lokal oscillator (master oscillator) i modtageren (sender) kaldes i de fleste tilfælde en signalgenerator, som bestemmer modtagefrekvensen. Selvom dens rolle kaldes auxiliary, har den en meget betydelig indflydelse på kvaliteten af den modtagende eller transmitterende enhed.
Indhold
Formålet med den lokale oscillator og princippet om heterodyne modtagelse
Ved begyndelsen af radiomodtagelse, når de byggede modtagerkredsløb, undlod de lokale oscillatorer. Signalet valgt af indgangsoscillatorkredsløbet blev forstærket, og derefter blev det detekteret og ført til en lavfrekvent forstærker. Med udviklingen af kredsløb er problemet med at bygge en radiofrekvensforstærker med en stor forstærkning opstået.
For at dække et stort område blev det udført med en bred båndbredde, hvilket gjorde det tilbøjeligt til selv-excitering. Skiftede forstærkere viste sig at være for komplekse og besværlige.
Alt ændrede sig med opfindelsen af heterodyne modtagelse.Signalet fra den indstillelige (eller faste) oscillator føres til mixeren. Det modtagne signal føres til mixerens anden indgang, og udgangen er et stort antal kombinationsfrekvenser, som er summen og forskellene mellem lokaloscillatorens frekvenser og det modtagne signal i forskellige kombinationer. Praktiske applikationer har normalt to frekvenser:
- fheterodyn-fsignal;
- f signal - f heterodyne.
Disse frekvenser kaldes spejlfrekvenser i forhold til hinanden. Modtagelse udføres på en kanal, den anden filtreres fra modtagerens inputkredsløb. Forskellen kaldes den mellemliggende frekvens (IF), dens værdi vælges ved design af modtage- eller sendeenheden. De resterende kombinationsfrekvenser filtreres fra af et mellemfrekvensfilter.
For industrielt udstyr er der standarder for valg af IF-værdi. I amatørudstyr vælges denne frekvens fra forskellige forhold, herunder tilgængeligheden af komponenter til at bygge et smalbåndsfilter.
Mellemfrekvensen valgt af filteret forstærkes i IF-forstærkeren. Da denne frekvens er fast, og båndbredden er lille (2,5 ... 3 kHz er nok til at transmittere stemmeinformation), kan forstærkeren til den nemt laves smalbåndet med høj forstærkning.
Der er kredsløb, hvor den samlede frekvens bruges - f signal + f heterodyne. Sådanne ordninger omtales som "opadgående transformation"-ordninger. Dette princip forenkler konstruktionen af modtagerens inputkredsløb.
Der er også en direkte konverteringsteknik (ikke at forveksle med direkte forstærkning!), hvor modtagelsen udføres næsten ved den lokale oscillatorfrekvens.Sådanne kredsløb er kendetegnet ved enkelhed i design og justering, men direkte konverteringsudstyr har iboende fejl, der væsentligt forringer kvaliteten af arbejdet.
Senderen bruger også lokale oscillatorer. De udfører den modsatte funktion - de overfører det lavfrekvente modulerede signal til sendefrekvensen. I kommunikationsudstyr kan der være flere lokale oscillatorer. Så hvis et kredsløb med to eller flere frekvenskonverteringer bruges, bruger det henholdsvis to eller flere lokale oscillatorer. Kredsløbet kan også indeholde lokale oscillatorer, der udfører yderligere funktioner - restaurering af en bærer undertrykt under transmission, dannelse af telegrafpakker osv.
Effekten af lokaloscillatoren i modtageren er lille. Et par milliwatt er i de fleste tilfælde nok til enhver opgave. Men lokaloscillatorsignalet, hvis modtagerkredsløbet tillader det, kan lække ind i antennen, og det kan modtages på flere meters afstand.
Der er en legende blandt radioamatører, at i løbet af forbuddet mod at lytte til vestlige radiostationer gik repræsentanter for specialtjenesterne langs indgangene til huse med modtagere indstillet til frekvenserne af "fjendens stemmer" (justeret til en mellemfrekvens) . Ved tilstedeværelsen af signaler var det angiveligt muligt at fastslå, hvem der lyttede til forbudte udsendelser.
Krav til lokaloscillatorens parametre
Hovedkravet til et lokaloscillatorsignal er spektral renhed. Hvis lokaloscillatoren genererer en anden spænding end en sinusformet, så vises yderligere kombinationsfrekvenser i mixeren.Hvis de falder ind i indgangsfiltrenes gennemsigtighedsbånd, fører dette til yderligere modtagelseskanaler, såvel som til udseendet af "slåede punkter" - ved nogle modtagefrekvenser opstår en fløjte, der forstyrrer modtagelse af et nyttigt signal.
Et andet krav er stabiliteten af udgangssignalniveauet og dets frekvens. Det andet er især vigtigt ved behandling af signaler med en undertrykt bærebølge (SSB (OBP), DSB (DBP), osv.) Det er ikke svært at opnå invariansen af outputniveauet ved at bruge spændingsregulatorer til at drive masteroscillatorerne og vælge korrekt tilstand af det aktive element (transistor).
Frekvensens konstantitet afhænger af stabiliteten af drivfrekvenselementerne (kapacitans og induktans af det oscillerende kredsløb) samt af invariansen af monteringskapacitansen. Ustabiliteten af LC-elementer bestemmes for det meste af temperaturændringen under drift af lokaloscillatoren. For at stabilisere komponenterne i kredsløbet placeres de i termostater, og der bruges også specielle foranstaltninger til at kompensere for temperaturafvigelser i kapacitans- og induktansværdier. Induktorer er normalt lavet til at være fuldstændig termisk stabile.
Til dette bruges specielle designs - spolerne er viklet med en stærk trådspænding, vindingerne er fyldt med en blanding for at forhindre forskydning af vindingerne, tråden er brændt ind i en keramisk ramme osv.
For at reducere effekten af temperatur på drivkondensatorens kapacitans består den af to eller flere elementer, der vælger dem med forskellige værdier og tegn på temperaturkoefficienten for kapacitans, så de gensidigt kompenseres under opvarmning eller afkøling.
På grund af problemer med termisk stabilitet er elektronisk styrede lokaloscillatorer, hvor varicaps bruges som en kapacitans, ikke udbredt. Deres afhængighed af opvarmning er ikke-lineær, og det er meget svært at kompensere for det. Derfor bruges varicaps kun som afstemningselementer.
Monteringskapacitansen lægger op til den drivende kondensators kapacitans, og dens ustabilitet fører også til frekvensdrift. For at undgå monteringsustabilitet skal alle elementer i lokaloscillatoren monteres meget stift for at undgå selv minimale forskydninger i forhold til hinanden.
Et reelt gennembrud i konstruktionen af master oscillatorer var udviklingen i 30'erne af det sidste århundrede af pulverstøbeteknologi i Tyskland. Dette gjorde det muligt at producere komplekse tredimensionelle former til radioudstyrskomponenter, hvilket gjorde det muligt at opnå en monteringsstivhed uden fortilfælde på det tidspunkt. Dette gjorde det muligt at bringe pålideligheden af Wehrmachts radiokommunikationssystemer til et nyt niveau.
Hvis lokaloscillatoren ikke kan indstilles, er frekvensindstillingselementet normalt kvarts resonator. Dette gør det muligt at opnå ekstrem høj generationsstabilitet.
I de senere år har der været en overgangstendens i brugen af digitale frekvenssynthesizere som lokale oscillatorer i stedet for LC-oscillatorer. Stabiliteten af udgangsspændingen og frekvensen i dem opnås let, men den spektrale renhed lader meget tilbage at ønske, især hvis signalet genereres ved hjælp af billige mikrokredsløb.
I dag bliver gamle radiomodtagelsesteknologier erstattet af nye, såsom DDC - direkte digitalisering.Tiden er ikke langt ude, hvor lokale oscillatorer i modtageudstyr forsvinder som en klasse. Men det kommer ikke så hurtigt, så viden om heterodyner og principperne for heterodyne modtagelse vil være efterspurgt i lang tid fremover.
Lignende artikler:
