lokal oscillator (master oscillator) i mottakeren (sender) kalles i de fleste tilfeller en signalgenerator, som bestemmer mottaksfrekvensen. Selv om dens rolle kalles auxiliary, har den en svært betydelig innvirkning på kvaliteten på mottaks- eller sendeenheten.
Innhold
Hensikten med lokaloscillatoren og prinsippet om heterodyne mottak
Ved begynnelsen av radiomottak, når de bygde mottakerkretser, unnlot de lokale oscillatorer. Signalet valgt av den oscillerende inngangskretsen ble forsterket, og deretter ble det oppdaget og matet til en lavfrekvent forsterker. Med utviklingen av kretser har problemet med å bygge en radiofrekvensforsterker med stor forsterkning oppstått.
For å dekke et stort område ble den utført med bred båndbredde, noe som gjorde den utsatt for selveksitasjon. Bytte forsterkere viste seg å være for komplekse og tungvinte.
Alt endret seg med oppfinnelsen av heterodyne mottak.Signalet fra den avstembare (eller faste) oscillatoren mates til mikseren. Det mottatte signalet mates til den andre inngangen til mikseren, og utgangen er et stort antall kombinasjonsfrekvenser, som er summen og forskjellene til frekvensene til lokaloscillatoren og det mottatte signalet i forskjellige kombinasjoner. Praktiske applikasjoner har vanligvis to frekvenser:
- fheterodyne-fsignal;
- f signal - f heterodyne.
Disse frekvensene kalles speilfrekvenser i forhold til hverandre. Mottak utføres på en kanal, den andre filtreres ut av inngangskretsene til mottakeren. Forskjellen kalles mellomfrekvensen (IF), dens verdi velges når du designer mottaks- eller senderenheten. De resterende kombinasjonsfrekvensene filtreres ut av et mellomfrekvensfilter.
For industrielt utstyr er det standarder for valg av IF-verdi. I amatørutstyr velges denne frekvensen fra forskjellige forhold, inkludert tilgjengeligheten av komponenter for å bygge et smalbåndsfilter.
Mellomfrekvensen valgt av filteret forsterkes i IF-forsterkeren. Siden denne frekvensen er fast, og båndbredden er liten (2,5 ... 3 kHz er nok til å overføre stemmeinformasjon), kan forsterkeren for den enkelt gjøres smalbåndet med høy forsterkning.
Det er kretser hvor den totale frekvensen brukes - f signal + f heterodyne. Slike ordninger omtales som "oppovertransformasjonsordninger". Dette prinsippet forenkler konstruksjonen av inngangskretsene til mottakeren.
Det er også en direkte konverteringsteknikk (ikke å forveksle med direkte forsterkning!), der mottak utføres nesten på lokaloscillatorfrekvensen.Slike kretser er preget av enkel design og justering, men utstyr for direkte konvertering har iboende feil som forringer kvaliteten på arbeidet betydelig.
Senderen bruker også lokale oscillatorer. De utfører den motsatte funksjonen - de overfører det lavfrekvente modulerte signalet til sendefrekvensen. I kommunikasjonsutstyr kan det være flere lokale oscillatorer. Så hvis en krets med to eller flere frekvenskonverteringer brukes, bruker den henholdsvis to eller flere lokale oscillatorer. Kretsen kan også inneholde lokale oscillatorer som utfører tilleggsfunksjoner - restaurering av en bærer som er undertrykt under overføring, dannelse av telegrafpakker, etc.
Kraften til lokaloscillatoren i mottakeren er liten. Noen få milliwatt er i de fleste tilfeller nok for enhver oppgave. Men lokaloscillatorsignalet, hvis mottakerkretsen tillater det, kan lekke inn i antennen, og det kan mottas i en avstand på flere meter.
Det er en legende blant radioamatører at i løpet av forbudet mot å lytte til vestlige radiostasjoner, gikk representanter for spesialtjenestene langs inngangene til hus med mottakere innstilt på frekvensene til "fiendens stemmer" (justert for en mellomfrekvens) . Ved tilstedeværelsen av signaler var det angivelig mulig å fastslå hvem som hørte på forbudte sendinger.
