Também chamados superheteródinos são receptores que, por suas características de sensibilidade e seletividade são os mais utilizados tanto na recepção de sinais modulados em amplitude (AM) como para outros tipos de sinais, tais como FM, SSB, etc. Na figura 1 temos o diagrama de blocos deste tipo de receptor, de que já falamos na lição anterior, e que agora vamos analisar com um pouco mais de profundidade.
Este receptor transforma os sinais das estações recebidas num sinal de frequência única que assim podem ser amplificado por circuitos de frequência fixa. Desta forma, uma vez ajustados, estes circuitos proporcionam uma amplificação de melhor qualidade.
Partindo então do ponto em que a antena intercepta os sinais de todas as frequências existentes no local em que ela se encontra, vamos ao primeiro bloco.
O Amplificador de RF
A função deste bloco é sintonizar a estação que se deseja receber e fornecer uma primeira amplificação ao sinal obtido. Encontramos neste bloco um circuito LC que pode sintonizar a estação desejada e componentes ativos de amplificação, como transistores e, nos equipamentos antigos, válvulas.
Nos circuitos mais comuns é utilizado um capacitor variável para fazer a sintonia, variando-se a frequência de ressonância do circuito LC. Nos receptores mais modernos, a sintonia pode ser feita pela variação da tensão num varicap, ou diodo de capacitância variável colocado no circuito LC.
O sinal obtido nesta etapa ainda tem a frequência original da estação sintonizada. Este sinal é aplicado à etapa seguinte.
O Conjunto Oscilador Local-Misturador
Uma característica do receptor superheteródino é a de amplificar sinais numa frequência fixa. No entanto, esses receptores devem normalmente receber sinais de estações de frequência diferentes.
Assim, a finalidade desta etapa é converter a frequência da estação que está sendo recebida para esta frequência fixa de modo que eles possam ser amplificados. Esta frequência fixa, para o qual o sinal é convertido, é denominada frequência intermediária ou FI.
Para os receptores AM, operando nas faixas de ondas médias curtas, essa frequência é padronizada em 455kHz. No entanto, encontramos em receptores antigos, outras frequências. Podemos dar como exemplo, a frequência de 915 kHz usados em receptores da Segunda Guerra Mundial.
O sinal de FI é gerado por um oscilador que opera numa frequência tal, cuja diferença em relação ao sinal recebido resulta na frequência intermediária. Essa diferença é obtida pelo fenômeno do batimento.
O batimento ocorre quando sinais de frequências diferentes se combinam resultando em sinais que são a soma e diferença das frequências, conforme mostra a figura 2.
Desta forma, o oscilador local deve acompanhar a sintonia das estações, pode deve estar em frequências diferentes quando fazemos sua sintonia.
O oscilador local pode operar ”por baixo” da faixa sintonizada, quando sua frequência é 455 kHz a menos que a estação que está sendo sintonizada ou, “por cima, quando sua frequência é 455 kHz maior que a estação sintonizada.
Quando o sinal do oscilador se combina com o da estação são geradas duas frequências: soma e diferença, A diferença é a que aproveitamos na etapa de FI. No entanto, se a frequência soma, denominada imagem, cai na faixa sintonizada, ela poderá aparecer no circuito causando problemas de interferências. A mesma estação pode ser captada em dois pontos do mostrador. Para evitar isso, a frequência imagem, conforme mostram os gráficos deve ficar sempre fora da faixa sintonizada.
Nos receptores superheteródinos temos então um capacitor variável duplo, onde uma seção sintoniza a estação, atuando sobre o circuito ressonante de entrada e a outra seção atua sobre o oscilador local, de modo a manter a diferença em 455 kHz.
No circuito mostrado na figura 3, a função de oscilador e de misturador dos sinais que gera a frequência intermediária é feita por um único bloco com um transistor. Este circuito é de um receptor comercial transistorizado antigo para AM.
Observe as linhas tracejadas que indicam que o capacitor de sintonia é duplo. N7025 é o transformador de FI, e bobina ligada a antena forma o circuito de sintonia e a bobina com os terminais 1, 2 e 3 forma o circuito oscilador.
Nos receptores com circuitos integrados modernos, o princípio de funcionamento desta etapa é o mesmo. A diferença está no fato de que os componentes principais são internos ao CI. São externos basicamente as bobinas e o capacitor variável e eventualmente alguns componentes que não podem ser integrados facilmente como, por exemplo, capacitores eletrolíticos.
Etapa de FI
Na entrada da etapa de FI o sinal de alta frequência (RF) ainda é muito fraco, necessitando de amplificação adicional. Para isso podemos ter uma ou duas etapas de amplificação.
Estas etapas seguintes são as etapas amplificadoras de frequência intermediária ou FI. Na figura 4 temos o circuito típico de uma dessas etapas usando um transistor, como a encontramos num rádio convencional de AM.
Em receptores mais modernos, esta etapa poderá estar ”embutida” num circuito integrado. Os transformadores observados no circuito são sintonizados na frequência intermediária, existindo para esta finalidade núcleos ajustáveis de ferrite.
Em receptores de telecomunicações antigos valvulados, a sintonia dos transformadores de FI era feita, em alguns casos, através de trimmers.
Com o uso de uma ou mais etapas de amplificação o sinal, não apenas tem sua intensidade aumentada, como obtém-se uma seletividade maior para o receptor.
Detector
Até este ponto do circuito temos o processamento de sinais de altas frequências que mantém a modulação em amplitude do sinal original transmitido pela estação. No entanto, é preciso extrair a componente de baixa frequência que modula este sinal, um som no caso de um rádio AM de ondas médias ou curtas, por exemplo.
Essa função é exercida pelo detector que, normalmente neste tipo de circuito é um diodo. Obtemos então um sinal que corresponde à envolvente da portadora modulada, conforme mostra a figura 5.
Neste circuito, o potenciômetro e o controle de volume. Em alguns receptores, em lugar do diodo, a própria junção base emissor de um transistor amplificador de áudio serve como detector.
Assim, temos uma etapa que ao mesmo tempo detecta e amplifica os sinais de áudio.
Controle Automático de Ganho (CAG)
Devido à problemas de propagação, eventualmente de reflexões na ionosfera que são afetadas constantemente, os sinais podem variar de intensidade ao chegar ao receptor. Nos rádios de ondas curtas isso resulta num fenômeno denominado “fading” ou desvanecimento, em que a estação aumenta e diminui de volume, parecendo ir e vir. Na prática temos três fatores influindo neste fenômeno:
- As estações não possuem a mesma potência
- Os receptores podem estar a distâncias diferentes da estação
- Influências na propagação podem ocorrer tanto pelas condições do meio como pela própria ionosfera, no caso de onda curtas ou da captação de estações distantes.
A finalidade do controle automático de ganho (CAG, também abreviado por AGC do inglês como acrônimo para Automatic Gain Control) é aumentar automaticamente a amplificação quando o sinal é fraco e reduzir quando o sinal é forte.
O circuito do CAG nada mais é do que um filtro passa-baixas que recupera o valor médio do sinal obtido depois da detecção e o aplica de volta a primeira etapa de FI de modo a alterar seu ganho, conforme mostra a figura 6.
O Amplificador de Áudio
A etapa anterior (detector) é um ponto do circuito em que deixamos de ter sinais de alta frequência (RF – FI) e passamos a ter sinais de áudio. Podemos então utilizar qualquer tipo de amplificador de baixa frequência, ou áudio, para processar o sinal, aplicando-o a um alto-falante ou fone de ouvido, se o sinal consistir em sons. A potência depende apenas da finalidade do receptor.
Na figura 7 temos uma etapa amplificadora de áudio classe B de um receptor antigo. Nos tipos mais modernos podemos encontrar etapas em simetria complementar e até mesmo com circuitos integrados.
Na figura 8 temos um circuito típico de saída complementar. Os transistores usados dependerão da tensão de alimentação e da potência de áudio desejada.
Em receptores portáteis as potências variam entre 20 mW e 2 W e para os aparelhos de som que incluem toca-CDs e FM a potência poderá chegar a várias dezenas de watts.
