lokálny oscilátor (hlavný oscilátor) v prijímači (vysielač) sa vo väčšine prípadov nazýva generátor signálu, ktorý určuje frekvenciu príjmu. Aj keď sa jeho úloha nazýva pomocná, má veľmi významný vplyv na kvalitu prijímacieho alebo vysielacieho zariadenia.
Obsah
Účel lokálneho oscilátora a princíp heterodynného príjmu
Na úsvite rozhlasového príjmu sa pri budovaní obvodov prijímačov zaobišli bez lokálnych oscilátorov. Signál vybraný vstupným oscilačným obvodom bol zosilnený a potom bol detekovaný a privedený do nízkofrekvenčného zosilňovača. S rozvojom obvodov vyvstal problém zostrojiť rádiofrekvenčný zosilňovač s veľkým ziskom.
Na pokrytie veľkého rozsahu sa vykonával so širokou šírkou pásma, vďaka čomu bol náchylný na samobudenie. Spínané zosilňovače sa ukázali ako príliš zložité a ťažkopádne.
Všetko sa zmenilo s vynálezom heterodynnej recepcie.Signál z laditeľného (alebo pevného) oscilátora sa privádza do mixéra. Prijatý signál sa privádza na druhý vstup mixéra a na výstupe je obrovské množstvo kombinačných frekvencií, čo sú súčty a rozdiely frekvencií lokálneho oscilátora a prijímaného signálu v rôznych kombináciách. Praktické aplikácie majú zvyčajne dve frekvencie:
- fheterodyn-fsignál;
- f signál - f heterodyn.
Tieto frekvencie sa vo vzťahu k sebe nazývajú zrkadlové frekvencie. Príjem sa uskutočňuje na jednom kanáli, druhý je odfiltrovaný vstupnými obvodmi prijímača. Rozdiel sa nazýva medzifrekvencia (IF), jeho hodnota sa volí pri návrhu prijímacieho alebo vysielacieho zariadenia. Zostávajúce kombinované frekvencie sú odfiltrované medzifrekvenčným filtrom.
Pre priemyselné zariadenia existujú normy pre výber hodnoty IF. V amatérskych zariadeniach sa táto frekvencia vyberá z rôznych podmienok, vrátane dostupnosti komponentov na zostavenie úzkopásmového filtra.
Medzifrekvencia zvolená filtrom je zosilnená v medzifrekvenčnom zosilňovači. Pretože táto frekvencia je pevná a šírka pásma je malá (2,5 ... 3 kHz stačí na prenos hlasových informácií), zosilňovač pre ňu môže byť ľahko vyrobený ako úzkopásmový s vysokým ziskom.
Sú obvody, kde sa používa celková frekvencia - f signál + f heterodyn. Takéto schémy sa označujú ako schémy „premeny smerom nahor“. Tento princíp zjednodušuje konštrukciu vstupných obvodov prijímača.
Existuje aj technika priamej konverzie (nezamieňať s priamym zosilnením!), V ktorej sa príjem uskutočňuje takmer na frekvencii lokálneho oscilátora.Takéto obvody sa vyznačujú jednoduchosťou dizajnu a nastavenia, ale zariadenie na priamu konverziu má vlastné nedostatky, ktoré výrazne zhoršujú kvalitu práce.
Vysielač využíva aj lokálne oscilátory. Vykonávajú opačnú funkciu - prenášajú nízkofrekvenčne modulovaný signál na vysielaciu frekvenciu. V komunikačnom zariadení môže byť niekoľko lokálnych oscilátorov. Takže, ak sa používa obvod s dvoma alebo viacerými frekvenčnými konverziami, používa dva alebo viac lokálnych oscilátorov. Obvod môže tiež obsahovať lokálne oscilátory, ktoré vykonávajú ďalšie funkcie - obnovenie nosiča potlačeného počas prenosu, vytváranie telegrafných balíkov atď.
Výkon lokálneho oscilátora v prijímači je malý. Niekoľko miliwattov vo väčšine prípadov stačí na akúkoľvek úlohu. Ale signál lokálneho oscilátora, ak to obvod prijímača umožňuje, môže uniknúť do antény a môže byť prijatý na vzdialenosť niekoľkých metrov.
Medzi rádioamatérmi existuje legenda, že v čase zákazu počúvania západných rozhlasových staníc chodili zástupcovia špeciálnych služieb pozdĺž vchodov domov s prijímačmi naladenými na frekvencie „nepriateľských hlasov“ (upravené na medzifrekvenciu). . Podľa prítomnosti signálov sa vraj dalo určiť, kto počúva zakázané vysielanie.
Požiadavky na parametre lokálneho oscilátora
Hlavnou požiadavkou na signál lokálneho oscilátora je spektrálna čistota. Ak lokálny oscilátor generuje iné napätie ako sínusoida, potom sa v mixéri objavia ďalšie kombinované frekvencie.Ak spadajú do pásma priehľadnosti vstupných filtrov, vedie to k ďalším prijímacím kanálom, ako aj k objaveniu sa „bodov úderu“ - na niektorých prijímacích frekvenciách sa objaví píšťalka, ktorá ruší príjem užitočného signálu.
Ďalšou požiadavkou je stabilita úrovne výstupného signálu a jeho frekvencie. Druhý je dôležitý najmä pri spracovaní signálov s potlačenou nosnou frekvenciou (SSB (OBP), DSB (DBP) atď.) Nie je ťažké získať nemennosť výstupnej úrovne použitím regulátorov napätia na napájanie hlavných oscilátorov a výberom správny režim aktívneho prvku (tranzistora).
Stálosť frekvencie závisí od stability prvkov budiacej frekvencie (kapacita a indukčnosť oscilačného obvodu), ako aj od nemennosti montážnej kapacity. Nestabilita LC prvkov je z väčšej časti určená zmenou teploty počas prevádzky lokálneho oscilátora. Na stabilizáciu súčiastok obvodu sú umiestnené v termostatoch a špeciálne opatrenia sa používajú aj na kompenzáciu teplotných odchýlok hodnôt kapacity a indukčnosti. Induktory sú zvyčajne vyrobené tak, aby boli úplne tepelne stabilné.
Na to sa používajú špeciálne konštrukcie - cievky sú navinuté silným ťahom drôtu, závity sú vyplnené zmesou, aby sa zabránilo posúvaniu závitov, drôt je vypálený do keramického rámu atď.
Na zníženie vplyvu teploty na kapacitu budiaceho kondenzátora sa skladá z dvoch alebo viacerých prvkov, ktoré sa vyberajú s rôznymi hodnotami a znakmi teplotného koeficientu kapacity tak, aby sa pri zahrievaní alebo chladení navzájom kompenzovali.
Kvôli problémom s tepelnou stabilitou nie sú široko používané elektronicky riadené lokálne oscilátory, kde sa varikapy používajú ako kapacita. Ich závislosť od vykurovania je nelineárna a je veľmi ťažké ju kompenzovať. Preto sa varikapy používajú len ako rozlaďovacie prvky.
Montážna kapacita sa pripočítava ku kapacite budiaceho kondenzátora a jeho nestabilita tiež vedie k frekvenčnému driftu. Aby sa predišlo nestabilite montáže, všetky prvky lokálneho oscilátora musia byť namontované veľmi pevne, aby sa zabránilo aj minimálnym vzájomným posunom.
Skutočným prelomom v konštrukcii hlavných oscilátorov bol vývoj technológie práškového odlievania v Nemecku v 30. rokoch minulého storočia. To umožnilo vyrábať zložité trojrozmerné tvary komponentov rádiových zariadení, čo umožnilo dosiahnuť v tej dobe nevídanú montážnu tuhosť. To umožnilo posunúť spoľahlivosť rádiokomunikačných systémov Wehrmachtu na novú úroveň.
Ak je lokálny oscilátor neladiteľný, zvyčajne je to prvok na nastavenie frekvencie kremenný rezonátor. To umožňuje získať extrémne vysokú generačnú stabilitu.
V posledných rokoch došlo k prechodnému trendu v používaní digitálnych frekvenčných syntetizátorov ako lokálnych oscilátorov namiesto LC oscilátorov. Stabilita výstupného napätia a frekvencie v nich je ľahko dosiahnuteľná, ale spektrálna čistota ponecháva veľa požiadaviek, najmä ak je signál generovaný pomocou lacných mikroobvodov.
Dnes sa staré technológie rádiového príjmu nahrádzajú novými, napríklad DDC – priama digitalizácia.Nie je ďaleko čas, keď lokálne oscilátory v prijímacom zariadení zmiznú ako trieda. To ale nepríde tak skoro, takže poznatky o heterodynoch a princípoch heterodynnej recepcie budú žiadané ešte dlho.
Podobné články:
