lokalni oscilator (glavni oscilator) v sprejemniku (oddajnik) se v večini primerov imenuje generator signala, ki določa frekvenco sprejema. Čeprav se njegova vloga imenuje pomožna, ima zelo pomemben vpliv na kakovost sprejemne ali oddajne naprave.
Vsebina
Namen lokalnega oscilatorja in princip heterodinskega sprejema
Ob zori radijskega sprejema so pri gradnji sprejemnih vezij opustili lokalne oscilatorje. Signal, ki ga je izbral vhodni oscilatorni krog, je bil ojačan, nato pa je bil zaznan in dodan v nizkofrekvenčni ojačevalnik. Z razvojem vezja se je pojavil problem izdelave radiofrekvenčnega ojačevalnika z velikim dobičkom.
Za pokrivanje velikega razpona je bil izveden s široko pasovno širino, zaradi česar je bil nagnjen k samovzbujanju. Preklopni ojačevalniki so se izkazali za preveč zapletene in okorne.
Vse se je spremenilo z izumom heterodinskega sprejema.Signal iz nastavljivega (ali fiksnega) oscilatorja se dovaja v mešalnik. Prejeti signal se dovaja na drugi vhod mešalnika, na izhodu pa je ogromno kombiniranih frekvenc, ki so vsote in razlike frekvenc lokalnega oscilatorja in prejetega signala v različnih kombinacijah. Praktične aplikacije imajo običajno dve frekvenci:
- feterodin-fsignal;
- f signal - f heterodin.
Te frekvence se imenujejo zrcalne frekvence druga glede na drugo. Sprejem se izvaja na enem kanalu, drugega pa filtrirajo vhodna vezja sprejemnika. Razlika se imenuje vmesna frekvenca (IF), njena vrednost se izbere pri načrtovanju sprejemne ali oddajne naprave. Preostale kombinirane frekvence filtrira vmesni frekvenčni filter.
Za industrijsko opremo obstajajo standardi za izbiro vrednosti IF. V amaterski opremi je ta frekvenca izbrana iz različnih pogojev, vključno z razpoložljivostjo komponent za gradnjo ozkopasovnega filtra.
Vmesna frekvenca, ki jo izbere filter, se ojača v IF ojačevalniku. Ker je ta frekvenca fiksna in je pasovna širina majhna (2,5 ... 3 kHz je dovolj za prenos glasovnih informacij), je ojačevalnik zanjo enostavno narediti ozkopasovni z visokim dobičkom.
Obstajajo vezja, kjer se uporablja skupna frekvenca - f signal + f heterodin. Takšne sheme imenujemo sheme "preoblikovanje navzgor". To načelo poenostavlja konstrukcijo vhodnih vezij sprejemnika.
Obstaja tudi tehnika neposredne pretvorbe (ne smemo zamenjati z neposrednim ojačanjem!), Pri kateri se sprejem izvaja skoraj na frekvenci lokalnega oscilatorja.Za takšno vezje je značilna preprostost oblikovanja in prilagajanja, vendar ima oprema za neposredno pretvorbo prirojene pomanjkljivosti, ki bistveno poslabšajo kakovost dela.
Oddajnik uporablja tudi lokalne oscilatorje. Opravljajo nasprotno funkcijo - prenašajo nizkofrekvenčni modulirani signal na oddajno frekvenco. V komunikacijski opremi je lahko več lokalnih oscilatorjev. Torej, če se uporablja vezje z dvema ali več frekvenčnimi pretvorbami, uporablja dva ali več lokalnih oscilatorjev. Tokokrog lahko vsebuje tudi lokalne oscilatorje, ki opravljajo dodatne funkcije - obnovo nosilca, ki je bil med prenosom potlačen, oblikovanje telegrafskih paketov itd.
Moč lokalnega oscilatorja v sprejemniku je majhna. Nekaj milivatov je v večini primerov dovolj za vsako nalogo. Toda signal lokalnega oscilatorja, če to dopušča vezje sprejemnika, lahko uhaja v anteno in ga je mogoče sprejeti na razdalji več metrov.
Med radijskimi amaterji obstaja legenda, da so v času prepovedi poslušanja zahodnih radijskih postaj predstavniki posebnih služb hodili ob vhodih hiš s sprejemniki, nastavljenimi na frekvence "sovražnikovih glasov" (prilagojene za vmesno frekvenco). . Po prisotnosti signalov naj bi bilo mogoče ugotoviti, kdo je poslušal prepovedane oddaje.
Zahteve za parametre lokalnega oscilatorja
Glavna zahteva za signal lokalnega oscilatorja je spektralna čistost. Če lokalni oscilator generira napetost, ki ni sinusoidna, se v mešalniku pojavijo dodatne kombinirane frekvence.Če padejo v pas preglednosti vhodnih filtrov, to vodi do dodatnih sprejemnih kanalov, pa tudi do pojava "udarnih točk" - na nekaterih sprejemnih frekvencah se pojavi piščal, ki moti sprejem uporabnega signala.
Druga zahteva je stabilnost nivoja izhodnega signala in njegove frekvence. Drugi je še posebej pomemben pri obdelavi signalov z potlačenim nosilcem (SSB (OBP), DSB (DBP) itd.) Ni težko doseči invariantnosti izhodne ravni z uporabo napetostnih regulatorjev za napajanje glavnih oscilatorjev in izbiro pravilen način aktivnega elementa (tranzistor).
Konstantnost frekvence je odvisna od stabilnosti elementov pogonske frekvence (kapacitivnosti in induktivnosti nihajnega kroga), pa tudi od invariantnosti montažne kapacitivnosti. Nestabilnost LC elementov je večinoma določena s spreminjanjem temperature med delovanjem lokalnega oscilatorja. Za stabilizacijo komponent vezja so nameščeni v termostate, posebni ukrepi pa se uporabljajo tudi za kompenzacijo temperaturnih odstopanj v vrednostih kapacitivnosti in induktivnosti. Induktorji so običajno izdelani tako, da so popolnoma termično stabilni.
Za to se uporabljajo posebne izvedbe - tuljave so navite z močno napetostjo žice, zavoji so napolnjeni s spojino, da se prepreči premik zavojev, žica se zažge v keramični okvir itd.
Da bi zmanjšali vpliv temperature na kapacitivnost pogonskega kondenzatorja, je sestavljen iz dveh ali več elementov, ki jih izberejo z različnimi vrednostmi in predznaki temperaturnega koeficienta kapacitivnosti, tako da se med segrevanjem ali hlajenjem medsebojno kompenzirajo.
Zaradi težav s toplotno stabilnostjo se elektronsko krmiljeni lokalni oscilatorji, kjer se kot kapacitivnost uporabljajo varikapi, ne uporabljajo široko. Njihova odvisnost od ogrevanja je nelinearna in jo je zelo težko nadomestiti. Zato se varikapi uporabljajo le kot elementi za razstavljanje.
Montažna kapacitivnost poveča kapacitivnost pogonskega kondenzatorja, njegova nestabilnost pa vodi tudi do frekvenčnega odmika. Da bi se izognili nestabilnosti namestitve, morajo biti vsi elementi lokalnega oscilatorja nameščeni zelo togo, da se izognemo celo minimalnim premikom drug glede na drugega.
Pravi preboj v konstrukciji glavnih oscilatorjev je bil razvoj v 30. letih prejšnjega stoletja tehnologije prašnega litja v Nemčiji. To je omogočilo izdelavo zapletenih tridimenzionalnih oblik za komponente radijske opreme, kar je omogočilo doseganje togosti montaže, ki je bila v tistem času še brez primere. To je omogočilo dvig zanesljivosti radijskih komunikacijskih sistemov Wehrmachta na novo raven.
Če lokalni oscilator ni nastavljiv, je običajno element za nastavitev frekvence kremenčev resonator. To omogoča doseganje izjemno visoke stabilnosti generacije.
V zadnjih letih se je pojavil prehodni trend uporabe digitalnih frekvenčnih sintetizatorjev kot lokalnih oscilatorjev namesto LC oscilatorjev. Stabilnost izhodne napetosti in frekvence v njih je enostavno doseči, vendar spektralna čistost pušča veliko želenega, še posebej, če se signal generira z uporabo poceni mikrovezij.
Danes stare tehnologije radijskega sprejema nadomeščajo nove, kot je DDC – direktna digitalizacija.Ni daleč čas, ko bodo lokalni oscilatorji v sprejemni opremi izginili kot razred. A to ne bo prišlo tako kmalu, zato bo znanje o heterodinih in principih heterodinskega sprejema še dolgo zahtevano.
Podobni članki:
