oscilador local (oscilador maestro) en el receptor (transmisor) en la mayoría de los casos se denomina generador de señal, que determina la frecuencia de recepción. Aunque su función se denomina auxiliar, tiene un impacto muy significativo en la calidad del dispositivo receptor o transmisor.
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El propósito del oscilador local y el principio de recepción heterodina.
En los albores de la recepción de radio, al construir circuitos receptores, prescindieron de los osciladores locales. La señal seleccionada por el circuito oscilatorio de entrada fue amplificada y luego fue detectada y alimentada a un amplificador de baja frecuencia. Con el desarrollo de los circuitos, ha surgido el problema de construir un amplificador de radiofrecuencia con una gran ganancia.
Para cubrir un rango amplio, se realizó con un ancho de banda amplio, lo que lo hizo propenso a la autoexcitación. Los amplificadores conmutados resultaron ser demasiado complejos y engorrosos.
Todo cambió con la invención de la recepción heterodina.La señal del oscilador sintonizable (o fijo) se envía al mezclador. La señal recibida se envía a la otra entrada del mezclador y la salida es una gran cantidad de frecuencias combinadas, que son las sumas y diferencias de las frecuencias del oscilador local y la señal recibida en varias combinaciones. Las aplicaciones prácticas suelen tener dos frecuencias:
- señal fheterodina;
- f señal - f heterodino.
Estas frecuencias se denominan frecuencias espejo entre sí. La recepción se lleva a cabo en un canal, el segundo es filtrado por los circuitos de entrada del receptor. La diferencia se denomina frecuencia intermedia (IF), su valor se elige al diseñar el dispositivo receptor o transmisor. Las frecuencias de combinación restantes se filtran mediante un filtro de frecuencia intermedia.
Para equipos industriales, existen estándares para elegir el valor de IF. En los equipos de aficionados, esta frecuencia se selecciona de varias condiciones, incluida la disponibilidad de componentes para construir un filtro de banda estrecha.
La frecuencia intermedia seleccionada por el filtro se amplifica en el amplificador de FI. Dado que esta frecuencia es fija y el ancho de banda es pequeño (2,5 ... 3 kHz es suficiente para transmitir información de voz), el amplificador puede hacerse fácilmente de banda estrecha con una alta ganancia.
Hay circuitos donde se usa la frecuencia total - f señal + f heterodino. Dichos esquemas se denominan esquemas de "transformación ascendente". Este principio simplifica la construcción de los circuitos de entrada del receptor.
También existe una técnica de conversión directa (¡que no debe confundirse con la amplificación directa!), en la que la recepción se lleva a cabo casi en la frecuencia del oscilador local.Dicho circuito se caracteriza por la simplicidad de diseño y ajuste, pero el equipo de conversión directa tiene fallas inherentes que degradan significativamente la calidad del trabajo.
El transmisor también utiliza osciladores locales. Realizan la función opuesta: transfieren la señal modulada de baja frecuencia a la frecuencia de transmisión. En los equipos de comunicación, puede haber varios osciladores locales. Entonces, si se usa un circuito con dos o más conversiones de frecuencia, usa, respectivamente, dos o más osciladores locales. Además, el circuito puede contener osciladores locales que realizan funciones adicionales: la restauración de un portador suprimido durante la transmisión, la formación de paquetes telegráficos, etc.
La potencia del oscilador local en el receptor es pequeña. Unos pocos milivatios en la mayoría de los casos son suficientes para cualquier tarea. Pero la señal del oscilador local, si el circuito del receptor lo permite, puede filtrarse en la antena y puede recibirse a una distancia de varios metros.
Existe una leyenda entre los radioaficionados que durante la época de la prohibición de escuchar estaciones de radio occidentales, representantes de los servicios especiales caminaban por las entradas de las casas con receptores sintonizados en las frecuencias de "voces enemigas" (ajustadas para una frecuencia intermedia) . Por la presencia de señales, supuestamente era posible determinar quién estaba escuchando transmisiones prohibidas.
Requisitos para los parámetros del oscilador local.
El requisito principal para una señal de oscilador local es la pureza espectral. Si el oscilador local genera un voltaje que no sea una sinusoide, aparecerán frecuencias combinadas adicionales en el mezclador.Si caen en la banda de transparencia de los filtros de entrada, esto conduce a canales de recepción adicionales, así como a la aparición de "puntos golpeados": en algunas frecuencias de recepción, se produce un silbido que interfiere con la recepción de una señal útil.
Otro requisito es la estabilidad del nivel de la señal de salida y su frecuencia. El segundo es especialmente importante cuando se procesan señales con portadora suprimida (SSB (OBP), DSB (DBP), etc.) No es difícil obtener la invariancia del nivel de salida usando reguladores de voltaje para alimentar los osciladores maestros y eligiendo el modo correcto del elemento activo (transistor).
La constancia de la frecuencia depende de la estabilidad de los elementos de frecuencia impulsora (capacitancia e inductancia del circuito oscilatorio), así como de la invariancia de la capacitancia creciente. La inestabilidad de los elementos LC está determinada, en su mayor parte, por el cambio de temperatura durante el funcionamiento del oscilador local. Para estabilizar los componentes del circuito, se colocan en termostatos y también se utilizan medidas especiales para compensar las desviaciones de temperatura en los valores de capacitancia e inductancia. Los inductores generalmente están hechos para ser completamente estables térmicamente.
Para esto, se utilizan diseños especiales: las bobinas se enrollan con una fuerte tensión de alambre, las vueltas se rellenan con un compuesto para evitar que se desplacen, el alambre se quema en un marco de cerámica, etc.
Para reducir el efecto de la temperatura sobre la capacitancia del capacitor de excitación, éste se compone de dos o más elementos, seleccionándolos con diferentes valores y signos del coeficiente de temperatura de la capacitancia para que se compensen mutuamente durante el calentamiento o enfriamiento.
Debido a problemas con la estabilidad térmica, los osciladores locales controlados electrónicamente, en los que se utilizan varicaps como capacitancia, no se utilizan mucho. Su dependencia del calentamiento no es lineal y es muy difícil compensarla. Por lo tanto, los varicaps se usan solo como elementos de desafinación.
La capacitancia de montaje se suma a la capacitancia del capacitor de conducción, y su inestabilidad también conduce a una deriva de frecuencia. Para evitar la inestabilidad del montaje, todos los elementos del oscilador local deben montarse muy rígidamente para evitar cambios mínimos entre sí.
Un verdadero avance en la construcción de osciladores maestros fue el desarrollo en los años 30 del siglo pasado de la tecnología de fundición en polvo en Alemania. Esto hizo posible producir formas tridimensionales complejas para componentes de equipos de radio, lo que hizo posible lograr una rigidez de montaje sin precedentes en ese momento. Esto hizo posible llevar la confiabilidad de los sistemas de comunicación por radio de la Wehrmacht a un nuevo nivel.
Si el oscilador local no es sintonizable, el elemento de ajuste de frecuencia suele ser resonador de cuarzo. Esto hace posible obtener una estabilidad de generación extremadamente alta.
En los últimos años, ha habido una tendencia de transición en el uso de sintetizadores de frecuencia digital como osciladores locales en lugar de osciladores LC. La estabilidad del voltaje y la frecuencia de salida en ellos se logra fácilmente, pero la pureza espectral deja mucho que desear, especialmente si la señal se genera utilizando microcircuitos económicos.
Hoy en día, las antiguas tecnologías de recepción de radio están siendo reemplazadas por otras nuevas, como DDC: digitalización directa.No está lejos el momento en que los osciladores locales en los equipos receptores desaparezcan como clase. Pero esto no sucederá tan pronto, por lo que el conocimiento sobre los heterodinos y los principios de la recepción heterodina estarán en demanda durante mucho tiempo.
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