lokální oscilátor (hlavní oscilátor) v přijímači (vysílač) se ve většině případů nazývá generátor signálu, který určuje frekvenci příjmu. Přestože se jeho role nazývá pomocná, má velmi významný vliv na kvalitu přijímacího nebo vysílacího zařízení.
Obsah
Účel lokálního oscilátoru a princip heterodynního příjmu
Na úsvitu rozhlasového příjmu, když stavěli obvody přijímačů, upustili od místních oscilátorů. Signál vybraný vstupním oscilačním obvodem byl zesílen a poté detekován a přiveden do nízkofrekvenčního zesilovače. S rozvojem obvodů vyvstal problém sestrojit vysokofrekvenční zesilovač s velkým zesílením.
Aby pokryl velký rozsah, byl prováděn se širokou šířkou pásma, díky čemuž byl náchylný k samobuzení. Spínané zesilovače se ukázaly jako příliš složité a těžkopádné.
Vše se změnilo s vynálezem heterodynní recepce.Signál z laditelného (nebo pevného) oscilátoru je přiváděn do směšovače. Přijímaný signál je přiváděn na druhý vstup směšovače a na výstupu je obrovské množství kombinačních frekvencí, což jsou součty a rozdíly frekvencí lokálního oscilátoru a přijímaného signálu v různých kombinacích. Praktické aplikace mají obvykle dvě frekvence:
- fheterodyn-fsignál;
- f signál - f heterodyn.
Tyto frekvence se nazývají zrcadlové frekvence vůči sobě navzájem. Příjem je prováděn na jednom kanálu, druhý je odfiltrován vstupními obvody přijímače. Rozdíl se nazývá mezifrekvence (IF), jeho hodnota se volí při návrhu přijímacího nebo vysílacího zařízení. Zbývající kombinované frekvence jsou odfiltrovány mezifrekvenčním filtrem.
Pro průmyslová zařízení existují normy pro výběr hodnoty IF. V amatérských zařízeních se tato frekvence vybírá z různých podmínek, včetně dostupnosti komponent pro stavbu úzkopásmového filtru.
Mezifrekvence zvolená filtrem je zesílena v mezifrekvenčním zesilovači. Protože je tato frekvence pevná a šířka pásma je malá (2,5 ... 3 kHz stačí k přenosu hlasových informací), lze zesilovač pro ni snadno vyrobit jako úzkopásmový s vysokým ziskem.
Existují obvody, kde se používá celková frekvence - f signál + f heterodyn. Taková schémata se označují jako schémata "přeměny směrem nahoru". Tento princip zjednodušuje konstrukci vstupních obvodů přijímače.
Existuje také technika přímého převodu (nezaměňovat s přímým zesílením!), ve které se příjem provádí téměř na frekvenci místního oscilátoru.Takové obvody se vyznačují jednoduchostí konstrukce a nastavením, ale zařízení pro přímou konverzi má vlastní nedostatky, které výrazně snižují kvalitu práce.
Vysílač také využívá lokální oscilátory. Plní opačnou funkci - přenášejí nízkofrekvenčně modulovaný signál na vysílací frekvenci. V komunikačním zařízení může být několik lokálních oscilátorů. Pokud je tedy použit obvod se dvěma nebo více frekvenčními konverzemi, používá dva nebo více lokálních oscilátorů. Obvod může také obsahovat místní oscilátory, které provádějí další funkce - obnovení nosiče potlačeného během přenosu, vytváření telegrafních balíků atd.
Výkon lokálního oscilátoru v přijímači je malý. Několik miliwattů ve většině případů stačí pro jakýkoli úkol. Ale signál místního oscilátoru, pokud to obvod přijímače umožňuje, může unikat do antény a může být přijímán na vzdálenost několika metrů.
Mezi radioamatéry se traduje legenda, že v době zákazu poslechu západních rozhlasových stanic procházeli zástupci speciálních služeb podél vchodů domů s přijímači naladěnými na frekvence „nepřátelských hlasů“ (upravené na mezifrekvenci) . Podle přítomnosti signálů se prý dalo určit, kdo poslouchal zakázané vysílání.
Požadavky na parametry lokálního oscilátoru
Hlavním požadavkem na signál lokálního oscilátoru je spektrální čistota. Pokud lokální oscilátor generuje jiné napětí než sinusoidu, pak se ve směšovači objeví další kombinační frekvence.Pokud spadají do pásma průhlednosti vstupních filtrů, vede to k dalším přijímacím kanálům a také k výskytu „bodů udeření“ - na některých přijímacích frekvencích se objeví pískání, které ruší příjem užitečného signálu.
Dalším požadavkem je stabilita úrovně výstupního signálu a jeho frekvence. Druhý je důležitý zejména při zpracování signálů s potlačenou nosnou (SSB (OBP), DSB (DBP) atd.) Není obtížné získat neměnnost výstupní úrovně použitím napěťových regulátorů pro napájení hlavních oscilátorů a volbou správný režim aktivního prvku (tranzistoru).
Stálost kmitočtu závisí na stabilitě prvků budícího kmitočtu (kapacita a indukčnost oscilačního obvodu), jakož i na neměnnosti montážní kapacity. Nestabilita LC prvků je z větší části dána změnou teploty během provozu lokálního oscilátoru. Pro stabilizaci součástek obvodu jsou umístěny v termostatech a speciálními opatřeními se také vyrovnávají teplotní odchylky hodnot kapacity a indukčnosti. Induktory jsou obvykle vyrobeny tak, aby byly zcela tepelně stabilní.
K tomu se používají speciální konstrukce - cívky jsou navinuty silným tahem drátu, závity jsou vyplněny směsí, aby se zabránilo posunutí závitů, drát je vypálen do keramického rámu atd.
Aby se snížil vliv teploty na kapacitu budícího kondenzátoru, skládá se ze dvou nebo více prvků, které jsou vybírány s různými hodnotami a znaky teplotního koeficientu kapacity tak, aby se při ohřevu nebo chlazení vzájemně kompenzovaly.
Kvůli problémům s tepelnou stabilitou se elektronicky řízené lokální oscilátory, kde se jako kapacita používají varikapy, příliš nepoužívají. Jejich závislost na vytápění je nelineární a je velmi obtížné ji kompenzovat. Varikapy se proto používají pouze jako rozlaďovací prvky.
Montážní kapacita se sčítá s kapacitou budícího kondenzátoru a jeho nestabilita také vede k frekvenčnímu driftu. Aby se zabránilo nestabilitě montáže, musí být všechny prvky lokálního oscilátoru namontovány velmi pevně, aby se zabránilo i minimálním vzájemným posunům.
Skutečným průlomem v konstrukci hlavních oscilátorů byl ve 30. letech minulého století vývoj technologie práškového lití v Německu. To umožnilo vyrábět složité trojrozměrné tvary součástí rádiových zařízení, což umožnilo dosáhnout v té době nevídané montážní tuhosti. To umožnilo posunout spolehlivost radiokomunikačních systémů Wehrmachtu na novou úroveň.
Je-li lokální oscilátor neladitelný, je obvykle prvek pro nastavení frekvence křemenný rezonátor. To umožňuje získat extrémně vysokou generační stabilitu.
V posledních letech došlo k přechodnému trendu v používání digitálních frekvenčních syntezátorů jako lokálních oscilátorů namísto LC oscilátorů. Stabilita výstupního napětí a frekvence v nich je snadno dosažena, ale spektrální čistota ponechává mnoho požadavků, zejména pokud je signál generován pomocí levných mikroobvodů.
Staré technologie rozhlasového příjmu jsou dnes nahrazovány novými, jako je DDC - přímá digitalizace.Není daleko doba, kdy lokální oscilátory v přijímacím zařízení zmizí jako třída. To ale nepřijde tak brzo, takže znalosti o heterodynech a principech heterodynní recepce budou žádané ještě dlouho.
Podobné články:
