oscillatore locale (oscillatore principale) nel ricevitore (trasmettitore) nella maggior parte dei casi è chiamato generatore di segnale, che determina la frequenza di ricezione. Sebbene il suo ruolo sia chiamato ausiliario, ha un impatto molto significativo sulla qualità del dispositivo ricevente o trasmittente.
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Lo scopo dell'oscillatore locale e il principio della ricezione eterodina
All'alba della ricezione radio, quando si costruivano circuiti di ricezione, si rinunciava agli oscillatori locali. Il segnale selezionato dal circuito oscillatorio di ingresso è stato amplificato, quindi è stato rilevato e inviato a un amplificatore a bassa frequenza. Con lo sviluppo dei circuiti, è sorto il problema di costruire un amplificatore a radiofrequenza con un grande guadagno.
Per coprire una vasta gamma, è stato eseguito con un'ampia larghezza di banda, che lo ha reso incline all'autoeccitazione. Gli amplificatori commutati si sono rivelati troppo complessi e ingombranti.
Tutto è cambiato con l'invenzione della ricezione eterodina.Il segnale dell'oscillatore sintonizzabile (o fisso) viene inviato al mixer. Il segnale ricevuto viene inviato all'altro ingresso del mixer e l'uscita è un numero enorme di frequenze di combinazione, che sono le somme e le differenze delle frequenze dell'oscillatore locale e del segnale ricevuto in varie combinazioni. Le applicazioni pratiche di solito hanno due frequenze:
- segnale-feterodina;
- f segnale - f eterodina.
Queste frequenze sono chiamate frequenze speculari l'una rispetto all'altra. La ricezione viene effettuata su un canale, il secondo viene filtrato dai circuiti di ingresso del ricevitore. La differenza è chiamata frequenza intermedia (IF), il suo valore viene scelto durante la progettazione del dispositivo di ricezione o trasmissione. Le restanti frequenze di combinazione vengono filtrate da un filtro di frequenza intermedia.
Per le apparecchiature industriali, esistono standard per la scelta del valore IF. Nelle apparecchiature amatoriali, questa frequenza è selezionata da varie condizioni, inclusa la disponibilità di componenti per la costruzione di un filtro a banda stretta.
La frequenza intermedia selezionata dal filtro viene amplificata nell'amplificatore IF. Poiché questa frequenza è fissa e la larghezza di banda è piccola (2,5 ... 3 kHz sono sufficienti per trasmettere informazioni vocali), l'amplificatore può essere facilmente realizzato a banda stretta con un guadagno elevato.
Ci sono circuiti in cui viene utilizzata la frequenza totale: f segnale + f eterodina. Tali schemi sono indicati come schemi di "trasformazione verso l'alto". Questo principio semplifica la costruzione dei circuiti di ingresso del ricevitore.
Esiste anche una tecnica di conversione diretta (da non confondere con l'amplificazione diretta!), in cui la ricezione avviene quasi alla frequenza dell'oscillatore locale.Tali circuiti sono caratterizzati dalla semplicità di progettazione e regolazione, ma le apparecchiature di conversione diretta presentano difetti intrinseci che degradano significativamente la qualità del lavoro.
Il trasmettitore utilizza anche oscillatori locali. Svolgono la funzione opposta: trasferiscono il segnale modulato a bassa frequenza alla frequenza di trasmissione. Nelle apparecchiature di comunicazione possono essere presenti diversi oscillatori locali. Quindi, se viene utilizzato un circuito con due o più conversioni di frequenza, utilizza, rispettivamente, due o più oscillatori locali. Inoltre, il circuito può contenere oscillatori locali che svolgono funzioni aggiuntive: il ripristino di una portante soppressa durante la trasmissione, la formazione di pacchi telegrafici, ecc.
La potenza dell'oscillatore locale nel ricevitore è piccola. Pochi milliwatt nella maggior parte dei casi sono sufficienti per qualsiasi attività. Ma il segnale dell'oscillatore locale, se il circuito del ricevitore lo consente, può penetrare nell'antenna e può essere ricevuto a una distanza di diversi metri.
C'è una leggenda tra i radioamatori che durante il periodo del divieto di ascoltare le stazioni radio occidentali, rappresentanti dei servizi speciali camminavano lungo gli ingressi delle case con ricevitori sintonizzati sulle frequenze delle "voci nemiche" (adattate per una frequenza intermedia) . In base alla presenza di segnali, sarebbe stato possibile determinare chi stava ascoltando le trasmissioni vietate.
Requisiti per i parametri dell'oscillatore locale
Il requisito principale per un segnale oscillatore locale è la purezza spettrale. Se l'oscillatore locale genera una tensione diversa da una sinusoide, nel mixer vengono visualizzate frequenze di combinazione aggiuntive.Se cadono nella banda di trasparenza dei filtri di ingresso, ciò porta a canali di ricezione aggiuntivi, nonché alla comparsa di "punti colpiti": ad alcune frequenze di ricezione si verifica un fischio che interferisce con la ricezione di un segnale utile.
Un altro requisito è la stabilità del livello del segnale di uscita e la sua frequenza. Il secondo è particolarmente importante quando si elaborano segnali con portante soppressa (SSB (OBP), DSB (DBP), ecc.) Non è difficile ottenere l'invarianza del livello di uscita utilizzando dei regolatori di tensione per alimentare gli oscillatori master e scegliendo il modalità corretta dell'elemento attivo (transistor).
La costanza della frequenza dipende dalla stabilità degli elementi di frequenza di pilotaggio (capacità e induttanza del circuito oscillatorio), nonché dall'invarianza della capacità di montaggio. L'instabilità degli elementi LC è determinata, per la maggior parte, dalle variazioni di temperatura durante il funzionamento dell'oscillatore locale. Per stabilizzare i componenti del circuito, sono collocati in termostati e vengono utilizzate misure speciali anche per compensare le deviazioni di temperatura nei valori di capacità e induttanza. Gli induttori sono generalmente realizzati per essere completamente termicamente stabili.
Per questo vengono utilizzati design speciali: le bobine sono avvolte con una forte tensione del filo, le spire sono riempite con un composto per impedire lo spostamento delle spire, il filo viene bruciato in un telaio in ceramica, ecc.
Per ridurre l'effetto della temperatura sulla capacità del condensatore di pilotaggio, esso è costituito da due o più elementi, selezionandoli con valori e segni differenti del coefficiente di temperatura della capacità in modo che siano reciprocamente compensati durante il riscaldamento o il raffreddamento.
A causa di problemi di stabilità termica, gli oscillatori locali controllati elettronicamente, in cui i varicap vengono utilizzati come capacità, non sono ampiamente utilizzati. La loro dipendenza dal riscaldamento non è lineare ed è molto difficile compensarla. Pertanto, i varicap sono usati solo come elementi di detuning.
La capacità di montaggio si somma alla capacità del condensatore di pilotaggio e la sua instabilità porta anche alla deriva di frequenza. Per evitare l'instabilità di montaggio, tutti gli elementi dell'oscillatore locale devono essere montati in modo molto rigido per evitare spostamenti anche minimi l'uno rispetto all'altro.
Una vera svolta nella costruzione di oscillatori principali è stato lo sviluppo negli anni '30 del secolo scorso della tecnologia di colata di polvere in Germania. Ciò ha permesso di produrre forme tridimensionali complesse per componenti di apparecchiature radio, che hanno permesso di ottenere una rigidità di montaggio senza precedenti in quel momento. Ciò ha permesso di portare l'affidabilità dei sistemi di comunicazione radio della Wehrmacht a un nuovo livello.
Se l'oscillatore locale non è sintonizzabile, di solito lo è l'elemento di impostazione della frequenza risonatore al quarzo. Ciò consente di ottenere una stabilità di generazione estremamente elevata.
Negli ultimi anni, c'è stata una tendenza di transizione nell'uso di sintetizzatori di frequenza digitali come oscillatori locali invece di oscillatori LC. La stabilità della tensione e della frequenza di uscita al loro interno è facilmente raggiungibile, ma la purezza spettrale lascia molto a desiderare, soprattutto se il segnale viene generato utilizzando microcircuiti economici.
Oggi, le vecchie tecnologie di ricezione radio vengono sostituite da nuove, come la DDC - digitalizzazione diretta.Non è lontano il tempo in cui gli oscillatori locali nelle apparecchiature riceventi scompariranno come classe. Ma questo non arriverà così presto, quindi la conoscenza delle eterodine e dei principi della ricezione dell'eterodina sarà richiesta per molto tempo a venire.
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