माध्यमिक आवृत्ति

संचार और इलेक्ट्रॉनिक उपकरम के अध्ययन में, इंटरमीडिएट आवृत्ति (इफ-IF) है जिसमें वाहक लहर को ट्रांसमिशन (दूरसंचार) या रिसेप्शन में मध्यवर्ती चरण के रूप में स्थानांतरित किया जाता है। इंटरमीडिएट आवृत्ति स्थानीय ऑसिलेटर संकेतों के साथ वाहक संकेतों को विषमलैंगिकता नामक प्रक्रिया में मिलाकर बनाई जाती है, जिसके परिणामस्वरूप अंतर या बीट आवृत्ति पर संकेत किया जाता है। सुपरहेटरोडाइन रिसीवर में इंटरमीडिएट आवृत्तियों का उपयोग किया जाता है, जिसमें अंतिम डिटेक्टर (रेडियो) किए जाने से पहले आने वाले संकेतों को प्रवर्धक के लिए आईएफ में स्थानांतरित कर दिया जाता है।

मध्यवर्ती आवृत्ति में रूपांतरण कई कारणों से उपयोगी होता है। जब फ़िल्टर के कई चरणों का उपयोग किया जाता है, तो वे सभी निश्चित आवृत्ति पर सेट किए जा सकते हैं, जिससे उन्हें बनाना और ट्यून करना सरल हो जाता है। इस प्रकार कम आवृत्ति ट्रांजिस्टर सामान्यतः उच्च लाभ प्राप्त करते हैं इसलिए कम चरणों की आवश्यकता होती है। कम निश्चित आवृत्तियों पर तेजी से चयनात्मक फिल्टर बनाना सरल है।

एक सुपरहेटरोडाइन अभिग्राही में मध्यवर्ती आवृत्ति के ऐसे कई चरण हो सकते हैं, दो या तीन चरणों को क्रमशः दोहरा रूपांतरण (सुपरहेट) (वैकल्पिक रूप से, दोहरा) या ट्रिपल रूपांतरण (सुपरहेट) कहा जाता है।

औचित्य
मध्यवर्ती आवृत्तियों का उपयोग तीन सामान्य कारणों से किया जाता है। बहुत उच्च (गीगाहर्ट्ज़) आवृत्तियों पर, संकेत प्रोसेसिंग सर्किट्री बुरा प्रदर्शन करती है। ट्रांजिस्टर जैसे सक्रिय उपकरण अधिक प्रवर्धन (गेन (इलेक्ट्रॉनिक्स)) प्रदान नहीं कर सकते हैं। संधारित्र और प्रारंभ करने वाला का उपयोग करने वाले साधारण परिपथ को स्ट्रिपलाइन और वेवगाइड जैसी बोझिल उच्च आवृत्ति तकनीकों से बदला जाना चाहिए। इसलिए अधिक सुविधाजनक प्रसंस्करण के लिए उच्च आवृत्ति संकेत को कम IF में परिवर्तित किया जाता है। उदाहरण के लिए, उपग्रह डिश में, डिश द्वारा प्राप्त माइक्रोवेव डाउनलिंक संकेत डिश पर बहुत कम IF में परिवर्तित हो जाता है जिससे कि अपेक्षाकृत सस्ती समाक्षीय केबल इमारत के अंदर रिसीवर तक संकेत ले जा सके। मूल माइक्रोवेव आवृत्ति पर संकेत लाने के लिए महंगे वेवगाइड की आवश्यकता होगी।

रिसीवर्स में जिन्हें विभिन्न आवृत्तियों पर ट्यून किया जा सकता है, दूसरा कारण प्रसंस्करण के लिए स्टेशनों की विभिन्न विभिन्न आवृत्तियों को सामान्य आवृत्ति में परिवर्तित करना है। मल्टीस्टेज प्रवर्धकों, इलेक्ट्रॉनिक फिल्टर और डिटेक्टर (रेडियो) का निर्माण करना कठिन है, जो सभी चरणों में विभिन्न आवृत्तियों के ट्यूनिंग को ट्रैक कर सकते हैं, लेकिन ट्यून करने योग्य इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर बनाना तुलनात्मक रूप से सरल है। सुपरहीटरोडाइन रिसीवर इनपुट चरण पर स्थानीय ऑसिलेटर की आवृत्ति को समायोजित करके विभिन्न आवृत्तियों में ट्यून करते हैं, और उसके बाद सभी प्रसंस्करण ही निश्चित आवृत्ति पर किए जाते हैं: IF का उपयोग किए बिना, रेडियो या टेलीविजन में सभी जटिल फिल्टर और डिटेक्टरों को हर बार एकसमान में ट्यून करना होगा, जैसा कि प्रारंभिक ट्यून किए ट्यून्ड रेडियो आवृत्ति रिसीवर (टीआरएफ) में आवश्यक था। अधिक महत्वपूर्ण लाभ यह है कि यह रिसीवर को इसकी ट्यूनिंग रेंज पर स्थिर बैंडविड्थ देता है। फिल्टर की बैंडविड्थ इसकी केंद्र आवृत्ति के समानुपाती होती है। टीआरएफ जैसे रिसीवर में जिसमें आने वाली आरएफ आवृत्ति पर फ़िल्टरिंग की जाती है, जैसे ही रिसीवर को उच्च आवृत्ति पर ट्यून किया जाता है, इसकी बैंडविड्थ बढ़ जाती है।

एक मध्यवर्ती आवृत्ति का उपयोग करने का मुख्य कारण आवृत्ति चयनात्मकता (रेडियो) में सुधार करना है। संचार परिपथों में, बहुत ही सामान्य कार्य संकेत के संकेतों या घटकों को अलग करना, या निकालना, आवृत्ति में साथ बंद होना है। इसे फ़िल्टर (संकेत प्रोसेसिंग) कहा जाता है। कुछ उदाहरण हैं: रेडियो स्टेशन चुनना, जो आवृत्ति में करीब हैं, या टीवी संकेत से क्रोमिनेंस सबकैरियर को निकालना पड़ता हैं। सभी ज्ञात फ़िल्टरिंग तकनीकों के साथ फ़िल्टर की बैंडविड्थ (संकेत प्रोसेसिंग) आवृत्ति के साथ आनुपातिक रूप से बढ़ जाती है। तो संकेत को कम IF में परिवर्तित करके और उस आवृत्ति पर फ़िल्टरिंग करके संकीर्ण बैंडविड्थ और अधिक चयनात्मकता प्राप्त की जा सकती है। एफएम प्रसारण और टेलीविजन प्रसारण उनकी संकीर्ण चैनल चौड़ाई के साथ-साथ सेलफोन और केबल टेलीविज़न जैसी अधिक आधुनिक दूरसंचार सेवाओं के साथ आवृत्ति रूपांतरण का उपयोग किए बिना असंभव होगा।

उपयोग करता है
शायद ब्रॉडकास्ट रिसीवर्स के लिए सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली इंटरमीडिएट आवृत्ति एएम रिसीवर्स के लिए लगभग 455 किलो हर्टज़ और एफएम रिसीवर्स के लिए 10.7 मेगा हर्टज़ है। विशेष प्रयोजन रिसीवर में अन्य आवृत्तियों का उपयोग किया जा सकता है। दोहरे रूपांतरण रिसीवर में दो मध्यवर्ती आवृत्तियाँ हो सकती हैं, वांछित चयनात्मकता के लिए छवि अस्वीकृति में सुधार करने के लिए उच्च और दूसरा, निचला सिरा होता हैं। पहली मध्यवर्ती आवृत्ति इनपुट संकेत से भी अधिक हो सकती है, जिससे कि सभी अवांछित प्रतिक्रियाओं को निश्चित-ट्यून किए गए आरएफ चरण द्वारा आसानी से फ़िल्टर किया जा सके।

एक डिजिटल रिसीवर में, एनॉलॉग से डिजिटल परिवर्तित करने वाला उपकरण (ADC) कम सैंपलिंग दरों पर कार्य करता है, इसलिए इनपुट RF को संसाधित करने के लिए IF में मिलाया जाना चाहिए। इंटरमीडिएट आवृत्ति ट्रांसमिटेड आरएफ आवृत्ति की तुलना में कम आवृत्ति रेंज की होती है। चूंकि, IF के लिए विकल्प उपलब्ध घटकों जैसे मिक्सर, फिल्टर, प्रवर्धकों और अन्य पर निर्भर हैं जो कम आवृत्ति पर कार्य कर सकते हैं। IF तय करने में अन्य कारक सम्मलित हैं, क्योंकि कम IF शोर के लिए अतिसंवेदनशील है और उच्च IF घड़ी के झटके उत्पन्न कर सकता है।

आधुनिक उपग्रह टेलीविजन रिसीवर कई मध्यवर्ती आवृत्तियों का उपयोग करते हैं। एक विशिष्ट प्रणाली के 500 टेलीविजन चैनल 10.7–11.7 और 11.7–12.75 GHz के दो उप-बैंडों में, Ku बैंड माइक्रोवेव बैंड में उपग्रह से सब्सक्राइबरों को प्रसारित किए जाते हैं। डाउनलिंक संकेत सैटेलाइट डिश द्वारा प्राप्त किया जाता है। डिश के फोकस में स्थित बॉक्स में, जिसे लो-नॉइज़ कम शोर ब्लॉक डाउन कनवर्टर (LNB) कहा जाता है, आवृत्ति के प्रत्येक ब्लॉक को 9.75 और 10.6 GHz पर दो निश्चित आवृत्ति लोकल ऑसिलेटर द्वारा 950–2150 मेगाहर्ट्ज़ की IF रेंज में परिवर्तित कर दिया जाता है। दो ब्लॉकों में से को अंदर सेट टॉप बॉक्स से नियंत्रक संकेत द्वारा चुना जाता है, जो स्थानीय ऑसिलेटर्स में से पर स्विच करता है। यह IF समाक्षीय केबल पर टेलीविजन रिसीवर के भवन में ले जाया जाता है। केबल कंपनी के सेट टॉप बॉक्स में, चर आवृत्ति ऑसिलेटर द्वारा, फ़िल्टरिंग के लिए संकेत को 480 मेगाहर्ट्ज के निचले IF में परिवर्तित किया जाता है। यह 30 मेगाहर्ट्ज बैंडपास फिल्टर के माध्यम से भेजा जाता है, जो उपग्रह पर ट्रांसपोंडर से संकेत का चयन करता है, जिसमें कई चैनल होते हैं। आगे की प्रक्रिया वांछित चैनल का चयन करती है, इसे डिमॉड्यूलेट करती है और टेलीविजन को संकेत भेजती है।

इतिहास
प्रथम विश्व युद्ध के समय 1918 में अमेरिकी वैज्ञानिक मेजर एडविन आर्मस्ट्रांग द्वारा आविष्कृत सुपरहेटरोडाइन रेडियो रिसीवर में मध्यवर्ती आवृत्ति का पहली बार उपयोग किया गया था। संकेत कोर (यूनाइटेड स्टेट्स आर्मी) के सदस्य, आर्मस्ट्रांग 500 से 3500 किलो हर्टज़ की तत्कालीन उच्च आवृत्तियों पर जर्मन सैन्य संकेतों को ट्रैक करने के लिए रेडियो दिशा खोजने वाले उपकरण का निर्माण कर रहे थे। उस समय के ट्रायोड वैक्यूम ट्यूब प्रवर्धकों को स्थिर रूप से 500 किलो हर्टज़ से ऊपर नहीं बढ़ाया जा सकता था, चूंकि, उन्हें उस आवृत्ति से ऊपर के इलेक्ट्रॉनिक ऑसिलेटर तक पहुंचाना सरल था। आर्मस्ट्रांग का समाधान वाइब्रेटर ट्यूब स्थापित करना था जो आने वाले संकेत के पास आवृत्ति उत्पन्न करेगा और इसे मिक्सर ट्यूब में आने वाले संकेत के साथ मिलाएगा, कम अंतर आवृत्ति पर हेटेरोडाइन या संकेत बना देगा जहां इसे आसानी से बढ़ाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, 1500 किलो हर्टज़ पर संकेत लेने के लिए स्थानीय ऑसिलेटर को 1450 किलो हर्टज़ पर ट्यून किया जाएगा। दोनों को मिलाने से 50 किलो हर्टज़ की मध्यवर्ती आवृत्ति उत्पन्न हुई, जो ट्यूबों की क्षमता के भीतर थी। सुपरहीटरोडाइन नाम सुपरसोनिक हेटेरोडाइन का संकुचन था, इसे उन रिसीवरों से अलग करने के लिए जिसमें हेटेरोडाइन आवृत्ति सीधे श्रव्य होने के लिए पर्याप्त कम थी, और जिनका उपयोग निरंतर तरंग (CW) मोर्स कोड प्रसारण (भाषण या संगीत नहीं) प्राप्त करने के लिए किया गया था।

युद्ध के बाद, 1920 में, आर्मस्ट्रांग ने वेस्टिंगहाउस इलेक्ट्रिक (1886) को सुपर हेटिरोडाइन के लिए पेटेंट बेच दिया, जिसने बाद में इसे आरसीए को बेच दिया। पहले के पुनर्योजी रिसीवर या ट्यून किए गए रेडियो आवृत्ति रिसीवर डिज़ाइन की तुलना में सुपरहेटरोडाइन परिपथ की बढ़ी हुई जटिलता ने इसके उपयोग को धीमा कर दिया, लेकिन चयनात्मकता और स्थैतिक अस्वीकृति के लिए मध्यवर्ती आवृत्ति के फायदे अंततः जीत गए, 1930 तक बिकने वाले अधिकांश रेडियो 'सुपरहेट' थे। द्वितीय विश्व युद्ध में राडार के विकास के समय, सुपरहेटरोडाइन सिद्धांत बहुत उच्च रडार आवृत्तियों को मध्यवर्ती आवृत्तियों में परिवर्तित करने के लिए आवश्यक था। तब से, सुपरहेटरोडाइन परिपथ, इसकी मध्यवर्ती आवृत्ति के साथ, लगभग सभी रेडियो रिसीवरों में उपयोग किया गया है।

उदाहरण



 * सी की तरफ नीचे की ओर 20 किलोहर्ट्ज़, 30 किलो हर्टज़ (A. L. M. सॉवरबी और H. B. डेंट), 45 किलो हर्टज़ (पहला व्यावसायिक सुपरहेटरोडाइन रिसीवर: 1923/1924 का आरसीए रेडिओला AR-812), सी। 50 किलोहर्ट्ज़, सी। 100 किलोहर्ट्ज़, सी। 120 किलोहर्ट्ज़
 * 110 किलो हर्टज़ का उपयोग यूरोपीय एएम लॉन्गवेव ब्रॉडकास्ट रिसीवर्स में किया गया था।
 * 175 किलो हर्टज़ (पाउडर आयरन कोर की शुरूआत से पहले प्रारंभिक वाइड बैंड और संचार रिसीवर)
 * 260 किलो हर्टज़ (प्रारंभिक मानक प्रसारण रिसीवर), 250–270 किलोहर्ट्ज़
 * कोपेनहेगन आवृत्ति आवंटन: 415–490 किलो हर्टज़, 510–525 किलो हर्टज़
 * एएम रेडियो रिसीवर: 450 किलो हर्टज़, 455 किलो हर्टज़ (सबसे सामान्य), 460 हर्ट्ज, 465 हर्ट्ज, 467 किलो हर्टज़, 470 किलो हर्टज़, 475 किलो हर्टज़, और 480 किलो हर्टज़।
 * एफएम रेडियो रिसीवर: 262 किलो हर्टज़ (प्राचीन कार रेडियो), 455 किलो हर्टज़, 1.6 मेगा हर्टज़, 5.5 मेगा हर्टज़, 10.7 मेगा हर्टज़ (सबसे सामान्य), 10.8 मेगाहर्ट्ज, 11.2 मेगाहर्ट्ज, 11.7 मेगाहर्ट्ज, 11.8 मेगाहर्ट्ज, 13.45 मेगाहर्ट्ज, 21.4 मेगाहर्ट्ज, 75 मेगाहर्ट्ज और 98 मेगाहर्ट्ज। दोहरे-रूपांतरण सुपरहीटरोडाइन रिसीवर में, 10.7 मेगाहर्ट्ज की पहली मध्यवर्ती आवृत्ति का प्रायः उपयोग किया जाता है, इसके बाद 470 किलो हर्टज़ (या डायनास के साथ 700 किलो हर्टज़) की दूसरी मध्यवर्ती आवृत्ति का उपयोग किया जाता है। ) पुलिस स्कैनर रिसीवर्स, हाई-एंड कम्युनिकेशन रिसीवर्स, और कई पॉइंट-टू-पॉइंट माइक्रोवेव सिस्टम में ट्रिपल कन्वर्जन डिज़ाइन का उपयोग किया जाता है। आधुनिक DSP चिप उपभोक्ता रेडियो प्रायः एफएम के लिए 128 किलो हर्टज़ के 'कम IF रिसीवर|निम्न-IF' का उपयोग करते हैं।


 * नैरोबैंड एफएम रिसीवर: 455 किलो हर्टज़ (सबसे सामान्य), 470 किलोहर्ट्ज़
 * शॉर्टवेव रिसीवर: 1.6 मेगाहर्ट्ज, 1.6–3.0 मेगाहर्ट्ज, 4.3 मेगाहर्ट्ज (केवल 40-50 मेगाहर्ट्ज रिसीवर के लिए)। दोहरे-रूपांतरण सुपरहेटरोडाइन रिसीवर में, 3.0 मेगाहर्ट्ज की पहली मध्यवर्ती आवृत्ति को कभी-कभी 465 किलो हर्टज़ के दूसरे IF के साथ जोड़ा जाता है।
 * सिस्टम एम: 41.25 मेगाहर्ट्ज (ऑडियो) और 45.75 मेगाहर्ट्ज (वीडियो) का उपयोग कर एनालॉग ट्रांसमिशन टेलीविजन रिसीवर। ध्यान दें, इंटरकैरियर विधि प्रणाली में रूपांतरण प्रक्रिया में चैनल फ़्लिप किया जाता है, इसलिए ऑडियो IF वीडियो IF से कम होता है। इसके अतिरिक्त, कोई ऑडियो लोकल ऑसिलेटर नहीं है, इंजेक्ट किया गया वीडियो कैरियर उस उद्देश्य को पूरा करता है।
 * सिस्टम बी और इसी तरह के सिस्टम का उपयोग करने वाले एनालॉग ट्रांसमिशन टेलीविजन रिसीवर: ऑरल के लिए 33.4 मेगाहर्ट्ज और विज़ुअल संकेत के लिए 38.9 मेगाहर्ट्ज। (आवृत्ति रूपांतरण के बारे में चर्चा सिस्टम एम की तरह ही है।)
 * सैटेलाइट अपलिंक-डाउनलिंक उपकरण: 70 मेगाहर्ट्ज, 950–1450 मेगाहर्ट्ज (एल-बैंड) डाउनलिंक पहले IF।
 * टेरेस्ट्रियल माइक्रोवेव उपकरण: 250 मेगाहर्ट्ज, 70 मेगाहर्ट्ज या 75 मेगाहर्ट्ज।
 * रडार: 30 मेगाहर्ट्ज।
 * रेडियो आवृत्ति परीक्षण उपकरण: 310.7 मेगाहर्ट्ज, 160 मेगाहर्ट्ज और 21.4 मेगाहर्ट्ज।

यह भी देखें

 * यांत्रिक फिल्टर
 * लो-आईएफ रिसीवर
 * शून्य-आईएफ रिसीवर