lokalny oscylator (oscylator główny) w odbiorniku (nadajnik) w większości przypadków nazywany jest generatorem sygnału, który określa częstotliwość odbioru. Choć jego rola nazywana jest pomocniczą, ma bardzo istotny wpływ na jakość urządzenia odbiorczego lub nadawczego.
Zawartość
Cel oscylatora lokalnego i zasada odbioru heterodynowego
U zarania odbioru radiowego, budując obwody odbiorcze, zrezygnowano z lokalnych oscylatorów. Sygnał wybrany przez wejściowy obwód oscylacyjny był wzmacniany, a następnie wykrywany i podawany do wzmacniacza niskoczęstotliwościowego. Wraz z rozwojem obwodów pojawił się problem budowy wzmacniacza częstotliwości radiowej o dużym wzmocnieniu.
Aby pokryć duży zasięg, był wykonywany z szerokim pasmem, co powodowało, że był podatny na samowzbudzenie. Wzmacniacze przełączane okazały się zbyt skomplikowane i nieporęczne.
Wszystko zmieniło się wraz z wynalezieniem recepcji heterodynowej.Sygnał z przestrajalnego (lub stałego) oscylatora jest podawany do miksera. Odebrany sygnał podawany jest na drugie wejście miksera, a wyjściem jest ogromna liczba kombinacji częstotliwości, które są sumami i różnicami częstotliwości lokalnego oscylatora i odbieranego sygnału w różnych kombinacjach. Zastosowania praktyczne mają zwykle dwie częstotliwości:
- fheterodyna-fsygnał;
- f sygnał - f heterodyna.
Częstotliwości te nazywane są względem siebie częstotliwościami lustrzanymi. Odbiór odbywa się na jednym kanale, drugi jest filtrowany przez obwody wejściowe odbiornika. Różnica nazywana jest częstotliwością pośrednią (IF), jej wartość jest wybierana podczas projektowania urządzenia odbiorczego lub nadawczego. Pozostałe częstotliwości kombinacji są odfiltrowywane przez filtr częstotliwości pośrednich.
W przypadku urządzeń przemysłowych istnieją normy dotyczące wyboru wartości IF. W sprzęcie amatorskim częstotliwość ta jest wybierana z różnych warunków, w tym dostępności komponentów do budowy filtra wąskopasmowego.
Wybrana przez filtr częstotliwość pośrednia jest wzmacniana we wzmacniaczu IF. Ponieważ ta częstotliwość jest stała, a przepustowość jest niewielka (2,5 ... 3 kHz wystarcza do przesyłania informacji głosowych), wzmacniacz dla niej można łatwo wykonać wąskopasmowym z dużym wzmocnieniem.
Istnieją obwody, w których wykorzystywana jest całkowita częstotliwość - sygnał f + f heterodyna. Takie schematy są określane jako schematy „transformacji w górę”. Zasada ta upraszcza budowę obwodów wejściowych odbiornika.
Istnieje również technika bezpośredniej konwersji (nie mylić z bezpośrednim wzmocnieniem!), w której odbiór odbywa się prawie na częstotliwości lokalnego oscylatora.Takie obwody charakteryzują się prostotą konstrukcji i regulacji, ale sprzęt do bezpośredniej konwersji ma nieodłączne wady, które znacznie obniżają jakość pracy.
Nadajnik wykorzystuje również lokalne oscylatory. Pełnią funkcję odwrotną - przenoszą modulowany sygnał o niskiej częstotliwości na częstotliwość nadawczą. W sprzęcie komunikacyjnym może być kilka lokalnych oscylatorów. Tak więc, jeśli używany jest obwód z co najmniej dwoma konwersjami częstotliwości, wykorzystuje on odpowiednio dwa lub więcej lokalnych oscylatorów. Ponadto obwód może zawierać lokalne oscylatory, które wykonują dodatkowe funkcje - przywracanie nośnej tłumionej podczas transmisji, tworzenie paczek telegraficznych itp.
Moc lokalnego oscylatora w odbiorniku jest niewielka. Kilka miliwatów w większości przypadków wystarcza na każde zadanie. Ale sygnał lokalnego oscylatora, jeśli pozwala na to obwód odbiorczy, może przeciekać do anteny i może być odbierany z odległości kilku metrów.
Wśród radioamatorów krąży legenda, że w czasie zakazu słuchania zachodnich rozgłośni radiowych przedstawiciele służb specjalnych chodzili wejściami do domów z odbiornikami dostrojonymi do częstotliwości „głosów wroga” (dostosowanych do częstotliwości pośredniej). . Dzięki obecności sygnałów można było rzekomo ustalić, kto słucha zabronionych audycji.
Wymagania dotyczące parametrów lokalnego oscylatora
Głównym wymaganiem dla sygnału lokalnego oscylatora jest czystość widmowa. Jeśli lokalny oscylator generuje napięcie inne niż sinusoida, w mikserze pojawiają się dodatkowe częstotliwości kombinacji.Jeśli wpadną w pasmo przezroczystości filtrów wejściowych, prowadzi to do dodatkowych kanałów odbiorczych, a także do pojawienia się „punktów uderzeniowych” - przy niektórych częstotliwościach odbioru pojawia się gwizdek, który zakłóca odbiór użytecznego sygnału.
Kolejnym wymaganiem jest stabilność poziomu sygnału wyjściowego i jego częstotliwości. Drugi jest szczególnie ważny przy przetwarzaniu sygnałów z tłumioną nośną (SSB (OBP), DSB (DBP) itp.) Uzyskanie niezmienności poziomu wyjściowego nie jest trudne dzięki zastosowaniu regulatorów napięcia do zasilania oscylatorów nadrzędnych i wybraniu poprawny tryb elementu aktywnego (tranzystora).
Stałość częstotliwości zależy od stabilności elementów częstotliwości sterującej (pojemność i indukcyjność obwodu oscylacyjnego), a także od niezmienności pojemności montażowej. Niestabilność elementów LC jest w większości determinowana przez zmianę temperatury podczas pracy lokalnego oscylatora. Aby ustabilizować elementy obwodu, umieszcza się je w termostatach, a także stosuje się specjalne środki do kompensacji odchyleń temperatury w wartościach pojemności i indukcyjności. Cewki indukcyjne są zwykle wykonane tak, aby były całkowicie stabilne termicznie.
W tym celu stosuje się specjalne konstrukcje - cewki są nawijane z silnym naciągiem drutu, zwoje są wypełniane masą zapobiegającą przesuwaniu się zwojów, drut jest wypalany w ramie ceramicznej itp.
Aby zmniejszyć wpływ temperatury na pojemność kondensatora sterującego, składa się on z dwóch lub więcej elementów, dobierając je o różnych wartościach i znakach współczynnika temperaturowego pojemności tak, aby były wzajemnie kompensowane podczas nagrzewania lub chłodzenia.
Ze względu na problemy ze stabilnością termiczną, elektronicznie sterowane lokalne oscylatory, w których jako pojemności są stosowane varicapy, nie są szeroko stosowane. Ich zależność od ogrzewania jest nieliniowa i bardzo trudno ją skompensować. Dlatego varicaps są używane tylko jako elementy odstrajające.
Pojemność montażowa sumuje się do pojemności kondensatora sterującego, a jej niestabilność prowadzi również do dryfu częstotliwości. Aby uniknąć niestabilności montażu, wszystkie elementy lokalnego oscylatora muszą być zamontowane bardzo sztywno, aby uniknąć nawet minimalnych przesunięć względem siebie.
Prawdziwym przełomem w konstrukcji oscylatorów wzorcowych był rozwój w latach 30-tych ubiegłego wieku technologii odlewania proszkowego w Niemczech. Umożliwiło to wytwarzanie skomplikowanych trójwymiarowych kształtów elementów sprzętu radiowego, co pozwoliło na osiągnięcie niespotykanej wówczas sztywności mocowania. Umożliwiło to przeniesienie niezawodności systemów komunikacji radiowej Wehrmachtu na nowy poziom.
Jeśli lokalny oscylator nie jest przestrajalny, elementem do ustawiania częstotliwości jest zwykle rezonator kwarcowy. Umożliwia to uzyskanie niezwykle wysokiej stabilności generacji.
W ostatnich latach nastąpił trend przejściowy w stosowaniu cyfrowych syntezatorów częstotliwości jako lokalnych oscylatorów zamiast oscylatorów LC. Stabilność napięcia wyjściowego i częstotliwości w nich można łatwo osiągnąć, ale czystość widmowa pozostawia wiele do życzenia, zwłaszcza jeśli sygnał jest generowany za pomocą niedrogich mikroukładów.
Dziś stare technologie odbioru radiowego są zastępowane przez nowe, takie jak DDC – digitalizacja bezpośrednia.Niedaleko jest czas, kiedy lokalne oscylatory w sprzęcie odbiorczym znikną jako klasa. Ale to nie nastąpi tak szybko, więc wiedza o heterodynach i zasadach odbioru heterodyn będzie poszukiwana jeszcze przez długi czas.
Podobne artykuły:
