Генератор частоты биений
В радиоприемнике генератор частоты биений или BFO представляет собой специальный генератор, используемый для создания сигнала звуковой частоты из передач кода Морзе радиотелеграфных ( CW ), чтобы сделать их слышимыми. Сигнал от BFO смешивается с принятым сигналом для создания гетеродина или частоты биений , которая слышна в динамике как тон. BFO также используются для демодуляции однополосных (SSB) сигналов, делая их разборчивыми, по существу восстанавливая несущую , которая была подавлена в передатчике. BFO иногда включают в приемники связи, предназначенные для коротких волн прослушивания ; они почти всегда встречаются в приемниках связи для любительской радиосвязи , которые часто принимают сигналы CW и SSB. [1]
Генератор частоты биений был изобретен в 1901 году канадским инженером Реджинальдом Фессенденом . То, что он назвал «гетеродинным» приемником, было первым применением принципа гетеродина .
Обзор
[ редактировать ]При в непрерывном режиме радиопередаче (CW), также называемой радиотелеграфией , или беспроводной телеграфией (W/T) или двухпозиционной манипуляцией и обозначенной Международным союзом электросвязи как тип излучения A1A , информация передается импульсами немодулированной , несущей радиоволны которые составляют отправка текстовых сообщений азбукой Морзе . Импульсы несущей разной длины, называемые «точки» и «тире» или «точки» и «тире», производятся оператором, который передатчик быстро включает и выключает с помощью переключателя, называемого телеграфным ключом . Первый тип передачи создавался с помощью искры, поскольку искра возникала примерно 1000 раз в секунду (при нажатии телеграфного ключа). Получающиеся в результате затухающие волны (класс B ITU) можно было принять на базовом наборе кристаллов, используя диодный детектор и наушник в качестве сигнала частоты искры. И только с появлением ламповых передатчиков, способных создавать потоки непрерывной несущей радиочастоты, потребовался BFO. Альтернативой было модулировать несущую звуковым тоном около 800 Гц и настраивать модулированную несущую, чтобы разрешить использование базового диодного детектора в приемнике - метод, используемый для морской среднечастотной (СЧ) связи до 2000 года (тип излучения A2A). . Радиопередача с использованием ламп начала заменять искровые передатчики в море с 1920 года, но не была полностью отменена до 1950 года. [ нужна ссылка ] .
Поскольку импульсы несущей не имеют звуковой модуляции , CW-сигнал, принимаемый AM -радиоприемником, просто звучит как «щелчки». Иногда, когда импульсы несущей достаточно сильны, чтобы блокировать обычное статическое атмосферное «шипение» в приемнике, сигналы CW можно было услышать без BFO как «импульсы» тишины. Однако это не был надежный метод приема. Чтобы сделать несущие импульсы слышимыми в приемнике, используется генератор частоты биений. BFO — это радиочастотный электронный генератор , который генерирует постоянную синусоидальную волну на частоте f BFO , которая смещена от промежуточной частоты f IF приемника. Этот сигнал смешивается с ПЧ перед вторым детектором приемника ( демодулятором ). В детекторе две частоты складываются и вычитаются, а частота биений ( гетеродин ) в звуковом диапазоне приводит к разнице между ними: f audio = | ж ЕСЛИ - ж БФО | который звучит как тон в динамике приемника. Во время импульсов несущей генерируется частота биений, тогда как между импульсами несущая отсутствует, поэтому тон не создается. Таким образом, BFO делает слышимыми «точки» и «тире» сигнала азбуки Морзе, которые звучат в динамике как «гудки» разной длины. Слушатель, знающий азбуку Морзе, может декодировать этот сигнал и получить текстовое сообщение.
Первые BFO, использовавшиеся в ранних перестраиваемых радиочастотных (TRF) приемниках в 1910-1920-х годах, работали с несущей частотой станции. Каждый раз, когда радио настраивалось на другую частоту станции, частоту BFO также приходилось менять, поэтому генератор BFO приходилось настраивать во всем диапазоне частот, охватываемом приемником.
Поскольку в супергетеродинном приемнике разные частоты разных станций преобразуются в одну и ту же промежуточную частоту (ПЧ) смесителем , современные BFO, работающие с ПЧ, должны иметь только постоянную частоту. Может быть переключатель для отключения BFO, когда он не нужен, при приеме других типов сигналов, например AM или FM . На передней панели также обычно имеется ручка для регулировки частоты BFO, позволяющая изменять тон в небольшом диапазоне в соответствии с предпочтениями оператора.
Пример
[ редактировать ]
Приемник настроен на сигнал кода Морзе приемника , а промежуточная частота ( IF ) равна f IF = 45000 Гц. Это означает, что точки и тире превратились в импульсы сигнала частотой 45 000 Гц, которые неслышимы.
Чтобы их было слышно, частоту необходимо сместить в звуковой диапазон, например f audio = 1000 Гц. Для этого необходимая частота BFO равна f BFO = 44000 или 46000 Гц.
Когда сигнал на частоте f IF смешивается с частотой BFO в детекторном каскаде приемника, это создает две другие частоты или гетеродины : | f IF − f BFO |, и | ж ЕСЛИ + ж БФО |. Разность частот , f audio = | ж ЕСЛИ − ж БФО | = 1000 Гц, также известна как частота биений .
Другая, частота суммарная (F if + F bfo ) = 89000 или 91000 Гц, не нужна. Его можно устранить с помощью фильтра нижних частот , например динамика радиоприемника, который не может вибрировать на такой высокой частоте.
f BFO = 44000 или 46000 Гц обеспечивает желаемую частоту биений 1000 Гц, и можно использовать любой из них.
Изменяя частоту BFO около 44000 (или 46000) Гц, слушатель может изменять выходную звуковую частоту; это полезно для корректировки небольших различий между настройкой передатчика и приемника, что особенно полезно при настройке на однополосный голос (SSB). Форма волны, создаваемая BFO, совпадает с сигналом ПЧ на смесителе приемника. Любой дрейф гетеродина или генератора частоты биений будет влиять на высоту принимаемого звука, поэтому используются стабильные генераторы. [2]
Для приема с одной боковой полосой частота BFO регулируется выше или ниже промежуточной частоты приемника, в зависимости от того, какая боковая полоса используется. [1]
Другое использование
[ редактировать ]Другая форма генератора частоты биений используется в качестве регулируемого генератора сигналов звуковой частоты. Сигнал стабильного кварцевого генератора смешивается с сигналом перестраиваемого генератора; разница в звуковом диапазоне усиливается и отправляется на выход генератора сигналов. Используя кварцевые и регулируемые частоты выше желаемой звуковой частоты, можно получить широкий диапазон настройки для небольшой регулировки переменного генератора. [3] Хотя генератор частоты биений может выдавать выходной сигнал с низкими искажениями, два генератора должны быть очень стабильными, чтобы поддерживать постоянную выходную частоту. [4]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Ларри Вольфганг, Чарльз Хатчинсон (редактор), Справочник ARRL для радиолюбителей, шестьдесят восьмое издание , ARRL, ISBN 978-0872591684-9 , страницы 12-29,12-30.
- ^ Пол Горовиц, Уинфилд Хилл «Искусство электроники, 2-е изд.». Издательство Кембриджского университета, 1989 г. ISBN 0-521-37095-7 , стр. 898
- ^ Э. Г. Лэпхэм, Улучшенный генератор звуковой частоты RP367 , Исследовательский журнал Бюро стандартов, том 7 , Национальное бюро стандартов США, 1932, стр. 691 и далее.
- ^ Фрэнк Спитцер, Барри Ховарт, Принципы современных инструментов , Холт, Райнхарт и Уинстон, 1972, ISBN 0-03-080208-3 , стр. 98.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- «Радиотелефон» , НИЭТС, Модуль 17. Принципы радиочастотной связи . Интегрированное издательство, серия учебных курсов по электротехнике.
- «Голосовые режимы» , ВАРЛ .