локален осцилатор (главен осцилатор) в приемника (предавател) в повечето случаи се нарича генератор на сигнал, който определя честотата на приемане. Въпреки че ролята му се нарича спомагателна, тя оказва много значително влияние върху качеството на приемащото или предаващото устройство.
Съдържание
Предназначението на локалния осцилатор и принципът на хетеродинен прием
В зората на радиоприемането, при изграждането на приемни вериги, те се отказаха от локални осцилатори. Сигналът, избран от входната осцилаторна верига, се усилва, след което се открива и се подава към нискочестотен усилвател. С развитието на схемите възникна проблемът за изграждане на радиочестотен усилвател с голямо усилване.
За да покрие голям диапазон, той беше изпълнен с широка честотна лента, което го направи склонен към самовъзбуждане. Превключваните усилватели се оказаха твърде сложни и тромави.
Всичко се промени с изобретяването на хетеродинен прием.Сигналът от регулируемия (или фиксиран) осцилатор се подава към миксера. Полученият сигнал се подава към другия вход на миксера, а изходът е огромен брой комбинирани честоти, които са суми и разлики от честотите на локалния осцилатор и получения сигнал в различни комбинации. Практическите приложения обикновено имат две честоти:
- фетеродин-фсигнал;
- f сигнал - f хетеродин.
Тези честоти се наричат огледални честоти една спрямо друга. Приемането се извършва на един канал, вторият се филтрира от входните вериги на приемника. Разликата се нарича междинна честота (IF), нейната стойност се избира при проектирането на приемното или предавателното устройство. Останалите комбинирани честоти се филтрират от филтър за междинна честота.
За промишленото оборудване има стандарти за избор на стойността на IF. В любителското оборудване тази честота се избира от различни условия, включително наличието на компоненти за изграждане на теснолентов филтър.
Междинната честота, избрана от филтъра, се усилва в IF усилвателя. Тъй като тази честота е фиксирана, а честотната лента е малка (2,5 ... 3 kHz е достатъчно за предаване на гласова информация), усилвателят за нея може лесно да се направи теснолентов с високо усилване.
Има схеми, в които се използва общата честота - f сигнал + f хетеродин. Такива схеми се наричат схеми за "възходяща трансформация". Този принцип опростява конструкцията на входните вериги на приемника.
Има и техника за директно преобразуване (да не се бърка с директно усилване!), При която приемането се извършва почти на честотата на локалния осцилатор.Такива схеми се характеризират с простота на дизайн и настройка, но оборудването за директно преобразуване има присъщи недостатъци, които значително влошават качеството на работа.
Предавателят също използва локални осцилатори. Те изпълняват обратната функция - пренасят нискочестотния модулиран сигнал към честотата на предаване. В комуникационното оборудване може да има няколко локални осцилатора. Така че, ако се използва схема с две или повече честотни преобразувания, тя използва съответно два или повече локални осцилатора. Също така веригата може да съдържа локални осцилатори, които изпълняват допълнителни функции - възстановяване на носител, потиснат по време на предаване, образуване на телеграфни колети и др.
Мощността на локалния осцилатор в приемника е малка. Няколко миливата в повечето случаи са достатъчни за всяка задача. Но сигналът на локалния осцилатор, ако схемата на приемника го позволява, може да изтече в антената и може да бъде получен на разстояние от няколко метра.
Има легенда сред радиолюбителите, че по време на забраната за слушане на западни радиостанции, представители на специалните служби се разхождаха по входовете на къщи с приемници, настроени на честотите на „вражески гласове“ (настроени за междинна честота) . По наличието на сигнали се твърди, че е възможно да се определи кой слуша забранени предавания.
Изисквания към параметрите на локалния осцилатор
Основното изискване за сигнала на локалния осцилатор е спектралната чистота. Ако локалният осцилатор генерира напрежение, различно от синусоида, тогава в смесителя се появяват допълнителни комбинирани честоти.Ако те попаднат в лентата на прозрачност на входните филтри, това води до допълнителни канали за приемане, както и до появата на „поразени точки“ – при някои честоти на приемане се получава свирка, която пречи на приемането на полезен сигнал.
Друго изискване е стабилността на нивото на изходния сигнал и неговата честота. Второто е особено важно при обработка на сигнали с потиснат носител (SSB (OBP), DSB (DBP) и др.) Не е трудно да се получи инвариантност на изходното ниво чрез използване на регулатори на напрежение за захранване на главните осцилатори и избор на правилен режим на активния елемент (транзистор).
Постоянството на честотата зависи от стабилността на елементите на задвижващата честота (капацитет и индуктивност на осцилаторния кръг), както и от инвариантността на монтажния капацитет. Нестабилността на LC елементите се определя в по-голямата си част от промяната на температурата по време на работа на локалния осцилатор. За стабилизиране на компонентите на веригата те се поставят в термостати, като се използват и специални мерки за компенсиране на температурните отклонения в стойностите на капацитета и индуктивността. Индукторите обикновено са направени така, че да бъдат напълно термично стабилни.
За това се използват специални конструкции - намотките се навиват със силно напрежение на тел, завоите се пълнят със смес, за да се предотврати изместването на завоите, жицата се изгаря в керамична рамка и т.н.
За да се намали влиянието на температурата върху капацитета на задвижващия кондензатор, той се състои от два или повече елемента, като ги избира с различни стойности и знаци на температурния коефициент на капацитет, така че те да бъдат взаимно компенсирани по време на нагряване или охлаждане.
Поради проблеми с термичната стабилност електронно управляваните локални осцилатори, където варикапите се използват като капацитет, не се използват широко. Тяхната зависимост от отоплението е нелинейна и е много трудно да се компенсира. Следователно варикапите се използват само като разстройващи елементи.
Монтажният капацитет добавя към капацитета на задвижващия кондензатор, а неговата нестабилност също води до отклонение на честотата. За да се избегне нестабилност на монтажа, всички елементи на локалния осцилатор трябва да бъдат монтирани много здраво, за да се избегнат дори минимални измествания един спрямо друг.
Истински пробив в конструирането на главни осцилатори е развитието през 30-те години на миналия век на технологията за прахово леене в Германия. Това направи възможно производството на сложни триизмерни форми за компоненти на радиооборудване, което направи възможно постигането на безпрецедентна твърдост на монтажа по това време. Това даде възможност да се изведе надеждността на радиокомуникационните системи на Вермахта на ново ниво.
Ако локалният осцилатор не е регулируем, елементът за настройка на честотата обикновено е такъв кварцов резонатор. Това дава възможност да се получи изключително висока стабилност на поколението.
През последните години се наблюдава преходна тенденция в използването на цифрови честотни синтезатори като локални осцилатори вместо LC осцилатори. Стабилността на изходното напрежение и честотата в тях се постига лесно, но спектралната чистота оставя много да се желае, особено ако сигналът се генерира с помощта на евтини микросхеми.
Днес старите технологии за радиоприемане се заменят с нови, като DDC – директна цифровизация.Не е далеч времето, когато локалните осцилатори в приемното оборудване ще изчезнат като клас. Но това няма да дойде толкова скоро, така че знанията за хетеродините и принципите на хетеродино приемане ще бъдат търсени още дълго време.
Подобни статии:
