Een oscillator is een elektronisch of mechanisch apparaat dat wordt gebruikt om een oscillerend of periodiek elektronisch signaal te genereren, vaak een sinusgolf. Over het algemeen zet een oscillator DC om van een voeding naar een AC-signaal. Deze zijn dus van toepassing op een breed scala aan elektronische apparaten, variërend van eenvoudige CLK-generatoren tot digitale apparaten, complexe computers, enz. Er zijn verschillende soorten oscillatoren beschikbaar die worden gebruikt op basis van de vereiste zoals Harmonic, Tuned Circuit, RC Crystal, enz. Dus dit artikel bespreekt een van de soorten oscillatoren zoals een lokale oscillator – werken met applicaties.
Wat is een lokale oscillator?
Een lokale oscillator is een type oscillator die wordt gebruikt om de signaalfrequentie te wijzigen met een mixer in een ontvanger. Deze procedure voor het wijzigen van de signaalfrequentie, ook wel heterodyning genoemd, genereert de som- en verschilfrequenties van de frequentie van de oscillator en de frequentie van het ingangssignaal. In verschillende ontvangers worden deze oscillator- en mixerfuncties gecombineerd in een enkele trap die bekend staat als een converter, wat het stroomverbruik, de kosten en de ruimte vermindert. Een lokale oscillator genereert een sinusvormig signaal inclusief een frequentie, zodat de ontvanger in staat is om de nauwkeurige middenfrequentie of resulterende frequentie te genereren voor verdere versterking en omzetting in audiodetectie.
Lokale oscillator werkt
De lokale oscillator die werkt met een mixer in een superheterodyne radio-ontvanger wordt hieronder weergegeven. Over het algemeen mengt een superheterodyne radio-ontvanger de frequentie van het ontvangen signaal met de frequentie van het gegenereerde signaal via een lokale oscillator.
Eerst ontvangt de ontvanger de signalen van de antenne. Daarna worden deze signalen naar de RF-versterker gevoerd. In deze versterker worden de signalen afgestemd om ongewenste signalen van andere frequenties te verwijderen.
Van de RF-versterker mengen de afgestemde signalen zich met de gegenereerde binnenkomende lokale frequentiesignalen van een lokale oscillator. Deze mengprocedure kan binnen de mixer worden gedaan en het creëert een IF (tussenliggende frequentie).
De door het mengen gevormde MF is geschikter voor verwerking dan de oorspronkelijke draaggolffrequentie.
Daarna wordt de middenfrequentie versterkt en gefilterd. Deze amplitude wordt dus eenvoudig in stand gehouden door middel van een begrenzer. Dus tijdens het filteren kunnen de signalen van een bepaald kanaal worden geselecteerd. In vergelijking met RF-filtering kan het IF-filter beter worden afgestemd dan het RF-filter, omdat het voornamelijk is ontworpen voor een vaste frequentie.
Daarna wordt dit signaal aan een demodulator gegeven, ook wel FM-detector genoemd. Dus deze detector demoduleert gewoon de uitvoer. Het is dus ook mogelijk om tussen verschillende demodulatoren te schakelen om de gewenste uitvoervorm te bereiken.
Daarna wordt dit gedemoduleerde signaal versterkt met een luidspreker waar het verandert in geluidssignalen met een hoorbare frequentie.
De specialiteit van de superheterodyne FM-ontvanger is dus om de oorspronkelijke inkomende frequentie van een bron te mengen met de gegenereerde frequentie, waardoor de ontvanger alleen de gewenste RF-signalen kan filteren en kiezen.
Schakelschema lokale oscillator
Hier gaan we de lokale oscillator uitleggen die werkt in de superheterodyne ontvanger. Het schakelschema van een superheterodyne ontvanger met behulp van een lokale oscillator wordt hieronder weergegeven.
Een heterodyne-ontvanger is een elektronisch circuit dat een signaal van het ene draaggolfsignaal naar het andere draaggolfsignaal via een andere frequentie verzendt. Het mengt het i/p-signaal met een gegenereerde golf door een oscillator om twee nieuwe signalen te genereren die bekend staan als beats. Heterodyning is een eenvoudige procedure die wordt beheerst door de trigonometriewetten, de meeste heterodyne zijn zeer complexe apparaten met verschillende versterkers & filters.
Hier is een beat een signaal dat wordt gegenereerd door twee i/pt-signalen met verschillende frequenties. Over het algemeen genereert een heterodyne ontvanger twee beats, waarbij één beat een frequentie heeft die gelijk is aan de hoeveelheid gemengde frequenties, terwijl de andere beat een frequentie heeft die de variatie is tussen de gemengde frequenties. Zo wordt bijvoorbeeld een i/p-signaal met een draaggolf van 10 MHz gemengd met een draaggolf van 15 MHz om twee o/p-beats te maken. De hogere beat heeft een frequentie van 25 MHz en de lagere beat heeft een frequentie van 5 MHz.
De superheterodyne-ontvanger gebruikt het principe van heterodyne om hoogfrequente signalen te kunnen identificeren via laagfrequente ontvangers. Zodra een signaal een superheterodyne ontvanger binnenkomt, wordt het simpelweg versterkt en gemengd door het lokale oscillatorsignaal voordat het wordt gefilterd om een IF (tussenfrequentie) te genereren. Gewoonlijk wordt het opnieuw versterkt en gefilterd voordat het de output bereikt. De ontvanger stemt af door de golffrequentie van de oscillator te wijzigen.
Er zijn veel lokale oscillatoren die veel in radio-ontvangers worden gebruikt; de Hartley-oscillator, de Tuned-collectoroscillator en de kristaloscillator.
Raadpleeg deze link voor meer informatie over de Hartley-oscillator .
Raadpleeg deze link voor meer informatie over de Afgestemde collectoroscillator .
Raadpleeg deze link voor meer informatie over de kristal oscillator .
Formule voor lokale oscillatorfrequentie
In de lokale oscillator, wanneer de mixer zowel de som- als de verschilfrequentie genereert, is het haalbaar om het 455 kHz IF-signaal te produceren als de oscillator zich onder of boven de IF bevindt.
Zaak 1:
Als de lokale oscillator zich boven de IF bevindt, moet deze worden afgestemd van ongeveer 1 tot 2 MHz. Normaal gesproken is het de condensator binnen een afgestemd RLC-circuit, die wordt gewijzigd om de middenfrequentie te regelen wanneer de inductor vast is.
Sinds fc = 1/2π√LC
Door op te lossen C = 1/L(2πfc)^2
Zodra de afstemfrequentie het hoogst is, is de afstemcondensator minimaal. Als we het te creëren frequentiebereik kennen, kunnen we het vereiste capaciteitsbereik afleiden.
Cmax/Cmin = L(2πfmax)^2/ L(2πfmin)^2
= L(2MHz)^2/ L(2πfmin)^2
= (2MHz/1MHz)^2 = 4
Geval 2:
Als de lokale oscillator zich onder de IF bevindt, moet de oscillator ongeveer tussen 45 kHz en 1145 kHz worden afgestemd. Dus,
Cmax/Cmin = (1145kHz/45kHz)^2 = 648.
Bij dit type bereik is het niet praktisch om een afstembare condensator te maken. De oscillator in een normale AM-ontvanger bevindt zich dus boven de radioband.
Waarom worden lokale oscillatoren gebruikt?
Deze oscillatoren worden gebruikt voor het veranderen van een signaalfrequentie met een mixer in een ontvanger.
Waarom is de lokale oscillatorfrequentie hoger?
De oscillatorfrequentie is altijd hoger in vergelijking met de signaalfrequentie, omdat een hogere frequentie normaal gesproken de voorkeur heeft in een superheterodynerende ontvanger om meer afstand te laten tussen het verschil tussen anders middenfrequentie en andere twee frequenties, zodat het middenfrequentiesignaal eenvoudiger wordt doorgegeven een filter en de oorspronkelijke twee signalen worden verzwakt.
Voordelen
De voordelen van een lokale oscillator omvatten het volgende.
- De lokale oscillator in een radiocommunicatiesysteem is de hoofdfaseruisbron.
- In radio-ontvangers verminderen de functies van zowel de gecombineerde lokale oscillator als de mixer in één enkel actief apparaat de prijs, de ruimte en het stroomverbruik.
- Deze oscillator verwerkt een signaal op een vaste frequentie om de prestaties van een radio-ontvanger te verbeteren.
toepassingen
De toepassingen van lokale oscillatoren omvatten het volgende.
- Lokale oscillatoren worden gebruikt in veel communicatiecircuits, zoals settopboxen voor kabeltelevisie, modems, telemetriesystemen, microgolfrelaissystemen, multiplexsystemen met frequentieverdeling die worden gebruikt in telefoonlijnen, radiotelescopen, atoomklokken en militaire elektronische tegenmaatregelen.
- Deze worden gebruikt in superheterodyne ontvangers en radiocommunicatiesystemen.
- Deze oscillatoren zijn nodig wanneer heterodyning wordt gebruikt in ontvangerarchitecturen om te veranderen
- HF-signalen naar een IF-spectrum voor eenvoudige verwerking.
- De microgolffrequenties bij de ontvangst van satelliettelevisie worden gebruikt vanaf de satelliet tot aan de ontvangende antenne om ze om te zetten in lagere frequenties via een oscillator en mixer door ze op de antenne te monteren.
Dit is dus een overzicht van een lokale oscillator – werken met applicaties. Deze oscillator speelt een sleutelrol in de FM-ontvanger. Het is het belangrijkste circuit binnen de hele ontvanger, omdat elke instabiliteit of drift binnen de oscillator zal worden omgezet in drift en instabiliteit binnen het ontvangen signaal. Hier is een vraag voor u, welk type oscillator wordt gebruikt als lokale oscillator?
