Heterodinas (etaloninis osciliatorius) imtuve (siųstuvasDažniausiai signalų generatorius, nustatantis priėmimo dažnį, vadinamas heterodinu. Nors jo vaidmuo apibūdinamas kaip pagalbinis, jis daro labai didelę įtaką priėmimo arba perdavimo įrenginio kokybei.
Turinys
Heterodino pavadinimas ir heterodino priėmimo principas
Ankstyvuoju radijo priėmimo laikotarpiu heterodinas buvo būtinas konstruojant imtuvo grandinę. Svyruojančios įvesties grandinės surinktas signalas buvo sustiprintas, o tada aptiktas ir perduotas į žemo dažnio stiprintuvą. Tobulėjant grandinėms, iškilo didelio stiprinimo radijo stiprintuvo kūrimo problema.
Siekiant, kad jis sutaptų su dideliu diapazonu, jis buvo suprojektuotas su plačia dažnių juosta, todėl buvo linkęs į savaiminį sužadinimą. Paaiškėjo, kad perjungiami stiprintuvai yra pernelyg sudėtingi ir nepatogūs.
Viskas pasikeitė išradus heterodininį priėmimą. Derinamo (arba fiksuoto) osciliatoriaus signalas tiekiamas į maišytuvą. Kita maišytuvo įvestis yra gautas signalas, o išvestis - daugybė Ramano dažnių, kurie yra heterodino ir gauto signalo dažnių sumos ir skirtumai įvairiose kombinacijose. Praktikoje paprastai naudojami du dažniai:
- f heterodino-f-signalas;
- f-signalas - f-heterodinas.
Šie dažniai vienas kito atžvilgiu vadinami veidrodiniais dažniais. Priėmimas vyksta vienu kanalu, o kitą filtruoja imtuvo įvesties grandinės. Skirtumas vadinamas tarpiniu dažniu (IF), kurio vertė parenkama projektuojant imtuvą arba siųstuvą. Kitus kombinuotuosius dažnius filtruoja tarpinis dažnių filtras.
Pramoninei įrangai yra nustatyti IF dažnio parinkimo standartai. Mėgėjiškoje įrangoje šis dažnis pasirenkamas atsižvelgiant į įvairias sąlygas, įskaitant ir tai, ar yra komponentų siaurajuosčiam filtrui sukurti.
Filtruotas tarpinis dažnis stiprinamas IF stiprintuve. Kadangi šis dažnis yra fiksuotas, o dažnių juostos plotis nedidelis (balso informacijai pakanka 2,5...3 kHz), jo stiprintuvą galima lengvai pagaminti siaurajuostį su dideliu stiprinimu.
Yra schemų, kuriose naudojamas kombinuotas dažnis - f-signalas + f-heterodinas. Tokios grandinės vadinamos "aukštynkryptėmis" grandinėmis. Tai supaprastina imtuvo įvesties grandinę.
Taip pat yra tiesioginės konversijos metodas (nepainioti su tiesioginiu stiprinimu!), kai priėmimas vyksta beveik heterodino dažniu. Šios grandinės konstrukcija ir derinimas yra paprasti, tačiau tiesioginės konversijos metodai turi trūkumų, kurie gali sumažinti našumą.
Siųstuve taip pat naudojami heterodinai. Jie atlieka atvirkštinę funkciją - perduoda žemo dažnio moduliuotą signalą į perdavimo dažnį. Ryšių įrangoje gali būti daugiau nei vienas heterodinas. Taigi, jei naudojama grandinė su dviem ar daugiau dažnio keitiklių, atitinkamai naudojami du ar daugiau heterodinų. Grandinėje taip pat gali būti heterodinų, kurie atlieka papildomas funkcijas - atstato perdavimo metu nuslopintą nešiklį, formuoja telegrafines siuntas ir t. t.
Heterodino galia imtuve yra maža. Daugeliu atvejų bet kokiai programai pakanka kelių milivatų. Tačiau heterodino signalas, jei imtuvo grandinė leidžia, gali prasiskverbti į anteną ir būti priimamas kelių metrų atstumu.
Tarp radijo mėgėjų populiarus pasakojimas, kad uždraudus vakarietiškas radijo stotis, saugumo tarnybų atstovai vaikščiodavo prie namų su imtuvais, suderintais su "priešo balsų" dažniais (pataisytais pagal tarpinį dažnį). Teigiama, kad pagal signalus buvo galima nustatyti, kas klausosi uždraustų transliacijų.
Heterodino parametrų reikalavimai
Pagrindinis heterodino signalo reikalavimas - spektrinis grynumas. Jei heterodinas generuoja kitokią nei sinusinė įtampą, maišytuve susidaro papildomi Ramano dažniai. Jei jie patenka į įėjimo filtrų dažnių juostos plotį, atsiranda papildomi priėmimo kanalai ir "pataikymo taškai" - kai kuriuose priėmimo dažniuose atsiranda švilpimas, trukdantis priimti naudingą signalą.
Kitas reikalavimas - išėjimo signalo lygio ir dažnio stabilumas. Antrasis yra ypač svarbus apdorojant signalus su slopinama nešančiąja (SSB, DSB ir kt.) Išėjimo lygio stabilumas lengvai pasiekiamas pagrindinius osciliatorius maitinant įtampos reguliatoriais ir tinkamai parenkant aktyviojo elemento (tranzistoriaus) režimą.
Dažnio pastovumas priklauso nuo dažnio atskaitos elementų (virpesių grandinės talpos ir induktyvumo) stabilumo, taip pat nuo įrenginio talpos pastovumo. LC elementų nestabilumą dažniausiai lemia temperatūros pokyčiai heterodinui veikiant. Siekiant stabilizuoti grandinės komponentus, komponentai dedami į termostatus arba imamasi specialių priemonių, kad būtų kompensuotas talpos ir induktyvumo temperatūrinis dreifas. Induktyvumo ritės paprastai bandomos visiškai termostabilios.
Tam naudojamos specialios konstrukcijos - ritės vyniojamos stipriai įtempiant vielą, vijos užpildomos mišiniu, kad vijos nepasislinkinėtų, viela deginama į keraminį rėmelį ir t. t.
Siekiant sumažinti temperatūros įtaką etaloninio kondensatoriaus talpai, jis sudaromas iš dviejų ar daugiau elementų, parenkant juos su skirtingomis talpos temperatūrinio koeficiento reikšmėmis ir ženklais, kad jie būtų tarpusavyje kompensuojami šildant arba šaldant.
Elektroniniu būdu valdomi heterodinai, kuriuose varikapai naudojami kaip talpa, nėra plačiai naudojami dėl terminio stabilumo problemų. Priklausomybė nuo temperatūros yra netiesinė ir ją sunku kompensuoti. Todėl varikapai naudojami tik kaip detonavimo elementai.
Prie etaloninio kondensatoriaus talpos pridedama mazgo talpa, o jo nestabilumas taip pat lemia dažnio dreifą. Siekiant išvengti įrenginio nestabilumo, visi heterodino elementai turi būti sumontuoti labai tvirtai, kad būtų išvengta net mažiausių poslinkių vienas kito atžvilgiu.
Tikras proveržis osciliatorių konstrukcijoje įvyko 1930 m. Vokietijoje sukūrus miltelinio liejimo technologiją. Tai leido gaminti sudėtingas trimates radijo komponentų formas ir pasiekti tuo metu neregėtą tvirtinimo standumą. Dėl to Vermachto radijo ryšio sistemų patikimumas pasiekė naują lygį.
Jei heterodinas nėra derinamas, dažnio imtuvo elementas paprastai yra kristalinis osciliatorius. Taip pasiekiamas itin stabilus svyravimas.
Pastaraisiais metais pastebima tendencija vietoj LC osciliatorių kaip heterodinus naudoti skaitmeninius dažnio sintezatorius. Stabilią išėjimo įtampą ir dažnį pasiekti nesunku, tačiau spektrinis grynumas yra labai pageidautinas, ypač jei signalas generuojamas naudojant nebrangias mikroschemas.
Šiandien senąsias radijo priėmimo technologijas keičia naujos, pavyzdžiui, DDC - tiesioginis skaitmeninimas. Netoli tas laikas, kai heterodinai priėmimo įrangoje išnyks kaip klasė. Šis laikas ateis negreitai, todėl žinios apie heterodino dažnius ir heterodino priėmimo principus bus reikalingos dar ilgai.
Susiję straipsniai:
