Генератор частоты биений - Beat frequency oscillator

Дополнительная самодельная плата BFO 455 кГц

В радиоприемник, а генератор частоты биений или же BFO это посвященный осциллятор используется для создания сигнала звуковой частоты из азбука Морзе радиотелеграфия (CW ) передачи, чтобы сделать их слышными. Сигнал от BFO смешивается с принятым сигналом для создания гетеродин или же бить частота, которая слышится в динамике как тональный сигнал. BFO также используются для демодуляции односторонняя полоса (SSB) сигналов, делая их разборчивыми, по существу восстанавливая перевозчик это было подавлено передатчиком. БФО иногда включаются в приемники связи предназначен для короткая волна слушатели; они почти всегда встречаются в приемниках связи для любительское радио, которые часто принимают сигналы CW и SSB.[1]

Генератор частоты биений был изобретен в 1901 году канадским инженером. Реджинальд Фессенден. То, что он назвал "гетеродинным" приемником, было первым применением гетеродин принцип.

Обзор

В непрерывная волна (CW) радиопередача, также называемая радиотелеграфия или же включение-выключение и назначен Международный союз электросвязи в качестве тип излучения A1A, информация передается импульсами немодулированный радио несущая волна которые содержат текстовые сообщения в азбука Морзе. Импульсы несущей разной длины, называемые «точками» и «тире» или «точками» и «точками», производятся оператором, переключающим передатчик быстро включаться и выключаться с помощью выключатель называется телеграфный ключ. Это был первый тип радиопередачи, и в начале 20 века он широко использовался любителями и коммерческими организациями для передачи личных сообщений от частных лиц. телеграмма трафик. С появлением других типов модуляции его использование сократилось, и теперь CW используется только для личных сообщений любителям. радиолюбители и в остальном является устаревшим.[2]

Поскольку импульсы несущей не имеют звука модуляция, сигнал CW, полученный AM радиоприемник просто звучит как тишина.[3] Чтобы сделать несущие импульсы слышимыми в приемнике, используется генератор частоты биений. BFO - это радиочастота электронный генератор который генерирует постоянную синусоидальную волну на частоте жBFO что смещено от промежуточная частота жЕСЛИ приемника. Этот сигнал смешивается с ПЧ перед вторым детектором приемника (демодулятор ). В детекторе две частоты складываются и вычитаются, а частота биений (гетеродин ) в аудио диапазон результатов при разнице между ними: жаудио = |жЕСЛИ - жBFO| который звучит как тональный сигнал в динамике приемника. Во время импульсов несущей генерируется частота биений, в то время как между импульсами несущая отсутствует, поэтому тон не генерируется. Таким образом, BFO делает слышными «точки» и «тире» сигнала кода Морзе, звучащие в динамике как «гудки» разной длины. Слушатель, который знает азбуку Морзе, может декодировать этот сигнал, чтобы получить текстовое сообщение.

Первые БФО, использовавшиеся в настроенная радиочастота (TRF) приемники в 1910-1920-х годах бились с несущей частотой станции. Каждый раз, когда радио настраивалось на другую частоту станции, частота BFO также должна была изменяться, поэтому необходимо было настраивать генератор BFO на всю полосу частот, покрываемую приемником.

Поскольку в супергетеродинный приемник разные частоты разных станций все преобразуются в одно и то же промежуточная частота (IF) Смеситель современные BFO, работающие на IF, должны иметь только постоянную частоту. Может быть переключатель для выключения BFO, когда он не нужен, при приеме других типов сигналов, таких как AM или FM. Также обычно на передней панели имеется ручка для регулировки частоты BFO, чтобы изменить тон в небольшом диапазоне в соответствии с предпочтениями оператора.

Пример

Для приемников, в которых их не было, были изготовлены отдельные генераторы BFO; Rohde und Schwarz STI4032 с 1944 года.
Один из первых грубых образцов BFO, Goldschmidt колесо тона. Перед вакуумной трубкой генераторы были изобретены, первые приемники CW использовали колесо с электрическими контактами вокруг его обода, вращаемое с высокой скоростью двигателем, чтобы прервать ток, чтобы создать радиочастотный сигнал, который будет биться с входящим радиосигналом. В этом примере на трансатлантической приемной станции Tuckerton в Нью-Джерси в 1917 году был создан сигнал 40 кГц.

Ресивер настроен на азбука Морзе сигнал, а приемник промежуточная частота (ЕСЛИ) является жЕСЛИ = 45000 Гц. Это означает, что точки и тире превратились в импульсы неслышимого сигнала частотой 45000 Гц.

Чтобы они были слышны, необходимо сместить частоту в звуковой диапазон, например жаудио = 1000 Гц. Для этого желаемая частота BFO равна жBFO = 44000 или 46000 Гц.

Когда сигнал на частоте жЕСЛИ смешивается с частотой BFO в детектор каскад приемника, это создает две другие частоты или гетеродины: |жЕСЛИ − жBFO|, и |жЕСЛИ + жBFO|, В разностная частота, жаудио = |жЕСЛИ − жBFO| = 1000 Гц, также известен как частота биений.

Другой, суммарная частота, (Fесли + Fбфо) = 89000 или 91000 Гц, не требуется. Его можно удалить фильтр нижних частот, например, динамик радио, который не может вибрировать на такой высокой частоте.

жBFO = 44000 или 46000 Гц дает желаемую частоту биений 1000 Гц, и любой из них может быть использован.

Изменяя частоту BFO около 44000 (или 46000) Гц, слушатель может изменять выходную звуковую частоту; это полезно для корректировки небольших различий между настройками передатчика и приемника, особенно полезно при настройке одинарная боковая полоса (SSB) голос. Форма волны, создаваемая BFO удары относительно сигнала ПЧ в каскаде смесителя приемника. Любой дрейф гетеродина или генератора биений влияет на высоту звука принимаемого звука, поэтому используются стабильные генераторы.[4]

Для приема с одной боковой полосой частота BFO настраивается выше или ниже промежуточной частоты приемника, в зависимости от того, какая боковая полоса используется.[1]

Другое использование

Другой вид генератора частоты биений используется в качестве регулируемого генератора сигналов звуковой частоты. Сигнал стабильного генератора с кварцевым управлением смешивается с сигналом настраиваемого генератора; разница в звуковом диапазоне усиливается и отправляется на выходе генератора сигналов. Используя кварцевую и регулируемую частоты выше, чем желаемая звуковая частота, можно получить широкий диапазон настройки для небольшой настройки переменного генератора.[5] Хотя генератор частоты биений может выдавать выходной сигнал с низким уровнем искажений, два генератора должны быть очень стабильными, чтобы поддерживать постоянную выходную частоту. [6]

Рекомендации

  1. ^ а б Ларри Вольфганг, Чарльз Хатчинсон (редактор), Справочник ARRL для радиолюбителей, шестьдесят восьмое издание, ARRL, ISBN  978-0872591684-9, страницы 12-29,12-30
  2. ^ Дэвид Ратледж, Электроника радио, Cambridge University Press, 1999 г. ISBN  0521646456 стр. 309
  3. ^ Иногда, когда импульсы несущей достаточно сильны, чтобы блокировать нормальное статическое атмосферное «шипение» в приемнике, сигналы CW можно было слышать без BFO как «импульсы» тишины. Однако это не был надежный метод приема.
  4. ^ Пол Хоровиц, Уинфилд Хилл "Искусство электроники, 2-е изд." Издательство Кембриджского университета 1989 ISBN  0-521-37095-7, стр. 898
  5. ^ Э. Г. Лэпхэм, Улучшенный генератор звуковой частоты RP367, Журнал исследований Бюро стандартов, том 7, Национальное бюро стандартов США, 1932 г., стр. 691 и далее.
  6. ^ Фрэнк Спитцер, Барри Ховарт, Принципы современного приборостроения, Холт, Райнхарт и Уинстон, 1972 г., ISBN  0-03-080208-3, стр.98

дальнейшее чтение