En oscillator er en elektronisk eller mekanisk enhed, der bruges til at generere et oscillerende eller periodisk elektronisk signal, ofte en sinusbølge. Generelt konverterer en oscillator DC fra en strømforsyning til et AC-signal. Så disse er anvendelige til en bred vifte af elektroniske enheder, som spænder fra simple CLK-generatorer til digitale enheder, komplekse computere osv. Der er forskellige typer af oscillatorer tilgængelige, der bruges baseret på kravet som Harmonic, Tuned Circuit, RC Crystal, osv. Så denne artikel diskuterer en af de typer oscillatorer som en lokal oscillator – arbejde med applikationer.
Hvad er en lokaloscillator?
En lokal oscillator er en type oscillator, som bruges til at ændre signalfrekvensen med en mixer i en modtager. Denne signalfrekvensmodifikationsprocedure, også kaldet heterodyning, genererer sum- og forskelsfrekvenserne fra oscillatorens frekvens og inputsignalets frekvens. I forskellige modtagere er denne oscillator- og mixerfunktioner kombineret i et enkelt trin kendt som en konverter, hvilket reducerer strømforbruget, omkostningerne og pladsen. En lokaloscillator genererer et sinusformet signal inklusive en frekvens, således at modtageren er i stand til at generere den nøjagtige mellemfrekvens eller resulterende frekvens til yderligere forstærkning samt konvertering til lyddetektion.
Lokaloscillator arbejder
Den lokale oscillator, der arbejder med en mixer i en superheterodyn radiomodtager, er vist nedenfor. Generelt blander en superheterodyn radiomodtager frekvensen af det modtagne signal med det genererede signals frekvens gennem en lokal oscillator.
Først modtager modtageren signalerne fra antennen. Derefter føres disse signaler til RF-forstærkeren. I denne forstærker er signalerne indstillet til at fjerne uønskede signaler fra andre frekvenser.
Fra RF-forstærkeren blandes de indstillede signaler med de genererede indkommende lokalfrekvenssignaler fra en lokaloscillator. Denne blandingsprocedure kan udføres i mixeren, og den skaber en IF (mellemfrekvens).
IF dannet af blandingen er mere egnet til behandling end den oprindelige bærefrekvens.
Derefter forstærkes og filtreres mellemfrekvensen. Så denne amplitude opretholdes simpelthen gennem en limiter. Så gennem filtreringen kan en bestemt kanals signaler vælges. Sammenlignet med RF-filtrering kan IF-filteret indstilles godt end RF-filteret, fordi det hovedsageligt er designet til en fast frekvens.
Derefter gives dette signal til en demodulator, som også er kendt som en FM-detektor. Så denne detektor demodulerer simpelthen outputtet. Så det er også muligt at skifte mellem forskellige demodulatorer for at opnå den foretrukne form for output.
Herefter forstærkes dette demodulerede signal med en højttaler, hvor det skifter til lydsignaler med hørbar frekvens.
Superheterodyne FM-modtagerens specialitet er således at blande den oprindelige indgående frekvens fra en kilde med genereret frekvens, som følgelig tillader dette modtageren at filtrere og kun vælge de foretrukne RF-signaler.
Lokaloscillatorkredsløbsdiagram
Her skal vi forklare den lokale oscillator, der arbejder i superheterodyne-modtageren. Kredsløbsdiagrammet for en superheterodynmodtager ved hjælp af en lokaloscillator er vist nedenfor.
En heterodyne modtager er et elektronisk kredsløb, der transmitterer et signal fra et bæresignal til et andet bæresignal via en anden frekvens. Den blander i/p-signalet med en genereret bølge gennem en oscillator for at generere to nye signaler, der er kendt som beats. Heterodyning er en nem procedure, der er styret af trigonometrilovene, de fleste heterodyner er meget komplekse enheder med flere forstærkere & filtre.
Her er et slag et signal, der genereres af to i/pt-signaler af forskellige frekvenser. Generelt genererer en heterodyne modtager to slag, hvor det ene slag har en frekvens, der er mængden af de blandede frekvenser, hvorimod det andet slag har en frekvens, der er variationen mellem de blandede frekvenser. Så for eksempel blandes et i/p-signal med en 10MHz-bærebølge af et 15MHz-bæresignal for at lave to o/p-slag. Det højere taktslag har en frekvens på 25MHz, og det lavere taktslag har en frekvens på 5MHz.
Superheterodyne-modtageren bruger princippet om heterodyne til at tillade, at højfrekvente signaler kan identificeres gennem lavfrekvente modtagere. Når et signal først kommer ind i en superheterodynmodtager, så forstærkes og blandes det simpelthen af det lokale oscillatorsignal, før det filtreres for at generere en IF (mellemfrekvens). Normalt forstærkes og filtreres den igen, før den når udgangen. Modtageren tuner ved at ændre oscillatorbølgefrekvensen.
Der er mange lokale oscillatorer, der er meget udbredt i radiomodtagere er; Hartley-oscillatoren, Tuned collector-oscillatoren og krystaloscillatoren.
Se venligst dette link for at vide mere om Hartley oscillator .
Se venligst dette link for at vide mere om Tunet kollektoroscillator .
Se venligst dette link for at vide mere om krystal oscillator .
Formel for lokal oscillatorfrekvens
I lokaloscillatoren, når mixeren genererer både sum- og differensfrekvenserne, er det muligt at producere 455 kHz IF-signalet, hvis oscillatoren enten er under eller over IF.
Sag 1:
Når lokaloscillatoren er over IF, skal den indstilles fra cirka 1 til 2 MHz. Normalt er det kondensatoren i et tunet RLC-kredsløb, som ændres for at regulere centerfrekvensen, når induktoren er fast.
Siden fc = 1/2π√LC
Ved at løse C = 1/L(2πfc)^2
Når tuning-frekvensen er højest, så er tuning-kondensatoren minimum. Når vi kender frekvensområdet, der skal oprettes, kan vi udlede det nødvendige kapacitansområde.
Cmax/Cmin = L(2πfmax)^2/ L(2πfmin)^2
= L(2MHz)^2/ L(2πfmin)^2
= (2MHz/1MHz)^2 = 4
Sag 2:
Når den lokale oscillator er under IF, så skal oscillatoren indstilles cirka fra 45 kHz til 1145 kHz. Så,
Cmax/Cmin = (1145kHz/45kHz)^2 = 648.
Med denne type rækkevidde er det ikke praktisk at lave en indstillelig kondensator. Således er oscillatoren i en normal AM-modtager over radiobåndet.
Hvorfor bruges lokale oscillatorer?
Disse oscillatorer bruges til at ændre en signalfrekvens med en mixer i en modtager.
Hvorfor er lokaloscillatorfrekvensen højere?
Oscillatorfrekvensen er altid højere sammenlignet med signalfrekvensen, fordi en højere frekvens normalt foretrækkes i en super heterodynende modtager for at efterlade mere afstand mellem forskellen mellem ellers mellemfrekvens og andre to frekvenser, så mellemfrekvenssignalet sendes mere enkelt igennem et filter & de originale to signaler vil blive dæmpet.
Fordele
Det fordelene ved en lokal oscillator omfatte følgende.
- Lokaloscillatoren i et radiokommunikationssystem er hovedfasestøjkilden.
- I radiomodtagere reducerer funktionerne af både den kombinerede lokaloscillator og mixer i en enkelt aktiv enhed prisen, pladsen og forbruget af strømforbrug.
- Denne oscillator behandler et signal ved en fast frekvens for at forbedre en radiomodtagers ydeevne.
Ansøgninger
Det anvendelser af lokale oscillatorer omfatte følgende.
- Lokale oscillatorer bruges i mange kommunikationskredsløb såsom kabel-tv set-top-bokse, modemer, telemetrisystemer, mikrobølgerelæsystemer, frekvensdelingsmultiplekssystemer, der anvendes i telefonledninger, radioteleskoper, atomure og militære elektroniske modforanstaltninger.
- Disse bruges i superheterodyne modtagere og radiokommunikationssystemer.
- Disse oscillatorer er nødvendige, når heterodyning bruges i modtagerarkitekturer for at ændre
- HF-signaler til et IF-spektrum for nem behandling.
- Mikrobølgefrekvenserne i satellit-tv-modtagelse bruges fra satellitten ned til modtagerantennen til at konvertere til lavere frekvenser gennem en oscillator & mixer ved montering ved antennen.
Således er dette en oversigt over en lokaloscillator – arbejde med applikationer. Denne oscillator spiller en nøglerolle i FM-modtageren. Det er det mest betydningsfulde kredsløb i hele modtageren, fordi enhver ustabilitet eller drift i oscillatoren vil konvertere til drift og ustabilitet i det modtagne signal. Her er et spørgsmål til dig, hvilken type oscillator bruges som lokaloscillator?
