Oscylator częstotliwości uderzeń
W odbiorniku radiowym oscylator częstotliwości dudnienia lub BFO jest dedykowanym oscylatorem używanym do tworzenia sygnału częstotliwości audio z transmisji radiotelegraficznych kodu Morse'a ( CW ), aby były słyszalne. Sygnał z BFO jest mieszany z odebranym sygnałem w celu utworzenia heterodynowej lub dudnienia , która jest słyszalna jako ton w głośniku. BFO są również używane do demodulacji jednowstęgowych (SSB), czyniąc je zrozumiałymi, zasadniczo przywracając nośną , która została stłumiona w nadajniku. BFO są czasami dołączane do odbiorników komunikacyjnych przeznaczonych dla słuchaczy na falach krótkich ; prawie zawsze można je znaleźć w odbiornikach komunikacyjnych krótkofalarstwa , które często odbierają sygnały CW i SSB.
Oscylator częstotliwości uderzeń został wynaleziony w 1901 roku przez kanadyjskiego inżyniera Reginalda Fessendena . To, co nazwał odbiornikiem „heterodynowym”, było pierwszym zastosowaniem zasady heterodyny .
Przegląd
W transmisji radiowej na fali ciągłej (CW), zwanej także radiotelegrafią lub telegrafią bezprzewodową (W/T) lub kluczowaniem on-off i oznaczonej przez Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny jako typ emisji A1A , informacje są przesyłane za pomocą impulsów niemodulowanej fali nośnej radiowej , które oznaczają wysyłaj wiadomości tekstowe alfabetem Morse'a . Impulsy nośnej o różnej długości, zwane „kropkami” i „kreskami” lub „cylindrami” i „kreskami”, są wytwarzane przez operatora, który szybko włącza i wyłącza nadajnik za pomocą przełącznika zwanego klawiszem telegraficznym . Pierwszy rodzaj transmisji był generowany za pomocą iskry, ponieważ iskra strzelała z prędkością około 1000 razy na sekundę (po naciśnięciu klawisza telegrafu). Powstałe fale tłumione (ITU klasa B) można było odbierać na podstawowym zestawie kryształów wykorzystującym detektor diodowy i słuchawkę douszną jako ton iskrzenia. Dopiero wraz z wprowadzeniem nadajników rurowych, które były w stanie tworzyć strumienie ciągłej częstotliwości nośnej, potrzebny był BFO. Alternatywą było modulowanie nośnej tonem audio około 800 Hz i kluczowanie modulowanej nośnej, aby umożliwić użycie podstawowego detektora diodowego w odbiorniku, metody stosowanej w komunikacji morskiej średniej częstotliwości (MF) do 2000 r. (Typ emisji A2A) . Transmisja radiowa za pomocą rur zaczęła zastępować nadajniki iskier na morzu od 1920 r., ale nie została całkowicie wyeliminowana przed 1950 r. [ potrzebne źródło ] .
Ponieważ impulsy nośnej nie mają modulacji audio , sygnał CW odbierany przez odbiornik radiowy AM brzmi po prostu jak „klik”. Czasami, gdy impulsy nośnej są wystarczająco silne, aby zablokować normalny statyczny „syk” atmosferyczny w odbiorniku, sygnały CW mogą być słyszane bez BFO jako „impulsy” ciszy. Nie był to jednak niezawodny sposób odbioru. Aby impulsy nośnej były słyszalne w odbiorniku, stosuje się oscylator częstotliwości dudnienia. BFO to oscylator elektroniczny o częstotliwości radiowej , który generuje stałą falę sinusoidalną o częstotliwości f BFO , która jest przesunięta względem częstotliwości pośredniej f IF odbiornika. Sygnał ten jest miksowany z IF przed drugim detektorem odbiornika ( demodulatorem ). W detektorze dwie częstotliwości dodają się i odejmują, a częstotliwość dudnienia ( heterodyna ) w zakresie audio wynika z różnicy między nimi: f audio = | f JEŚLI - f BFO | który brzmi jak dźwięk w głośniku odbiornika. Podczas impulsów nośnej generowana jest częstotliwość dudnienia, podczas gdy pomiędzy impulsami nie ma nośnej, więc nie jest wytwarzany ton. W ten sposób BFO sprawia, że „kropki” i „kreski” sygnału alfabetu Morse'a są słyszalne, brzmiąc jak „piknięcia” o różnej długości w głośniku. Słuchacz, który zna alfabet Morse'a, może zdekodować ten sygnał, aby otrzymać wiadomość tekstową.
Pierwsze BFO, używane we wczesnych odbiornikach częstotliwości radiowych (TRF) w latach 1910-1920, biły z częstotliwością nośną stacji. Za każdym razem, gdy radio było dostrajane do innej częstotliwości stacji, częstotliwość BFO musiała być również zmieniana, więc oscylator BFO musiał być przestrajalny w całym paśmie częstotliwości obsługiwanym przez odbiornik.
Ponieważ w odbiorniku superheterodynowym różne częstotliwości różnych stacji są przetwarzane przez mikser na tę samą częstotliwość pośrednią (IF) , nowoczesne BFO, które biją z IF, muszą mieć tylko stałą częstotliwość. Może istnieć przełącznik do wyłączania BFO, gdy nie jest potrzebny, podczas odbierania innych typów sygnałów, takich jak AM lub FM . Zwykle na przednim panelu znajduje się również pokrętło do regulacji częstotliwości BFO, do zmiany tonu w małym zakresie, zgodnie z preferencjami operatora.
Przykład
Odbiornik jest dostrojony do sygnału kodu Morse'a , a częstotliwość pośrednia odbiornika ( IF ) wynosi f IF = 45000 Hz. Oznacza to, że kropki i kreski stały się impulsami sygnału o częstotliwości 45 000 Hz, który jest niesłyszalny.
Aby były słyszalne, należy przesunąć częstotliwość do zakresu audio, np. f audio = 1000 Hz. Aby to osiągnąć, pożądana częstotliwość BFO wynosi f BFO = 44000 lub 46000 Hz.
Gdy sygnał o częstotliwości f IF jest mieszany z częstotliwością BFO w stopniu detektora odbiornika, powstają dwie inne częstotliwości lub heterodyny : | f JEŻELI − f BFO |, i | f JEŻELI + f BFO |. Częstotliwość różnicowa , f audio = | f JEŻELI − f BFO | = 1000 Hz, jest również znana jako częstotliwość uderzeń .
Druga, suma częstotliwości , (F jeśli + F bfo ) = 89000 lub 91000 Hz, jest niepotrzebna. Można go usunąć za pomocą filtra dolnoprzepustowego , takiego jak głośnik radia, który nie może wibrować z tak wysoką częstotliwością.
f BFO = 44000 lub 46000 Hz wytwarza pożądaną częstotliwość dudnień 1000 Hz i można użyć obu.
Zmieniając częstotliwość BFO około 44000 (lub 46000) Hz, słuchacz może zmieniać wyjściową częstotliwość audio; jest to przydatne do korygowania niewielkich różnic między strojeniem nadajnika i odbiornika, szczególnie przydatne podczas strojenia w głosie z pojedynczą wstęgą boczną (SSB). Przebieg wytwarzany przez BFO uderza w sygnał IF w stopniu miksera odbiornika. Każdy dryf lokalnego oscylatora lub oscylatora częstotliwości dudnienia wpłynie na wysokość odbieranego dźwięku, dlatego używane są stabilne oscylatory.
W przypadku odbioru z pojedynczą wstęgą boczną, częstotliwość BFO jest regulowana powyżej lub poniżej częstotliwości pośredniej odbiornika, w zależności od używanej wstęgi bocznej.
Inne zastosowania
Inna forma oscylatora częstotliwości dudnienia jest używana jako generator sygnału o regulowanej częstotliwości audio. Sygnał ze stabilnego oscylatora sterowanego kryształem jest mieszany z sygnałem z przestrajalnego oscylatora; różnica w zakresie audio jest wzmacniana i wysyłana jako wyjście generatora sygnału. Używając kryształów i regulowanych częstotliwości wyższych niż pożądana częstotliwość audio, można uzyskać szeroki zakres strojenia przy niewielkiej regulacji zmiennego oscylatora. Chociaż oscylator częstotliwości dudnienia może generować sygnał wyjściowy z niskimi zniekształceniami, dwa oscylatory muszą być bardzo stabilne, aby utrzymać stałą częstotliwość wyjściową.
- ^ a b Larry Wolfgang, Charles Hutchinson (red.), Podręcznik ARRL dla radioamatorów, wydanie sześćdziesiąte ósme , ARRL, ISBN 978-0872591684 -9 , strony 12-29,12-30
- ^ Paul Horowitz, Winfield Hill „Sztuka elektroniki, wyd. 2”. Cambridge University Press 1989 ISBN 0-521-37095-7 , strona 898
- ^ EG Lapham, ulepszony generator częstotliwości audio RP367 , Bureau of Standards Journal of Research, tom 7 , Narodowe Biuro Standardów Stanów Zjednoczonych, 1932, strona 691 i następne
- ^ Frank Spitzer, Barry Howarth, Zasady nowoczesnej oprzyrządowania , Holt, Rinehart i Winston, 1972, ISBN 0-03-080208-3 , strona 98
Dalsza lektura
- „Radiotelefon” , NEETS, moduł 17 - Zasady komunikacji radiowej . Zintegrowane wydawnictwa, seria szkoleń z elektrotechniki.
- „Tryby głosowe” , ARRL .