Oscilator je elektronska ali mehanska naprava, ki se uporablja za ustvarjanje nihajočega ali periodičnega elektronskega signala, pogosto sinusnega. Na splošno oscilator pretvori enosmerni tok iz napajalnika v izmenični signal. Ti so torej uporabni za široko paleto elektronskih naprav, od preprostih generatorjev CLK do digitalnih naprav, kompleksnih računalnikov itd. vrste oscilatorjev na voljo, ki se uporabljajo glede na zahteve, kot so Harmonic, Tuned Circuit, RC Crystal itd. Ta članek torej obravnava eno od vrst oscilatorjev, kot je lokalni oscilator – delo z aplikacijami.
Kaj je lokalni oscilator?
Lokalni oscilator je ena vrsta oscilatorja, ki se uporablja za spreminjanje frekvence signala z mešalnikom v sprejemniku. Ta postopek spreminjanja frekvence signala, imenovan tudi heterodiniranje, ustvari vsoto in razliko frekvenc iz frekvence oscilatorja in frekvence vhodnega signala. V različnih sprejemnikih so te funkcije oscilatorja in mešalnika združene znotraj ene stopnje, znane kot pretvornik, ki zmanjša porabo energije, stroške in prostor. Lokalni oscilator generira sinusni signal, vključno s frekvenco, tako da je sprejemnik sposoben generirati natančno vmesno frekvenco ali posledično frekvenco za nadaljnje ojačanje in pretvorbo v zaznavanje zvoka.
Lokalni oscilator deluje
Spodaj je prikazan lokalni oscilator, ki deluje z mešalnikom v superheterodinskem radijskem sprejemniku. Na splošno superheterodinski radijski sprejemnik meša frekvenco sprejetega signala s frekvenco generiranega signala prek lokalnega oscilatorja.
Najprej sprejemnik sprejme signale iz antene. Nato se ti signali napajajo v RF ojačevalnik. V tem ojačevalniku so signali uglašeni za odstranjevanje neželenih signalov iz drugih frekvenc.
Iz RF ojačevalnika se uglašeni signali mešajo z ustvarjenimi vhodnimi lokalnimi frekvenčnimi signali lokalnega oscilatorja. Ta postopek mešanja je mogoče izvesti v mešalniku in ustvari IF (vmesno frekvenco).
IF, ki nastane z mešanjem, je primernejši za obdelavo kot prvotna nosilna frekvenca.
Po tem se vmesna frekvenca ojača in filtrira. Torej se ta amplituda preprosto vzdržuje z omejevalnikom. Tako je med filtriranjem mogoče izbrati signale določenega kanala. V primerjavi z RF-filtriranjem je IF-filter mogoče dobro nastaviti kot RF-filter, ker je zasnovan predvsem za fiksno frekvenco.
Nato se ta signal prenese na demodulator, ki je znan tudi kot FM detektor. Torej ta detektor preprosto demodulira izhod. Tako je mogoče tudi preklapljati med različnimi demodulatorji, da dosežete želeno obliko izhoda.
Nato se ta demodulirani signal ojača z zvočnikom, kjer se spremeni v zvočne signale z zvočno frekvenco.
Tako je posebnost superheterodinskega FM sprejemnika mešanje izvirne dohodne frekvence iz vira z ustvarjeno frekvenco, posledično to omogoča sprejemniku, da filtrira in izbere samo želene RF signale.
Shema vezja lokalnega oscilatorja
Tukaj bomo razložili lokalni oscilator, ki deluje v superheterodinskem sprejemniku. Shema vezja superheterodinskega sprejemnika, ki uporablja lokalni oscilator, je prikazana spodaj.
Heterodinski sprejemnik je elektronsko vezje, ki prenaša signal z enega nosilnega signala na drug nosilni signal prek druge frekvence. Meša signal i/p z ustvarjenim valom prek oscilatorja, da ustvari dva nova signala, znana kot utripa. Heterodiniranje je enostaven postopek, ki ga urejajo zakoni trigonometrije, večina heterodinov je zelo zapletenih naprav z več ojačevalci & filtri.
Tukaj je utrip signal, ki ga ustvarita dva i/pt signala z različnimi frekvencami. Na splošno heterodinski sprejemnik ustvari dva utripa, pri čemer ima en utrip frekvenco, ki je enaka količini mešanih frekvenc, medtem ko ima drugi utrip frekvenco, ki je razlika med mešanimi frekvencami. Tako se na primer signal i/p, vključno z nosilnim valom 10 MHz, pomeša z nosilnim signalom 15 MHz, da nastaneta dva utripa o/p. Višji utrip ima frekvenco 25MhHz, nižji utrip pa frekvenco 5MHz.
Superheterodinski sprejemnik uporablja princip heterodina, da omogoči prepoznavanje visokofrekvenčnih signalov prek nizkofrekvenčnih sprejemnikov. Ko signal pride v superheterodinski sprejemnik, ga signal lokalnega oscilatorja preprosto ojača in premeša, preden se filtrira, da se ustvari IF (vmesna frekvenca). Običajno se ponovno ojača in filtrira, preden doseže izhod. Sprejemnik se uglašuje s spreminjanjem valovne frekvence oscilatorja.
Obstaja veliko lokalnih oscilatorjev, ki se pogosto uporabljajo v radijskih sprejemnikih; Hartleyjev oscilator, Tuned collector oscilator in kristalni oscilator.
Prosimo, glejte to povezavo, če želite izvedeti več o Hartleyjev oscilator .
Prosimo, glejte to povezavo, če želite izvedeti več o Uglašen kolektorski oscilator .
Prosimo, glejte to povezavo, če želite izvedeti več o kristalni oscilator .
Formula frekvence lokalnega oscilatorja
V lokalnem oscilatorju, ko mešalnik ustvari vsoto in razliko frekvenc, je mogoče proizvesti 455 kHz IF signal, če je oscilator bodisi pod ali nad IF.
Primer 1:
Ko je lokalni oscilator nad IF, se mora nastaviti s približno 1 na 2 MHz. Običajno je kondenzator v uglašenem vezju RLC, ki se spremeni za uravnavanje središčne frekvence, ko je induktor fiksiran.
Od fc = 1/2π√LC
Z reševanjem C = 1/L(2πfc)^2
Ko je uglasitvena frekvenca najvišja, je uglasitveni kondenzator minimalen. Ko poznamo frekvenčno območje, ki ga je treba ustvariti, lahko sklepamo o zahtevanem območju kapacitivnosti.
Cmax/Cmin = L(2πfmax)^2/ L(2πfmin)^2
= L(2MHz)^2/ L(2πfmin)^2
= (2MHz/1MHz)^2 = 4
Primer 2:
Ko je lokalni oscilator pod IF, se mora oscilator prilagoditi približno od 45 kHz do 1145 kHz. Torej,
Cmax/Cmin = (1145kHz/45kHz)^2 = 648.
Pri tej vrsti razpona ni praktično izdelati nastavljivega kondenzatorja. Tako je oscilator v običajnem AM sprejemniku nad radijskim pasom.
Zakaj se uporabljajo lokalni oscilatorji?
Ti oscilatorji se uporabljajo za spreminjanje frekvence signala z mešalnikom v sprejemniku.
Zakaj je frekvenca lokalnega oscilatorja višja?
Frekvenca oscilatorja je vedno višja v primerjavi s frekvenco signala, ker je višja frekvenca običajno prednostna v super heterodiničnem sprejemniku, da ostane večja razdalja med razliko med sicer vmesno frekvenco in drugima dvema frekvencama, tako da se signal vmesne frekvence lažje prenese skozi filter in izvirna dva signala bosta oslabljena.
Prednosti
The prednosti lokalnega oscilatorja vključujejo naslednje.
- Lokalni oscilator v radijskem komunikacijskem sistemu je glavni vir faznega šuma.
- V radijskih sprejemnikih funkcije kombiniranega lokalnega oscilatorja in mešalnika znotraj ene same aktivne naprave zmanjšajo ceno, prostor in porabo energije.
- Ta oscilator obdeluje signal na fiksni frekvenci, da izboljša delovanje radijskega sprejemnika.
Aplikacije
The aplikacije lokalnih oscilatorjev vključujejo naslednje.
- Lokalni oscilatorji se uporabljajo v številnih komunikacijskih vezjih, kot so kabelski televizijski sprejemniki, modemi, telemetrični sistemi, mikrovalovni relejni sistemi, frekvenčni multipleksni sistemi, ki se uporabljajo v telefonskih cevovodih, radijski teleskopi, atomske ure in vojaški elektronski protiukrepalni sistemi.
- Uporabljajo se v superheterodinskih sprejemnikih in radijskih komunikacijskih sistemih.
- Ti oscilatorji so potrebni vsakič, ko se za spreminjanje arhitektur sprejemnikov uporablja heterodiniranje
- HF signale v IF spekter za enostavno obdelavo.
- Mikrovalovne frekvence pri sprejemu satelitske televizije se uporabljajo od satelita do sprejemne antene za pretvorbo v nižje frekvence prek oscilatorja in mešalnika z namestitvijo na anteno.
Torej, to je pregled lokalnega oscilatorja – delo z aplikacijami. Ta oscilator igra ključno vlogo v FM sprejemniku. To je najpomembnejše vezje v celotnem sprejemniku, ker se bo vsaka nestabilnost ali odmik znotraj oscilatorja pretvoril v odmik in nestabilnost znotraj prejetega signala. Tukaj je vprašanje za vas, kateri tip oscilatorja se uporablja kot lokalni oscilator?
