oscilador local (oscilador mestre) no receptor (transmissor) na maioria dos casos é chamado de gerador de sinal, que determina a frequência de recepção. Embora seu papel seja chamado de auxiliar, ele tem um impacto muito significativo na qualidade do dispositivo receptor ou transmissor.
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O propósito do oscilador local e o princípio da recepção heteródino
No alvorecer da recepção de rádio, ao construir circuitos receptores, eles dispensaram os osciladores locais. O sinal selecionado pelo circuito oscilatório de entrada foi amplificado e, em seguida, detectado e alimentado a um amplificador de baixa frequência. Com o desenvolvimento dos circuitos, surgiu o problema de construir um amplificador de radiofrequência com grande ganho.
Para cobrir uma grande faixa, foi realizado com uma ampla largura de banda, o que o tornou propenso à auto-excitação. Amplificadores comutados acabaram sendo muito complexos e pesados.
Tudo mudou com a invenção da recepção heteródina.O sinal do oscilador ajustável (ou fixo) é alimentado ao mixer. O sinal recebido é alimentado para a outra entrada do mixer, e a saída é um grande número de frequências combinadas, que são as somas e diferenças das frequências do oscilador local e do sinal recebido em várias combinações. As aplicações práticas geralmente têm duas frequências:
- sinal fheterodino;
- f sinal - f heteródino.
Essas frequências são chamadas de frequências de espelho em relação umas às outras. A recepção é realizada em um canal, o segundo é filtrado pelos circuitos de entrada do receptor. A diferença é chamada de frequência intermediária (IF), seu valor é escolhido ao projetar o dispositivo receptor ou transmissor. As frequências de combinação restantes são filtradas por um filtro de frequência intermediário.
Para equipamentos industriais, existem padrões para a escolha do valor IF. Em equipamentos amadores, essa frequência é selecionada a partir de várias condições, incluindo a disponibilidade de componentes para a construção de um filtro de banda estreita.
A frequência intermediária selecionada pelo filtro é amplificada no amplificador de FI. Como essa frequência é fixa e a largura de banda é pequena (2,5 ... 3 kHz é suficiente para transmitir informações de voz), o amplificador para ela pode ser facilmente feito de banda estreita com alto ganho.
Existem circuitos onde a frequência total é usada - f sinal + f heteródino. Tais esquemas são referidos como esquemas de "transformação ascendente". Este princípio simplifica a construção dos circuitos de entrada do receptor.
Existe também uma técnica de conversão direta (não deve ser confundida com amplificação direta!), na qual a recepção é realizada quase na frequência do oscilador local.Tal circuito é caracterizado pela simplicidade de projeto e ajuste, mas o equipamento de conversão direta possui falhas inerentes que degradam significativamente a qualidade do trabalho.
O transmissor também usa osciladores locais. Eles executam a função oposta - eles transferem o sinal modulado de baixa frequência para a frequência de transmissão. Em equipamentos de comunicação, podem existir vários osciladores locais. Assim, se for utilizado um circuito com duas ou mais conversões de frequência, ele utiliza, respectivamente, dois ou mais osciladores locais. Além disso, o circuito pode conter osciladores locais que executam funções adicionais - a restauração de uma portadora suprimida durante a transmissão, a formação de pacotes de telégrafo, etc.
A potência do oscilador local no receptor é pequena. Alguns miliwatts na maioria dos casos são suficientes para qualquer tarefa. Mas o sinal do oscilador local, se o circuito do receptor permitir, pode vazar para a antena e pode ser recebido a uma distância de vários metros.
Há uma lenda entre os radioamadores de que durante a proibição de ouvir rádios ocidentais, representantes dos serviços especiais caminhavam pelas entradas das casas com receptores sintonizados nas frequências das "vozes inimigas" (ajustadas para uma frequência intermediária) . Pela presença de sinais, supostamente era possível determinar quem estava ouvindo transmissões proibidas.
Requisitos para os parâmetros do oscilador local
O principal requisito para um sinal de oscilador local é a pureza espectral. Se o oscilador local gerar uma tensão diferente da senoidal, frequências de combinação adicionais aparecerão no mixer.Se eles caírem na faixa de transparência dos filtros de entrada, isso leva a canais de recepção adicionais, bem como ao aparecimento de "pontos atingidos" - em algumas frequências de recepção, ocorre um apito que interfere na recepção de um sinal útil.
Outro requisito é a estabilidade do nível do sinal de saída e sua frequência. A segunda é especialmente importante ao processar sinais com uma portadora suprimida (SSB (OBP), DSB (DBP), etc.) Não é difícil obter a invariância do nível de saída usando reguladores de tensão para alimentar os osciladores mestres e escolhendo o modo correto do elemento ativo (transistor).
A constância da frequência depende da estabilidade dos elementos de frequência de acionamento (capacitância e indutância do circuito oscilatório), bem como da invariância da capacitância de montagem. A instabilidade dos elementos LC é determinada, em grande parte, pela mudança de temperatura durante a operação do oscilador local. Para estabilizar os componentes do circuito, eles são colocados em termostatos, e medidas especiais também são usadas para compensar desvios de temperatura nos valores de capacitância e indutância. Os indutores são geralmente feitos para serem completamente estáveis termicamente.
Para isso, são usados projetos especiais - as bobinas são enroladas com uma forte tensão do fio, as voltas são preenchidas com um composto para evitar o deslocamento das voltas, o fio é queimado em uma moldura de cerâmica etc.
Para reduzir o efeito da temperatura na capacitância do capacitor de acionamento, ele é composto por dois ou mais elementos, selecionando-os com diferentes valores e sinais do coeficiente de temperatura da capacitância para que sejam mutuamente compensados durante o aquecimento ou resfriamento.
Devido a problemas de estabilidade térmica, osciladores locais controlados eletronicamente, onde varicaps são usados como capacitância, não são amplamente utilizados. Sua dependência do aquecimento não é linear e é muito difícil compensá-la. Portanto, varicaps são usados apenas como elementos de desafinação.
A capacitância de montagem se soma à capacitância do capacitor de acionamento e sua instabilidade também leva ao desvio de frequência. Para evitar a instabilidade de montagem, todos os elementos do oscilador local devem ser montados muito rigidamente para evitar deslocamentos mínimos em relação uns aos outros.
Um verdadeiro avanço na construção de osciladores mestres foi o desenvolvimento na década de 30 do século passado da tecnologia de fundição de pó na Alemanha. Isso possibilitou a produção de formas tridimensionais complexas para componentes de equipamentos de rádio, o que possibilitou alcançar uma rigidez de montagem sem precedentes na época. Isso possibilitou levar a confiabilidade dos sistemas de comunicação de rádio da Wehrmacht a um novo nível.
Se o oscilador local não for sintonizável, o elemento de ajuste de frequência geralmente é ressonador de quartzo. Isso torna possível obter estabilidade de geração extremamente alta.
Nos últimos anos, houve uma tendência de transição no uso de sintetizadores de frequência digital como osciladores locais em vez de osciladores LC. A estabilidade da tensão e frequência de saída neles é facilmente alcançada, mas a pureza espectral deixa muito a desejar, especialmente se o sinal for gerado usando microcircuitos baratos.
Hoje, as antigas tecnologias de recepção de rádio estão sendo substituídas por novas, como DDC - digitalização direta.Não está longe o tempo em que os osciladores locais no equipamento receptor desaparecerão como uma classe. Mas isso não virá tão cedo, então o conhecimento sobre heteródinas e os princípios da recepção heteródina serão demandados por um longo tempo.
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