lokale oscillator (hoofdoscillator) in de ontvanger (zender) wordt in de meeste gevallen een signaalgenerator genoemd, die de ontvangstfrequentie bepaalt. Hoewel zijn rol ondersteunende wordt genoemd, heeft het een zeer aanzienlijke invloed op de kwaliteit van het ontvangende of verzendende apparaat.
Inhoud
Het doel van de lokale oscillator en het principe van heterodyne ontvangst
Bij het aanbreken van radio-ontvangst, bij het bouwen van ontvangercircuits, zagen ze af van lokale oscillatoren. Het signaal dat door het oscillerende ingangscircuit werd geselecteerd, werd versterkt en vervolgens gedetecteerd en naar een laagfrequente versterker gevoerd. Met de ontwikkeling van schakelingen is het probleem ontstaan van het bouwen van een radiofrequentieversterker met een grote versterking.
Om een groot bereik te dekken, werd het uitgevoerd met een brede bandbreedte, waardoor het vatbaar was voor zelfexcitatie. Geschakelde versterkers bleken te complex en omslachtig.
Alles veranderde met de uitvinding van heterodyne receptie.Het signaal van de afstembare (of vaste) oscillator wordt naar de mixer gevoerd. Het ontvangen signaal wordt naar de andere ingang van de mixer gevoerd en de uitgang is een enorm aantal combinatiefrequenties, die de sommen en verschillen zijn van de frequenties van de lokale oscillator en het ontvangen signaal in verschillende combinaties. Praktische toepassingen hebben meestal twee frequenties:
- fheterodyne-fsignaal;
- f signaal - f heterodyne.
Deze frequenties worden spiegelfrequenties genoemd ten opzichte van elkaar. De ontvangst vindt plaats op één kanaal, het tweede wordt uitgefilterd door de ingangscircuits van de ontvanger. Het verschil wordt de middenfrequentie (IF) genoemd, de waarde ervan wordt gekozen bij het ontwerpen van het ontvangende of zendende apparaat. De overige combinatiefrequenties worden uitgefilterd door een tussenfrequentiefilter.
Voor industriële apparatuur zijn er normen voor het kiezen van de IF-waarde. In amateurapparatuur wordt deze frequentie gekozen uit verschillende omstandigheden, waaronder de beschikbaarheid van componenten voor het bouwen van een smalbandfilter.
De door het filter geselecteerde tussenfrequentie wordt in de middenfrequentversterker versterkt. Omdat deze frequentie vast is en de bandbreedte klein is (2,5 ... 3 kHz is genoeg om spraakinformatie te verzenden), kan de versterker ervoor eenvoudig smalbandig worden gemaakt met een hoge versterking.
Er zijn circuits waar de totale frequentie wordt gebruikt - f signaal + f heterodyne. Dergelijke schema's worden "opwaartse transformatie"-schema's genoemd. Dit principe vereenvoudigt de constructie van de ingangscircuits van de ontvanger.
Er is ook een directe conversietechniek (niet te verwarren met directe versterking!), waarbij de ontvangst bijna op de lokale oscillatorfrequentie plaatsvindt.Dergelijke schakelingen worden gekenmerkt door eenvoud van ontwerp en aanpassing, maar apparatuur voor directe conversie heeft inherente gebreken die de kwaliteit van het werk aanzienlijk verminderen.
De zender maakt ook gebruik van lokale oscillatoren. Ze vervullen de tegenovergestelde functie - ze dragen het laagfrequente gemoduleerde signaal over naar de zendfrequentie. In communicatieapparatuur kunnen meerdere lokale oscillatoren aanwezig zijn. Dus als een circuit met twee of meer frequentieomzettingen wordt gebruikt, gebruikt het respectievelijk twee of meer lokale oscillatoren. Het circuit kan ook lokale oscillatoren bevatten die extra functies vervullen - het herstellen van een tijdens verzending onderdrukte draaggolf, de vorming van telegraafpakketten, enz.
Het vermogen van de lokale oscillator in de ontvanger is klein. Een paar milliwatt is in de meeste gevallen voldoende voor elke taak. Maar het lokale oscillatorsignaal kan, als de ontvangercircuits het toelaten, in de antenne lekken en het kan op een afstand van enkele meters worden ontvangen.
Er is een legende onder radioamateurs dat in de tijd van het verbod om naar westerse radiostations te luisteren, vertegenwoordigers van de speciale diensten langs de ingangen van huizen liepen met ontvangers afgestemd op de frequenties van "vijandelijke stemmen" (aangepast voor een tussenfrequentie) . Door de aanwezigheid van signalen zou kunnen worden vastgesteld wie er naar verboden uitzendingen luisterde.
