lokaloscillator (master oscillator) i mottagaren (sändare) kallas i de flesta fall en signalgenerator, som bestämmer mottagningsfrekvensen. Även om dess roll kallas extra, har den en mycket betydande inverkan på kvaliteten på den mottagande eller sändande enheten.
Innehåll
Syftet med lokaloscillatorn och principen om heterodynmottagning
I början av radiomottagning, när de byggde mottagarkretsar, avstod de från lokala oscillatorer. Signalen som valdes av den oscillerande ingångskretsen förstärktes och sedan detekterades den och matades till en lågfrekvent förstärkare. Med utvecklingen av kretsar har problemet med att bygga en radiofrekvensförstärkare med stor förstärkning uppstått.
För att täcka ett stort intervall framfördes den med en bred bandbredd, vilket gjorde den benägen att självexcitera. Switchade förstärkare visade sig vara för komplexa och krångliga.
Allt förändrades med uppfinningen av heterodyne mottagning.Signalen från den avstämbara (eller fasta) oscillatorn matas till mixern. Den mottagna signalen matas till mixerns andra ingång, och utgången är ett stort antal kombinationsfrekvenser, som är summorna och skillnaderna mellan frekvenserna för lokaloscillatorn och den mottagna signalen i olika kombinationer. Praktiska applikationer har vanligtvis två frekvenser:
- fheterodyne-fsignal;
- f signal - f heterodyne.
Dessa frekvenser kallas spegelfrekvenser med avseende på varandra. Mottagning utförs på en kanal, den andra filtreras bort av mottagarens ingångskretsar. Skillnaden kallas mellanfrekvensen (IF), dess värde väljs vid design av den mottagande eller sändande enheten. De återstående kombinationsfrekvenserna filtreras bort av ett mellanfrekvensfilter.
För industriutrustning finns standarder för val av IF-värde. I amatörutrustning väljs denna frekvens från olika förhållanden, inklusive tillgången på komponenter för att bygga ett smalbandsfilter.
Mellanfrekvensen som väljs av filtret förstärks i IF-förstärkaren. Eftersom denna frekvens är fast, och bandbredden är liten (2,5 ... 3 kHz räcker för att överföra röstinformation), kan förstärkaren för den enkelt göras smalbandig med hög förstärkning.
Det finns kretsar där den totala frekvensen används - f signal + f heterodyne. Sådana system hänvisas till som "uppåttransformationsscheman". Denna princip förenklar konstruktionen av mottagarens ingångskretsar.
Det finns också en direktkonverteringsteknik (inte att förväxla med direkt förstärkning!), där mottagning utförs nästan på lokaloscillatorfrekvensen.Sådana kretsar kännetecknas av enkel design och justering, men direktkonverteringsutrustning har inneboende brister som avsevärt försämrar kvaliteten på arbetet.
Sändaren använder också lokala oscillatorer. De utför den motsatta funktionen - de överför den lågfrekventa modulerade signalen till sändningsfrekvensen. I kommunikationsutrustning kan det finnas flera lokala oscillatorer. Så, om en krets med två eller flera frekvensomvandlingar används, använder den två eller flera lokala oscillatorer. Kretsen kan också innehålla lokala oscillatorer som utför ytterligare funktioner - återställning av en bärare som undertryckts under överföring, bildandet av telegrafpaket etc.
Effekten av lokaloscillatorn i mottagaren är liten. Några milliwatt räcker i de flesta fall för alla uppgifter. Men lokaloscillatorsignalen, om mottagarkretsen tillåter det, kan läcka in i antennen, och den kan tas emot på ett avstånd av flera meter.
Det finns en legend bland radioamatörer att under tiden för förbudet mot att lyssna på västerländska radiostationer gick representanter för specialtjänster längs ingångarna till hus med mottagare inställda på frekvenserna för "fiendens röster" (justerat för en mellanfrekvens) . Genom förekomsten av signaler påstods det vara möjligt att avgöra vem som lyssnade på förbjudna sändningar.
Krav på parametrarna för lokaloscillatorn
Huvudkravet för en lokaloscillatorsignal är spektral renhet. Om lokaloscillatorn genererar en annan spänning än en sinusform, uppstår ytterligare kombinationsfrekvenser i mixern.Om de faller in i ingångsfiltrens transparensband, leder detta till ytterligare mottagningskanaler, såväl som till uppkomsten av "slagna punkter" - vid vissa mottagningsfrekvenser uppstår en visselpipa som stör mottagningen av en användbar signal.
Ett annat krav är stabiliteten hos utsignalnivån och dess frekvens. Den andra är särskilt viktig vid bearbetning av signaler med en undertryckt bärvåg (SSB (OBP), DSB (DBP), etc.) Det är inte svårt att få fram invariansen för utnivån genom att använda spänningsregulatorer för att driva masteroscillatorerna och välja korrekt läge för det aktiva elementet (transistorn).
Frekvensens konstantitet beror på stabiliteten hos drivfrekvenselementen (kapacitans och induktans hos oscillerande krets), såväl som på invariansen hos monteringskapacitansen. Instabiliteten hos LC-element bestäms för det mesta av temperaturen som ändras under drift av lokaloscillatorn. För att stabilisera kretsens komponenter placeras de i termostater, och speciella åtgärder används också för att kompensera för temperaturavvikelser i kapacitans- och induktansvärden. Induktorer är vanligtvis gjorda för att vara helt termiskt stabila.
För detta används speciella mönster - spolarna är lindade med en stark trådspänning, varven är fyllda med en blandning för att förhindra förskjutning av varven, tråden bränns in i en keramisk ram, etc.
För att minska effekten av temperaturen på kapacitansen hos drivkondensatorn består den av två eller flera element, som väljer dem med olika värden och tecken på temperaturkoefficienten för kapacitans så att de kompenseras ömsesidigt under uppvärmning eller kylning.
På grund av problem med termisk stabilitet används elektroniskt styrda lokaloscillatorer, där varicaps används som kapacitans, inte i stor utsträckning. Deras beroende av uppvärmning är icke-linjär, och det är mycket svårt att kompensera för det. Därför används varicaps endast som avstämningselement.
Monteringskapacitansen läggs upp till den drivande kondensatorns kapacitans, och dess instabilitet leder också till frekvensdrift. För att undvika monteringsinstabilitet måste alla element i lokaloscillatorn monteras mycket styvt för att undvika även minimala förskjutningar i förhållande till varandra.
Ett verkligt genombrott i konstruktionen av mästaroscillatorer var utvecklingen på 30-talet av förra seklet av pulvergjutningsteknik i Tyskland. Detta gjorde det möjligt att producera komplexa tredimensionella former för radioutrustningskomponenter, vilket gjorde det möjligt att uppnå en monteringsstyvhet utan motstycke vid den tiden. Detta gjorde det möjligt att ta tillförlitligheten hos Wehrmachts radiokommunikationssystem till en ny nivå.
Om lokaloscillatorn inte är avstämbar, är det frekvensinställningselementet vanligtvis kvartsresonator. Detta gör det möjligt att erhålla extremt hög generationsstabilitet.
Under de senaste åren har det funnits en övergångstrend i användningen av digitala frekvenssynthesizers som lokala oscillatorer istället för LC-oscillatorer. Stabiliteten hos utspänningen och frekvensen i dem uppnås lätt, men den spektrala renheten lämnar mycket att önska, särskilt om signalen genereras med hjälp av billiga mikrokretsar.
Idag ersätts gamla radiomottagningstekniker av nya, till exempel DDC – direkt digitalisering.Tiden är inte långt borta då lokaloscillatorer i mottagande utrustning kommer att försvinna som en klass. Men detta kommer inte så snart, så kunskap om heterodyner och principerna för heterodynemottagning kommer att efterfrågas under lång tid framöver.
Liknande artiklar:
