En oscillator är en elektronisk eller mekanisk anordning som används för att generera en oscillerande eller periodisk elektronisk signal, ofta en sinusvåg. I allmänhet omvandlar en oscillator DC från en strömkälla till en AC-signal. Så dessa är tillämpliga på ett brett utbud av elektroniska enheter som sträcker sig från enkla CLK-generatorer till digitala enheter, komplexa datorer etc. Det finns olika typer av oscillatorer tillgängliga som används baserat på kravet som Harmonic, Tuned Circuit, RC Crystal, etc. Så den här artikeln diskuterar en av typerna av oscillatorer som en lokaloscillator – arbeta med applikationer.
Vad är en lokaloscillator?
En lokaloscillator är en typ av oscillator som används för att modifiera signalfrekvensen med en mixer i en mottagare. Denna signalfrekvensmodifieringsprocedur, även kallad heterodyning, genererar summan och skillnadsfrekvenserna från oscillatorns frekvens och insignalens frekvens. I olika mottagare kombineras dessa oscillator- och mixerfunktioner i ett enda steg som kallas en omvandlare vilket minskar strömförbrukningen, kostnaden och utrymmet. En lokaloscillator genererar en sinusformad signal inklusive en frekvens så att mottagaren kan generera den exakta mellanfrekvensen eller den resulterande frekvensen för ytterligare förstärkning såväl som omvandling till ljuddetektering.
Lokaloscillator arbetar
Den lokala oscillatorn som arbetar med en mixer i en superheterodyn radiomottagare visas nedan. I allmänhet blandar en superheterodyn radiomottagare frekvensen av den mottagna signalen med den genererade signalens frekvens genom en lokal oscillator.
Först tar mottagaren emot signalerna från antennen. Därefter matas dessa signaler till RF-förstärkaren. I denna förstärkare är signalerna avstämda för att ta bort oönskade signaler från andra frekvenser.
Från RF-förstärkaren blandas de avstämda signalerna med de genererade inkommande lokala frekvenssignalerna från en lokaloscillator. Denna blandningsprocedur kan göras i mixern och den skapar en IF (mellanfrekvens).
Den IF som bildas av blandningen är mer lämplig för bearbetning än den ursprungliga bärfrekvensen.
Därefter förstärks och filtreras mellanfrekvensen. Så denna amplitud upprätthålls helt enkelt genom en limiter. Så under hela filtreringen kan en viss kanals signaler väljas. Jämfört med RF-filtrering kan IF-filtret ställas in bra än RF-filtret eftersom det huvudsakligen är utformat för en fast frekvens.
Därefter ges denna signal till en demodulator som också är känd som en FM-detektor. Så denna detektor demodulerar helt enkelt utgången. Så det är också möjligt att växla mellan olika demodulatorer för att uppnå den föredragna formen av utdata.
Därefter förstärks denna demodulerade signal med en högtalare där den övergår till ljudsignaler med hörbar frekvens.
Således är superheterodyne FM-mottagarens specialitet att blanda den ursprungliga inkommande frekvensen från en källa med genererad frekvens, följaktligen tillåter detta mottagaren att filtrera och välja endast de föredragna RF-signalerna.
Lokaloscillatorkretsdiagram
Här kommer vi att förklara lokaloscillatorn som arbetar i superheterodynmottagaren. Kretsschemat för en superheterodynmottagare som använder en lokaloscillator visas nedan.
En heterodynmottagare är en elektronisk krets som sänder en signal från en bärvågssignal till en annan bärvågssignal via en annan frekvens. Den blandar i/p-signalen med en genererad våg genom en oscillator för att generera två nya signaler som är kända som beats. Heterodyning är en enkel procedur som styrs av trigonometrilagarna, de flesta heterodyner är mycket komplexa enheter med flera förstärkare & filter.
Här är ett slag en signal som genereras av två i/pt-signaler med olika frekvenser. Generellt genererar en heterodyne mottagare två slag, där ett slag har en frekvens som är mängden av de blandade frekvenserna, medan den andra takten har en frekvens som är variationen mellan de blandade frekvenserna. Så till exempel blandas en i/p-signal som inkluderar en 10MHz bärvåg med en 15MHz bärvågssignal för att skapa två o/p-slag. Det högre slaget har en frekvens på 25MhHz och det lägre slaget har en frekvens på 5MHz.
Superheterodynmottagaren använder principen om heterodyn för att tillåta att högfrekventa signaler identifieras genom lågfrekventa mottagare. När en signal väl kommer in i en superheterodynmottagare, förstärks och blandas den helt enkelt av den lokala oscillatorsignalen innan den filtreras för att generera en IF (mellanfrekvens). Vanligtvis förstärks och filtreras den igen innan den når utgången. Mottagaren ställer in genom att ändra oscillatorvågens frekvens.
Det finns många lokala oscillatorer som används i stor utsträckning i radiomottagare är; Hartley-oscillatorn, Tuned collector-oscillatorn och kristalloscillatorn.
Se den här länken för att veta mer om Hartley oscillator .
Se den här länken för att veta mer om Avstämd kollektoroscillator .
Se den här länken för att veta mer om kristalloscillator .
Frekvensformel för lokal oscillator
I lokaloscillatorn, när mixern genererar både summa- och skillnadsfrekvenserna, är det möjligt att producera 455 kHz IF-signalen om oscillatorn är antingen under eller över IF.
Fall 1:
När lokaloscillatorn är över IF, måste den ställas in från ungefär 1 till 2 MHz. Normalt är det kondensatorn i en avstämd RLC-krets, som ändras för att reglera mittfrekvensen när induktorn är fixerad.
Eftersom fc = 1/2π√LC
Genom att lösa C = 1/L(2πfc)^2
När avstämningsfrekvensen är högst, är avstämningskondensatorn minimal. När vi vet vilket frekvensområde som ska skapas kan vi härleda det erforderliga kapacitansområdet.
Cmax/Cmin = L(2πfmax)^2/ L(2πfmin)^2
= L(2MHz)^2/ L(2πfmin)^2
= (2MHz/1MHz)^2 = 4
Fall 2:
När den lokala oscillatorn är under IF, måste oscillatorn ställas in ungefär från 45 kHz till 1145 kHz. Så,
Cmax/Cmin = (1145kHz/45kHz)^2 = 648.
Med den här typen av intervall är det inte praktiskt att göra en avstämbar kondensator. Således är oscillatorn i en normal AM-mottagare över radiobandet.
Varför används lokala oscillatorer?
Dessa oscillatorer används för att ändra en signalfrekvens med en mixer i en mottagare.
Varför är lokaloscillatorfrekvensen högre?
Oscillatorfrekvensen är alltid högre jämfört med signalfrekvensen eftersom en högre frekvens normalt föredras i en super heterodynande mottagare för att lämna mer avstånd mellan skillnaden mellan annars mellanfrekvens och andra två frekvenser så att mellanfrekvenssignalen enklare skickas igenom ett filter & de två ursprungliga signalerna kommer att dämpas.
Fördelar
De fördelarna med en lokal oscillator inkluderar följande.
- Lokaloscillatorn i ett radiokommunikationssystem är huvudfasbruskällan.
- I radiomottagare reducerar funktionerna hos både den kombinerade lokaloscillatorn och mixern i en enda aktiv enhet priset, utrymmet och förbrukningen av strömförbrukning.
- Denna oscillator behandlar en signal vid en fast frekvens för att förbättra en radiomottagares prestanda.
Ansökningar
De tillämpningar av lokala oscillatorer inkluderar följande.
- Lokaloscillatorer används i många kommunikationskretsar som kabel-tv set-top-boxar, modem, telemetrisystem, mikrovågsreläsystem, frekvensdelningsmultiplexsystem som används i telefonledningar, radioteleskop, atomur och militära elektroniska motåtgärdssystem.
- Dessa används i superheterodynmottagare och radiokommunikationssystem.
- Dessa oscillatorer är nödvändiga när heterodyning används i mottagararkitekturer för att ändra
- HF-signaler till ett IF-spektrum för enkel bearbetning.
- Mikrovågsfrekvenserna i satellit-tv-mottagning används från satelliten ner till mottagningsantennen för att konvertera till lägre frekvenser genom en oscillator & mixer genom montering vid antennen.
Detta är alltså en översikt över en lokal oscillator – arbeta med applikationer. Denna oscillator spelar en nyckelroll i FM-mottagaren. Det är den mest signifikanta kretsen inom hela mottagaren eftersom all instabilitet eller drift i oscillatorn kommer att omvandlas till drift och instabilitet inom den mottagna signalen. Här är en fråga till dig, vilken typ av oscillator används som lokaloscillator?
