Генератор представляет собой электронное или механическое устройство, используемое для генерации колебательного или периодического электронного сигнала, часто синусоидального сигнала. Как правило, генератор преобразует постоянный ток от источника питания в сигнал переменного тока. Таким образом, они применимы к широкому спектру электронных устройств, от простых генераторов CLK до цифровых устройств, сложных компьютеров и т. д. Существуют различные типы осцилляторов доступные, которые используются в зависимости от требований, таких как Harmonic, Tuned Circuit, RC Crystal и т. Д. Итак, в этой статье обсуждается один из типов генераторов, таких как гетеродин – работа с приложениями.
Что такое местный осциллятор?
Гетеродин - это один из типов генераторов, который используется для изменения частоты сигнала с помощью смесителя в приемнике. Эта процедура модификации частоты сигнала, также называемая гетеродинированием, генерирует суммарную и разностную частоты из частоты генератора и частоты входного сигнала. В различных приемниках эти функции генератора и микшера объединены в одном каскаде, известном как преобразователь, что снижает энергопотребление, стоимость и пространство. Гетеродин генерирует синусоидальный сигнал, включая частоту, так что приемник может генерировать точную промежуточную частоту или результирующую частоту для дальнейшего усиления, а также преобразования в обнаружение звука.
Локальный осциллятор работает
Ниже показан гетеродин, работающий со смесителем в супергетеродинном радиоприемнике. Как правило, супергетеродинный радиоприемник смешивает частоту принятого сигнала с частотой генерируемого сигнала через гетеродин.
Сначала приемник принимает сигналы от антенны. После этого эти сигналы подаются на ВЧ-усилитель. В этом усилителе сигналы настраиваются для удаления нежелательных сигналов с других частот.
От радиочастотного усилителя настроенные сигналы смешиваются с генерируемыми входными сигналами локальной частоты от гетеродина. Эта процедура микширования может быть выполнена в микшере, и он создает ПЧ (промежуточную частоту).
ПЧ, сформированная при микшировании, более пригодна для обработки, чем исходная несущая частота.
После этого промежуточная частота усиливается и фильтруется. Так что эта амплитуда просто поддерживается через ограничитель. Таким образом, во время фильтрации можно выбирать сигналы определенного канала. По сравнению с ВЧ-фильтрацией, ПЧ-фильтр можно настроить лучше, чем ВЧ-фильтр, поскольку он в основном предназначен для фиксированной частоты.
После этого этот сигнал подается на демодулятор, также известный как ЧМ-детектор. Таким образом, этот детектор просто демодулирует выходной сигнал. Таким образом, также можно переключаться между различными демодуляторами для достижения предпочтительной формы вывода.
После этого этот демодулированный сигнал усиливается громкоговорителем, где он преобразуется в звуковые сигналы слышимой частоты.
Таким образом, особенностью супергетеродинного FM-приемника является смешивание исходной входящей частоты от источника с генерируемой частотой, следовательно, это позволяет приемнику фильтровать и выбирать только предпочтительные РЧ-сигналы.
Принципиальная схема локального генератора
Здесь мы собираемся объяснить гетеродин, работающий в супергетеродинном приемнике. Принципиальная схема супергетеродинного приемника с использованием гетеродина показана ниже.
Гетеродинный приемник представляет собой электронную схему, которая передает сигнал от одного несущего сигнала к другому несущему сигналу на другой частоте. Он смешивает сигнал i/p с сгенерированной волной через осциллятор, чтобы сгенерировать два новых сигнала, которые известны как биения. Гетеродинирование — это простая процедура, которая подчиняется законам тригонометрии. Большинство гетеродинов — это очень сложные устройства с несколькими усилители & фильтры.
Здесь биение — это сигнал, генерируемый двумя сигналами i/pt с разными частотами. Как правило, гетеродинный приемник генерирует два биения, где частота одного биения представляет собой сумму смешанных частот, тогда как частота другого биения представляет собой вариацию смешанных частот. Так, например, сигнал i/p, включающий в себя несущую 10 МГц, смешивается с сигналом несущей 15 МГц, чтобы получить два такта o/p. Верхняя доля имеет частоту 25 МГц, а нижняя доля имеет частоту 5 МГц.
