oscillateur local (oscillateur maître) dans le récepteur (émetteur) est dans la plupart des cas appelé générateur de signal, qui détermine la fréquence de réception. Bien que son rôle soit dit auxiliaire, il a un impact très important sur la qualité de l'appareil de réception ou d'émission.
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Le but de l'oscillateur local et le principe de la réception hétérodyne
A l'aube de la réception radio, lors de la construction de circuits récepteurs, ils se sont passés d'oscillateurs locaux. Le signal sélectionné par le circuit oscillant d'entrée a été amplifié, puis il a été détecté et envoyé à un amplificateur basse fréquence. Avec le développement des circuits, le problème de la construction d'un amplificateur radiofréquence avec un gain important s'est posé.
Pour couvrir une large gamme, elle a été réalisée avec une large bande passante, ce qui la rendait sujette à l'auto-excitation. Les amplificateurs commutés se sont avérés trop complexes et encombrants.
Tout a changé avec l'invention de la réception hétérodyne.Le signal de l'oscillateur accordable (ou fixe) est envoyé au mélangeur. Le signal reçu est envoyé à l'autre entrée du mélangeur et la sortie est un grand nombre de fréquences combinées, qui sont les sommes et les différences des fréquences de l'oscillateur local et du signal reçu dans diverses combinaisons. Les applications pratiques ont généralement deux fréquences :
- fsignal hétérodyne ;
- f signal - f hétérodyne.
Ces fréquences sont appelées fréquences miroirs les unes par rapport aux autres. La réception s'effectue sur un canal, le second est filtré par les circuits d'entrée du récepteur. La différence s'appelle la fréquence intermédiaire (IF), sa valeur est choisie lors de la conception de l'appareil de réception ou d'émission. Les fréquences de combinaison restantes sont filtrées par un filtre de fréquence intermédiaire.
Pour les équipements industriels, il existe des normes pour le choix de la valeur IF. Dans les équipements amateurs, cette fréquence est sélectionnée parmi diverses conditions, notamment la disponibilité de composants pour la construction d'un filtre à bande étroite.
La fréquence intermédiaire sélectionnée par le filtre est amplifiée dans l'amplificateur FI. Étant donné que cette fréquence est fixe et que la bande passante est petite (2,5 ... 3 kHz suffisent pour transmettre des informations vocales), l'amplificateur correspondant peut facilement être fabriqué à bande étroite avec un gain élevé.
Il existe des circuits où la fréquence totale est utilisée - f signal + f hétérodyne. De tels schémas sont appelés schémas de "transformation vers le haut". Ce principe simplifie la construction des circuits d'entrée du récepteur.
Il existe également une technique de conversion directe (à ne pas confondre avec l'amplification directe !), dans laquelle la réception s'effectue quasiment à la fréquence de l'oscillateur local.Un tel circuit se caractérise par la simplicité de conception et de réglage, mais l'équipement de conversion directe présente des défauts inhérents qui dégradent considérablement la qualité du travail.
L'émetteur utilise également des oscillateurs locaux. Ils remplissent la fonction opposée - ils transfèrent le signal modulé basse fréquence à la fréquence d'émission. Dans les équipements de communication, il peut y avoir plusieurs oscillateurs locaux. Ainsi, si un circuit avec deux conversions de fréquence ou plus est utilisé, il utilise, respectivement, deux oscillateurs locaux ou plus. De plus, le circuit peut contenir des oscillateurs locaux qui remplissent des fonctions supplémentaires - la restauration d'une porteuse supprimée pendant la transmission, la formation de colis télégraphiques, etc.
La puissance de l'oscillateur local dans le récepteur est faible. Quelques milliwatts dans la plupart des cas suffisent pour n'importe quelle tâche. Mais le signal de l'oscillateur local, si le circuit du récepteur le permet, peut s'infiltrer dans l'antenne et être reçu à une distance de plusieurs mètres.
Il existe une légende parmi les radioamateurs selon laquelle, à l'époque de l'interdiction d'écouter les radios occidentales, des représentants des services spéciaux marchaient le long des entrées des maisons avec des récepteurs réglés sur les fréquences des "voix ennemies" (ajustées pour une fréquence intermédiaire) . Grâce à la présence de signaux, il aurait été possible de déterminer qui écoutait des émissions interdites.
Exigences pour les paramètres de l'oscillateur local
La principale exigence pour un signal d'oscillateur local est la pureté spectrale. Si l'oscillateur local génère une tension autre qu'une sinusoïde, alors des fréquences de combinaison supplémentaires apparaissent dans le mélangeur.S'ils tombent dans la bande de transparence des filtres d'entrée, cela conduit à des canaux de réception supplémentaires, ainsi qu'à l'apparition de "points frappés" - à certaines fréquences de réception, un sifflement se produit qui interfère avec la réception d'un signal utile.
Une autre exigence est la stabilité du niveau du signal de sortie et de sa fréquence. Le second est particulièrement important lors du traitement de signaux à porteuse supprimée (SSB (OBP), DSB (DBP), etc.) Il n'est pas difficile d'obtenir l'invariance du niveau de sortie en utilisant des régulateurs de tension pour alimenter les oscillateurs maîtres et en choisissant le mode correct de l'élément actif (transistor).
La constance de la fréquence dépend de la stabilité des éléments de fréquence de pilotage (capacité et inductance du circuit oscillant), ainsi que de l'invariance de la capacité de montage. L'instabilité des éléments LC est déterminée, pour la plupart, par le changement de température pendant le fonctionnement de l'oscillateur local. Pour stabiliser les composants du circuit, ils sont placés dans des thermostats et des mesures spéciales sont également utilisées pour compenser les écarts de température dans les valeurs de capacité et d'inductance. Les inducteurs sont généralement conçus pour être complètement stables thermiquement.
Pour cela, des conceptions spéciales sont utilisées - les bobines sont enroulées avec une forte tension de fil, les spires sont remplies d'un composé pour empêcher le déplacement des spires, le fil est brûlé dans un cadre en céramique, etc.
Pour réduire l'effet de la température sur la capacité du condensateur d'entraînement, il est composé de deux éléments ou plus, en les sélectionnant avec des valeurs et des signes différents du coefficient de température de la capacité afin qu'ils se compensent mutuellement pendant le chauffage ou le refroidissement.
En raison de problèmes de stabilité thermique, les oscillateurs locaux à commande électronique, où les varicaps sont utilisées comme capacité, ne sont pas largement utilisés. Leur dépendance au chauffage est non linéaire et il est très difficile de la compenser. Par conséquent, les varicaps ne sont utilisées que comme éléments de désaccord.
La capacité de montage s'ajoute à la capacité du condensateur de commande, et son instabilité entraîne également une dérive de fréquence. Pour éviter une instabilité de montage, tous les éléments de l'oscillateur local doivent être montés de manière très rigide pour éviter des décalages même minimes les uns par rapport aux autres.
Une véritable percée dans la construction d'oscillateurs maîtres a été le développement dans les années 30 du siècle dernier de la technologie de coulée de poudre en Allemagne. Cela a permis de produire des formes tridimensionnelles complexes pour les composants d'équipements radio, ce qui a permis d'atteindre une rigidité de montage sans précédent à l'époque. Cela a permis de porter la fiabilité des systèmes de communication radio de la Wehrmacht à un nouveau niveau.
Si l'oscillateur local n'est pas accordable, l'élément de réglage de fréquence est généralement résonateur à quartz. Ceci permet d'obtenir une stabilité de génération extrêmement élevée.
Ces dernières années, il y a eu une tendance à la transition dans l'utilisation de synthétiseurs de fréquence numériques comme oscillateurs locaux au lieu d'oscillateurs LC. La stabilité de la tension et de la fréquence de sortie est facilement obtenue, mais la pureté spectrale laisse beaucoup à désirer, surtout si le signal est généré à l'aide de microcircuits peu coûteux.
Aujourd'hui, les anciennes technologies de réception radio sont remplacées par de nouvelles, telles que DDC - numérisation directe.Le temps n'est pas loin où les oscillateurs locaux dans les équipements de réception disparaîtront en tant que classe. Mais cela ne viendra pas si tôt, donc les connaissances sur les hétérodynes et les principes de la réception hétérodyne seront demandées pendant longtemps.
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