Krav til parametrene til lokaloscillatoren
Hovedkravet for et lokaloscillatorsignal er spektral renhet. Hvis lokaloscillatoren genererer en annen spenning enn en sinusformet, vises ytterligere kombinasjonsfrekvenser i mikseren.Hvis de faller inn i gjennomsiktighetsbåndet til inngangsfiltrene, fører dette til ytterligere mottakskanaler, så vel som til utseendet til "treffende punkter" - ved noen mottaksfrekvenser oppstår en fløyte som forstyrrer mottak av et nyttig signal.
Et annet krav er stabiliteten til utgangssignalnivået og dets frekvens. Det andre er spesielt viktig når du behandler signaler med en undertrykt bærebølge (SSB (OBP), DSB (DBP), etc.) Det er ikke vanskelig å oppnå invariansen til utgangsnivået ved å bruke spenningsregulatorer til å drive masteroscillatorene og velge riktig modus for det aktive elementet (transistor).
Frekvensens konstantitet avhenger av stabiliteten til drivfrekvenselementene (kapasitans og induktans til oscillerende krets), så vel som av invariansen til monteringskapasitansen. Ustabiliteten til LC-elementer bestemmes for det meste av temperaturendringer under drift av lokaloscillatoren. For å stabilisere komponentene i kretsen er de plassert i termostater, og spesielle tiltak brukes også for å kompensere for temperaturavvik i kapasitans og induktansverdier. Induktorer er vanligvis laget for å være helt termisk stabile.
For dette brukes spesielle design - spolene er viklet med en sterk trådspenning, svingene er fylt med en blanding for å forhindre forskyvning av svingene, ledningen er brent inn i en keramisk ramme, etc.
For å redusere effekten av temperatur på kapasitansen til drivkondensatoren, består den av to eller flere elementer, og velger dem med forskjellige verdier og tegn på temperaturkoeffisienten for kapasitans, slik at de blir gjensidig kompensert under oppvarming eller avkjøling.
På grunn av problemer med termisk stabilitet er elektronisk styrte lokale oscillatorer, hvor varicaps brukes som en kapasitans, ikke mye brukt. Deres avhengighet av oppvarming er ikke-lineær, og det er veldig vanskelig å kompensere for det. Derfor brukes varicaps kun som detuning elementer.
Monteringskapasitans legger opp til kapasitansen til drivkondensatoren, og dens ustabilitet fører også til frekvensdrift. For å unngå monteringsustabilitet, må alle elementer i lokaloscillatoren monteres veldig stivt for å unngå selv minimale forskyvninger i forhold til hverandre.
Et reelt gjennombrudd i konstruksjonen av masteroscillatorer var utviklingen på 30-tallet av forrige århundre av pulverstøpeteknologi i Tyskland. Dette gjorde det mulig å produsere komplekse tredimensjonale former for radioutstyrskomponenter, noe som gjorde det mulig å oppnå monteringsstivhet uten sidestykke på den tiden. Dette gjorde det mulig å bringe påliteligheten til Wehrmachts radiokommunikasjonssystemer til et nytt nivå.
Hvis lokaloscillatoren ikke er avstembar, er frekvensinnstillingselementet vanligvis kvartsresonator. Dette gjør det mulig å oppnå ekstremt høy generasjonsstabilitet.
De siste årene har det vært en overgangstrend i bruken av digitale frekvenssynthesizere som lokale oscillatorer i stedet for LC-oscillatorer. Stabiliteten til utgangsspenningen og frekvensen i dem oppnås lett, men den spektrale renheten etterlater mye å være ønsket, spesielt hvis signalet genereres ved hjelp av rimelige mikrokretser.
I dag blir gamle radiomottaksteknologier erstattet av nye, som for eksempel DDC – direkte digitalisering.Tiden er ikke langt unna når lokale oscillatorer i mottaksutstyr forsvinner som en klasse. Men dette kommer ikke så snart, så kunnskap om heterodyner og prinsippene for heterodynemottak vil være etterspurt i lang tid fremover.
Lignende artikler:
