lokalni oscilator (glavni oscilator) u prijemniku (odašiljač) u većini slučajeva naziva se generator signala, koji određuje frekvenciju prijema. Iako se njegova uloga naziva pomoćnom, ona ima vrlo značajan utjecaj na kvalitetu prijemnog ili odašiljačkog uređaja.
Sadržaj
Namjena lokalnog oscilatora i princip heterodinskog prijema
U zoru radio prijema, kada su gradili krugove prijamnika, odbacili su lokalne oscilatore. Signal odabran ulaznim oscilatornim krugom je pojačan, a zatim je detektiran i doveden u niskofrekventno pojačalo. Razvojem strujnih kola pojavio se problem izgradnje radiofrekventnog pojačala s velikim pojačanjem.
Za pokrivanje velikog raspona izvedena je sa širokim propusnim opsegom, što ga je činilo sklonim samopobuđenju. Uključena pojačala su se pokazala previše složena i glomazna.
Sve se promijenilo izumom heterodinske recepcije.Signal s podesivog (ili fiksnog) oscilatora se dovodi u mikser. Primljeni signal se dovodi na drugi ulaz miksera, a na izlazu je ogroman broj kombinacija frekvencija, koje su zbrojevi i razlike frekvencija lokalnog oscilatora i primljenog signala u raznim kombinacijama. Praktične primjene obično imaju dvije frekvencije:
- feterodin-fsignal;
- f signal - f heterodin.
Te se frekvencije nazivaju zrcalnim frekvencijama jedna u odnosu na drugu. Prijem se obavlja na jednom kanalu, drugi se filtrira ulaznim krugovima prijemnika. Razlika se naziva međufrekvencija (IF), njezina se vrijednost odabire prilikom projektiranja uređaja za primanje ili odašiljanje. Preostale kombinirane frekvencije filtriraju se filtrom međufrekvencija.
Za industrijsku opremu postoje standardi za odabir IF vrijednosti. U amaterskoj opremi ova se frekvencija odabire iz različitih uvjeta, uključujući dostupnost komponenti za izgradnju uskopojasnog filtera.
Međufrekvencija odabrana filterom pojačava se u IF pojačalu. Budući da je ova frekvencija fiksna, a širina pojasa mala (2,5 ... 3 kHz je dovoljno za prijenos glasovnih informacija), pojačalo za nju se lako može napraviti uskopojasnim s visokim pojačanjem.
Postoje sklopovi gdje se koristi ukupna frekvencija - f signal + f heterodin. Takve sheme nazivaju se shemama "pretvorbe prema gore". Ovaj princip pojednostavljuje konstrukciju ulaznih krugova prijemnika.
Postoji i tehnika izravne pretvorbe (ne smije se miješati s izravnim pojačanjem!), U kojoj se prijem obavlja gotovo na frekvenciji lokalnog oscilatora.Takav sklop karakterizira jednostavnost dizajna i podešavanja, ali oprema za izravnu pretvorbu ima inherentne nedostatke koji značajno pogoršavaju kvalitetu rada.
Odašiljač također koristi lokalne oscilatore. Oni obavljaju suprotnu funkciju - prenose niskofrekventni modulirani signal na frekvenciju prijenosa. U komunikacijskoj opremi može postojati nekoliko lokalnih oscilatora. Dakle, ako se koristi sklop s dvije ili više pretvorbe frekvencije, on koristi dva ili više lokalnih oscilatora. Također, krug može sadržavati lokalne oscilatore koji obavljaju dodatne funkcije - obnavljanje nosača potisnutog tijekom prijenosa, formiranje telegrafskih paketa itd.
Snaga lokalnog oscilatora u prijemniku je mala. Nekoliko milivata u većini slučajeva dovoljno je za bilo koji zadatak. Ali signal lokalnog oscilatora, ako sklop prijamnika to dopušta, može procuriti u antenu, a može se primiti na udaljenosti od nekoliko metara.
Među radioamaterima postoji legenda da su u vrijeme zabrane slušanja zapadnih radio postaja predstavnici specijalnih službi hodali ulazima kuća s prijemnicima podešenim na frekvencije "neprijateljskih glasova" (prilagođenih za međufrekvenciju) . Po prisutnosti signala navodno se moglo utvrditi tko je slušao zabranjene emisije.
Zahtjevi za parametre lokalnog oscilatora
Glavni zahtjev za signal lokalnog oscilatora je spektralna čistoća. Ako lokalni oscilator stvara napon koji nije sinusoid, tada se u miješalici pojavljuju dodatne kombinirane frekvencije.Upadnu li u pojas prozirnosti ulaznih filtara, to dovodi do dodatnih kanala prijema, kao i do pojave "udarnih točaka" - na nekim frekvencijama prijema javlja se zvižduk koji ometa primanje korisnog signala.
Drugi zahtjev je stabilnost razine izlaznog signala i njegove frekvencije. Drugi je posebno važan kod obrade signala sa potisnutim nosiocem (SSB (OBP), DSB (DBP) itd.) Nije teško postići nepromjenjivost izlazne razine korištenjem regulatora napona za napajanje glavnih oscilatora i odabirom ispravan način rada aktivnog elementa (tranzistor).
Konstantnost frekvencije ovisi o stabilnosti elemenata pogonske frekvencije (kapacitivnosti i induktivnosti titrajnog kruga), kao i o nepromjenjivosti montažnog kapaciteta. Nestabilnost LC elemenata je uglavnom određena promjenom temperature tijekom rada lokalnog oscilatora. Za stabilizaciju komponenti kruga postavljaju se u termostate, a posebnim mjerama se također kompenziraju temperaturna odstupanja u vrijednostima kapacitivnosti i induktivnosti. Induktori su obično izrađeni tako da budu potpuno termički stabilni.
Za to se koriste posebni dizajni - zavojnice su namotane jakom napetošću žice, zavoji su napunjeni smjesom kako bi se spriječilo pomicanje zavoja, žica se spaljuje u keramički okvir itd.
Kako bi se smanjio utjecaj temperature na kapacitet pogonskog kondenzatora, sastoji se od dva ili više elemenata, birajući ih s različitim vrijednostima i predznacima temperaturnog koeficijenta kapacitivnosti tako da se međusobno kompenziraju tijekom grijanja ili hlađenja.
Zbog problema s toplinskom stabilnošću, elektronički kontrolirani lokalni oscilatori, gdje se kao kapacitivnost koriste varikapi, nemaju široku primjenu. Njihova ovisnost o grijanju je nelinearna i vrlo ju je teško nadoknaditi. Stoga se varikapi koriste samo kao elementi za određivanje.
Kapacitet ugradnje povećava kapacitet pogonskog kondenzatora, a njegova nestabilnost također dovodi do pomaka frekvencije. Kako bi se izbjegla nestabilnost montaže, svi elementi lokalnog oscilatora moraju biti montirani vrlo kruto kako bi se izbjegla čak i minimalna pomaka jedan u odnosu na drugi.
Pravi iskorak u konstrukciji glavnih oscilatora bio je razvoj 30-ih godina prošlog stoljeća tehnologije lijevanja praha u Njemačkoj. To je omogućilo izradu složenih trodimenzionalnih oblika za komponente radio opreme, što je omogućilo postizanje krutosti montaže bez presedana u to vrijeme. To je omogućilo da se pouzdanost radiokomunikacijskih sustava Wehrmachta podigne na novu razinu.
Ako lokalni oscilator nije podesiv, element za podešavanje frekvencije je obično kvarcni rezonator. To omogućuje postizanje iznimno visoke stabilnosti generacije.
Posljednjih godina postoji prijelazni trend u korištenju digitalnih sintisajzera frekvencije kao lokalnih oscilatora umjesto LC oscilatora. Stabilnost izlaznog napona i frekvencije u njima se lako postiže, ali spektralna čistoća ostavlja mnogo željenog, osobito ako se signal generira pomoću jeftinih mikro krugova.
Danas se stare tehnologije radio prijema zamjenjuju novima, kao što je DDC – izravna digitalizacija.Nije daleko vrijeme kada će lokalni oscilatori u prijamnoj opremi nestati kao klasa. Ali to neće doći tako brzo, pa će znanje o heterodinama i principima heterodinske recepcije biti traženo još dugo.
Slični članci:
