Жергілікті осциллятор: принциптері, қолданылуы және ерекшеліктері
Local oscillator
Жергілікті осциллятор (LO) – сигнал жиілігін өзгертуге арналған электрондық құрылғы. Радио қабылдағыштарда өнімділікті арттырады, супергетеродин қабылдағыштарында қолданылады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электрондық техникада жергілікті генератор (LO) – сигналдың жиілігін өзгерту үшін араластырғышпен қолданылатын электрондық генератор. Бұл жиілік түрлендіру процесі, сондай-ақ гетеродинингі деп аталады, жергілікті генератордың жиілігі мен кіріс сигналының жиілігінен қосынды және айырма жиіліктерін тудырады. Белгілі бір жиілікте сигналды өңдеу радио қабылдағыштың жұмысын жақсартады. Көптеген қабылдағыштарда жергілікті генератор мен араластырғыштың функциясы "конвертер" деп аталатын бір сатыда біріктіріледі, бұл екі функцияны бір белсенді құрылғыға біріктіру арқылы орынды, құнды және қуатты үнемдеуге мүмкіндік береді.
In electronics, a local oscillator (LO) is an electronic oscillator used with a mixer to change the frequency of a signal. This frequency conversion process, also called heterodyning, produces the sum and difference frequencies from the frequency of the local oscillator and frequency of the input signal. Processing a signal at a fixed frequency gives a radio receiver improved performance. In many receivers, the function of local oscillator and mixer is combined in one stage called a "converter" this reduces the space, cost, and power consumption by combining both functions into one active device.
Қолданбалар
Жергілікті генераторлар радио қабылдағыштардың ең көп таралған түрі – супергетеродинді қабылдағышта қолданылады. Олар сонымен қатар көптеген басқа байланыс тізбектерінде де қолданылады, мысалы, модемдерде, кабельдік теледидар приставкаларында, телефон магистральдық желілерінде қолданылатын жиілік бөлу мультиплекстеу жүйелерінде, микротолқындық релелік жүйелерде, телеметрия жүйелерінде, атомдық сағаттарда, радиотелескоптарда және әскери электрондық қарсы шаралар (қарсы кедергі) жүйелерінде. Спутниктік теледидарды қабылдау кезінде спутниктен қабылдау антеннасына дейін қолданылатын микротолқындық жиіліктер антеннаға орнатылған жергілікті генератор және араластырғыш арқылы төменгі жиілікке түрлендіріледі. Бұл қабылданған сигналдарды бастапқы қабылдау жиілігінде қабылдауға болмайтын сигнал жоғалуына ұшырамайтын кабельдің ұзындығы бойынша жіберуге мүмкіндік береді. Бұл қолданымда жергілікті генератордың жиілігі тұрақты, ал төмендетілген сигналдың жиілігі өзгермелі.
Local oscillators are used in the superheterodyne receiver, the most common type of radio receiver circuit. They are also used in many other communications circuits such as modems, cable television set top boxes, frequency division multiplexing systems used in telephone trunklines, microwave relay systems, telemetry systems, atomic clocks, radio telescopes, and military electronic countermeasure (antijamming) systems. In satellite television reception, the microwave frequencies used from the satellite down to the receiving antenna are converted to lower frequencies by a local oscillator and mixer mounted at the antenna. This allows the received signals to be sent over a length of cable that would otherwise have unacceptable signal loss at the original reception frequency. In this application, the local oscillator is of a fixed frequency and the down converted signal frequency is variable.
Жүгіру талаптары
Қабылдағыш құрылымында жергілікті осцилляторларды қолдану кезінде, қате сигналдардың сәулеленбеуіне көңіл бөлу қажет. Мұндай сигналдар басқа қабылдағыштардың жұмысына бөгдел келтіруі мүмкін. Сигналды өңдеу жүйесінің тиімділігі жергілікті осциллятордың сипаттамаларына байланысты. Жергілікті осциллятор тұрақты жиілікті, аз гармоникасы бар күйде шығаруы керек. Тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін температура, кернеу және механикалық өзгерістер ескерілуі тиіс. Осциллятор, микшерлер немесе жиілік көбейтушілер сияқты келесі схемалардың сатыларын тиімді басқару үшін жеткілікті шығыс қуатына ие болуы керек. Сигналдың уақыты маңызды жағдайларда, фазалық шу деңгейі төмен болуы тиіс. Каналдық қабылдағыш жүйесінде жиілік синтезаторының дәлдігі, қажетті сигналдардың каналдар арасындағы қашықтығымен үйлесімді болуы керек.
Application of local oscillators in a receiver design requires care to ensure no spurious signals are radiated. Such signals can cause interference in the operation of other receivers. The performance of a signal processing system depends on the characteristics of the local oscillator. The local oscillator must produce a stable frequency with low harmonics. Stability must take into account temperature, voltage, and mechanical drift as factors. The oscillator must produce enough output power to effectively drive subsequent stages of circuitry, such as mixers or frequency multipliers. It must have low phase noise where the timing of the signal is critical. In a channelized receiver system, the precision of tuning of the frequency synthesizer must be compatible with the channel spacing of the desired signals.
LO түрлері
Кристаллдық осциллятор – бұл жергілікті осциллятордың жиі қолданылатын түрі, ол салыстырмалы түрде төмен бағамен жақсы тұрақтылықты және өнімділікті қамтамасыз етеді, бірақ оның жиілігі бекітілген, сондықтан жиілікті өзгерту үшін кристалды ауыстыру қажет. Әртүрлі жиіліктерге қосылу үшін өзгермелі жиілікті осциллятор қажет, бұл тұрақтылық пен қосылу мүмкіндігі арасындағы шарттылыққа әкеледі. Жоғары жылдамдықты цифрлық микроэлектрониканың дамуымен қазіргі жүйелер тұрақты және қосылатын жергілікті осциллятор алу үшін жиілік синтезаторларын қолдана алады, бірақ соңғы нәтижеде қанағаттанарлық шу деңгейін сақтау үшін сақтану қажет.
A crystal oscillator is one common type of local oscillator that provides good stability and performance at relatively low cost, but its frequency is fixed, so changing frequencies requires changing the crystal. Tuning to different frequencies requires a variable frequency oscillator which leads to a compromise between stability and tunability. With the advent of high speed digital microelectronics, modern systems can use frequency synthesizers to obtain a stable tunable local oscillator, but care must still be taken to maintain adequate noise characteristics in the result.
Қалайсыз LO шығарындылары
Жергілікті осциллятор сәулесін анықтау, мысалы, автомобильдік радар детекторларын анықтау немесе кейбір елдерде лицензияланбаған теледидар қабылдағыштарын анықтау сияқты жағдайларда, қабылдағыштың бар екенін ашып көрсетуі мүмкін. Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде одақтас әскерлерге супергетеродин қабылдағыштарына ие болуға тыйым салынған, себебі олардың қарсыластары жергілікті осциллятордың сәулеленуін анықтай алатын құралдары болған. Осының салдарынан әскерлер қазір "шайыр радиосы" деп аталатын, жергілікті осцилляторы жоқ қарапайым, импровизацияланған радио қабылдағыш жасауға мәжбүр болды.
Detection of local oscillator radiation may disclose the presence of the receiver, such as in detection of automotive radar detectors, or detection of unlicensed television broadcast receivers in some countries. During World War II, Allied soldiers were not allowed to have superheterodyne receivers because the Axis soldiers had equipment which could detect the local oscillator emissions. This led to soldiers creating what is now known as a foxhole radio, a simple improvised radio receiver which has no local oscillator.