В супергетеродинном приемнике используется принцип гетеродина, позволяющий идентифицировать высокочастотные сигналы через низкочастотные приемники. Как только сигнал поступает в супергетеродинный приемник, он просто усиливается и смешивается с сигналом гетеродина, а затем фильтруется для генерации ПЧ (промежуточной частоты). Обычно он снова усиливается и фильтруется перед выходом. Приемник настраивается путем изменения частоты волны генератора.
Есть много гетеродинов, которые широко используются в радиоприемниках; генератор Хартли, настроенный коллекторный генератор и кварцевый генератор.
Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о Осциллятор Хартли .
Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о Настроенный коллекторный генератор .
Пожалуйста, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о кварцевый осциллятор .
Формула частоты гетеродина
В гетеродине, когда смеситель генерирует как суммарную, так и разностную частоты, можно получить сигнал ПЧ 455 кГц, если генератор находится ниже или выше ПЧ.
Случай 1:
Когда гетеродин находится выше ПЧ, то его нужно перестраивать примерно от 1 до 2 МГц. Обычно это конденсатор в настроенной цепи RLC, который изменяется для регулирования центральной частоты, когда катушка индуктивности фиксирована.
С fc = 1/2π√LC
Решая С = 1/L(2πfc)^2
Когда частота настройки самая высокая, конденсатор настройки минимален. Когда мы знаем диапазон частот, который необходимо создать, мы можем вывести требуемый диапазон емкости.
Cmax/Cmin = L(2πfmax)^2/ L(2πfmin)^2
= L(2МГц)^2/ L(2πfмин)^2
= (2МГц/1МГц)^2 = 4
Случай 2:
Когда гетеродин находится ниже ПЧ, то генератору необходимо настроиться приблизительно от 45 кГц до 1145 кГц. Так,
Cmax/Cmin = (1145 кГц/45 кГц)^2 = 648.
С таким диапазоном нецелесообразно делать перестраиваемый конденсатор. Таким образом, генератор в обычном AM-приемнике работает в радиодиапазоне.
Почему местные осцилляторы используются?
Эти генераторы используются для изменения частоты сигнала с помощью смесителя в приемнике.
Почему частота гетеродина выше?
Частота генератора всегда выше по сравнению с частотой сигнала, потому что более высокая частота обычно предпочтительнее в супергетеродинном приемнике, чтобы оставить большее расстояние между разницей между промежуточной частотой и двумя другими частотами, чтобы сигнал промежуточной частоты легче проходил через фильтр и исходные два сигнала будут ослаблены.
Преимущества
преимущества гетеродина включая следующее.
- Гетеродин в системе радиосвязи является основным источником фазового шума.
- В радиоприемниках функции комбинированного гетеродина и микшера в одном активном устройстве снижают стоимость, занимаемую площадь и потребляемую мощность.
- Этот осциллятор обрабатывает сигнал на фиксированной частоте для улучшения работы радиоприемника.
Приложения
применения гетеродинов включая следующее.
- Гетеродины используются во многих схемах связи, таких как приставки кабельного телевидения, модемы, системы телеметрии, микроволновые релейные системы, системы мультиплексирования с частотным разделением, используемые в магистральных телефонных линиях, радиотелескопы, атомные часы и военные системы электронного противодействия.
- Они используются в супергетеродинных приемниках и системах радиосвязи.
- Эти генераторы необходимы всякий раз, когда гетеродинирование используется в архитектуре приемника для изменения
- ВЧ-сигналы преобразуются в ПЧ-спектр для упрощения обработки.
- Микроволновые частоты при приеме спутникового телевидения используются от спутника до приемной антенны для преобразования в более низкие частоты с помощью генератора и смесителя путем установки на антенне.
Таким образом, это обзор гетеродина – работа с приложениями. Этот осциллятор играет ключевую роль в FM-приемнике. Это наиболее важная схема во всем приемнике, потому что любая нестабильность или дрейф в генераторе преобразуются в дрейф и нестабильность в принимаемом сигнале. Вот вопрос к вам, какой тип генератора используется в качестве гетеродина?
