präfix "Super" unterscheidet diese Architektur von früheren, einfacheren Heterodyn-Designs, die nur eine Frequenzumsetzungsstufe verwendeten. Ein typischer AM-Empfänger könnte eine Sendefrequenz von 1 MHz auf eine ZF von 455 kHz umsetzen; ein FM-Empfänger verwendet typischerweise 10,7 MHz als ZF. Die Lokaloszillator-Frequenz wird beim Wechsel der Sender laufend abgestimmt, aber der ZF-Verstärker und die Filter bleiben auf ihrer Auslegungsfrequenz fest, was ermöglicht, sie auf hohen Gewinn und scharfe Selektivität zu optimieren.
Der Hauptvorteil liegt in der Spiegelfrequenz-Unterdrückung. Ohne die ZF-Stufe muss ein Empfänger ein breites Frequenzband verstärken und dann unerwünschte Kanäle herausfiltern. Das ist ineffizient und erzeugt Rauschen. Der Superheterodyn führt das Filtern stattdessen auf einer Zwischenfrequenz durch, wo Komponenten billiger und selektiver sein können. Der Nachteil besteht darin, dass der Lokaloszillator selbst stabil und gut abgeschirmt sein muss; jede Frequenzdrift verursacht auch Drifts bei der empfangenen Station. Moderne Designs verwenden kristallgesteuerte Oszillatoren oder in digitalen Systemen Phasenregelschleifen, um die Frequenzstabilität auf Genauigkeiten von Millionsteilen einzuhalten.
Die Architektur kommt in allen UKW- und AM-Rundfunkempfängern, Fernsehempfängern und den meisten Kommunikationsgeräten unterhalb von Mikrowellenfrequenzen vor. Selbst Satellitenempfänger und Radarsysteme nutzen Superheterodyn-Techniken, wobei sich die spezifischen Zwischenfrequenzen unterscheiden. Bei modernen softwaredefinierten Funksystemen kann der Empfänger das Signal auf einer Zwischenfrequenz digitalisieren, statt auf Basisband, und die abschließende Umsetzung und Demodulation dann in Software durchführen.