Vereisten voor de parameters van de lokale oscillator
De belangrijkste vereiste voor een lokaal oscillatorsignaal is de spectrale zuiverheid. Als de lokale oscillator een andere spanning dan een sinusoïde genereert, verschijnen er extra combinatiefrequenties in de mixer.Als ze in de transparantieband van de ingangsfilters vallen, leidt dit tot extra ontvangstkanalen en tot het verschijnen van "struck points" - bij sommige ontvangstfrequenties treedt een fluitsignaal op dat de ontvangst van een nuttig signaal verstoort.
Een andere vereiste is de stabiliteit van het uitgangssignaalniveau en de frequentie ervan. De tweede is vooral belangrijk bij het verwerken van signalen met een onderdrukte draaggolf (SSB (OBP), DSB (DBP), enz.). Het is niet moeilijk om de invariantie van het uitgangsniveau te verkrijgen door spanningsregelaars te gebruiken om de hoofdoscillatoren van stroom te voorzien en de juiste modus van het actieve element (transistor).
De constantheid van de frequentie hangt af van de stabiliteit van de aandrijffrequentie-elementen (capaciteit en inductantie van het oscillerende circuit), evenals van de invariantie van de montagecapaciteit. De instabiliteit van LC-elementen wordt voor het grootste deel bepaald door de temperatuurverandering tijdens bedrijf van de lokale oscillator. Om de componenten van het circuit te stabiliseren, worden ze in thermostaten geplaatst en worden speciale maatregelen gebruikt om temperatuurafwijkingen in capaciteits- en inductantiewaarden te compenseren. Inductoren worden meestal gemaakt om volledig thermisch stabiel te zijn.
Hiervoor worden speciale ontwerpen gebruikt - de spoelen worden gewikkeld met een sterke draadspanning, de windingen worden gevuld met een compound om verschuiving van de windingen te voorkomen, de draad wordt in een keramisch frame gebrand, enz.
Om het effect van temperatuur op de capaciteit van de aandrijfcondensator te verminderen, bestaat deze uit twee of meer elementen, die ze selecteren met verschillende waarden en tekens van de temperatuurcoëfficiënt van de capaciteit, zodat ze wederzijds worden gecompenseerd tijdens verwarming of koeling.
Vanwege problemen met thermische stabiliteit worden elektronisch gestuurde lokale oscillatoren, waarbij varicaps als capaciteit worden gebruikt, niet veel gebruikt. Hun afhankelijkheid van verwarming is niet-lineair en het is erg moeilijk om dit te compenseren. Daarom worden varicaps alleen gebruikt als ontstemmingselementen.
De montagecapaciteit komt overeen met de capaciteit van de aandrijfcondensator en de instabiliteit ervan leidt ook tot frequentiedrift. Om montage-instabiliteit te voorkomen, moeten alle elementen van de lokale oscillator zeer stevig worden gemonteerd om zelfs minimale verschuivingen ten opzichte van elkaar te voorkomen.
Een echte doorbraak in de constructie van master-oscillatoren was de ontwikkeling in de jaren '30 van de vorige eeuw van de poedergiettechnologie in Duitsland. Dit maakte het mogelijk om complexe driedimensionale vormen voor componenten van radioapparatuur te produceren, waardoor een voor die tijd ongekende montagestijfheid kon worden bereikt. Dit maakte het mogelijk om de betrouwbaarheid van de radiocommunicatiesystemen van de Wehrmacht naar een nieuw niveau te tillen.
Als de lokale oscillator niet-afstembaar is, is het frequentie-instellende element meestal: kwarts resonator. Dit maakt het mogelijk een extreem hoge generatiestabiliteit te verkrijgen.
De laatste jaren is er een overgangstrend in het gebruik van digitale frequentiesynthesizers als lokale oscillatoren in plaats van LC-oscillatoren. De stabiliteit van de uitgangsspanning en frequentie daarin is gemakkelijk te bereiken, maar de spectrale zuiverheid laat veel te wensen over, vooral als het signaal wordt gegenereerd met behulp van goedkope microschakelingen.
Tegenwoordig worden oude radio-ontvangsttechnologieën vervangen door nieuwe, zoals DDC - directe digitalisering.De tijd is niet ver meer dat lokale oscillatoren in ontvangstapparatuur als een klasse zullen verdwijnen. Maar dit zal niet zo snel komen, dus kennis over heterodyne en de principes van heterodyne receptie zal nog lang in trek zijn.
Vergelijkbare artikelen:
