מתנד מקומי: תרשים בלוקים, מעגל, עבודה ויישומיו

מתנד הוא מכשיר אלקטרוני או מכני המשמש ליצירת אות אלקטרוני מתנודד או תקופתי, לעתים קרובות גל סינוס, בדרך כלל, מתנד ממיר DC מאספקת חשמל לאות AC. אז, אלה ישימים למגוון רחב של מכשירים אלקטרוניים שנעים ממחוללי CLK פשוטים להתקנים דיגיטליים, מחשבים מורכבים וכו'. סוגי מתנדים זמינים המשמשים בהתבסס על הדרישה כמו Harmonic, Tuned Circuit, RC Crystal וכו'. אז מאמר זה דן באחד מסוגי המתנדים כמו מתנד מקומי - עבודה עם אפליקציות.

מהו מתנד מקומי?

מתנד מקומי הוא סוג אחד של מתנד המשמש לשינוי תדר האות עם מיקסר במקלט. הליך שינוי תדר האות הזה הנקרא גם הטרודינינג מייצר את תדרי הסכום וההבדל מהתדר והתדר של אות הקלט של המתנד. במקלטים שונים, פונקציות המתנד והמיקסר משולבות בתוך שלב אחד המכונה ממיר אשר מפחית את צריכת החשמל, העלות והמקום. מתנד מקומי מייצר אות סינוסואיד הכולל תדר כך שהמקלט מסוגל לייצר את תדר הביניים המדויק או התדר המתקבל להגברה נוספת וכן המרה לזיהוי שמע.

מתנד מקומי עובד

המתנד המקומי שעובד עם מיקסר במקלט רדיו superheterodyne מוצג להלן. בדרך כלל, מקלט רדיו superheterodyne מערבב את התדר של האות המתקבל עם תדר האות שנוצר באמצעות מתנד מקומי.

ראשית, המקלט מקבל את האותות מהאנטנה. לאחר מכן, האותות הללו מוזנים למגבר ה-RF. במגבר זה, האותות מכוונים להסרת אותות לא רצויים מתדרים אחרים.
ממגבר ה-RF, האותות המכוונים מתערבבים עם האותות הנכנסים בתדר המקומי שנוצר מתנד מקומי. הליך ערבוב זה יכול להיעשות בתוך המיקסר והוא יוצר IF (תדר ביניים).

ה-IF שנוצר מהערבוב מתאים יותר לעיבוד מאשר תדר הנשא המקורי.
לאחר מכן, תדר הביניים מוגבר ומסונן. אז המשרעת הזו פשוט נשמרת באמצעות מגביל. אז לאורך הסינון, ניתן לבחור את האותות של ערוץ מסוים. בהשוואה לסינון RF, ניתן לכוון את מסנן ה-IF היטב מאשר מסנן ה-RF מכיוון שהוא מיועד בעיקר לתדר קבוע.

לאחר מכן, האות הזה ניתן ל-demodulator הידוע גם כגלאי FM. אז הגלאי הזה פשוט מפרק את הפלט. כך שניתן גם לעבור בין דמודולטורים שונים כדי להשיג את צורת הפלט המועדפת.

לאחר מכן, האות המפורק הזה מוגבר באמצעות רמקול שבו הוא משתנה לאותות קול עם תדר נשמע.

לפיכך, המומחיות של מקלט FM Superheterodyne היא לערבב את התדר הנכנס המקורי ממקור עם תדר שנוצר, כתוצאה מכך, זה מאפשר למקלט לסנן ולבחור רק את אותות ה-RF המועדפים.

תרשים מעגל מתנד מקומי

כאן, אנו הולכים להסביר את המתנד המקומי הפועל במקלט הסופרהטרודין. תרשים המעגל של מקלט סופרהטרודין המשתמש במתנד מקומי מוצג להלן.

מקלט הטרודיין הוא מעגל אלקטרוני המשדר אות מאות נושא אחד לאות נושא אחר באמצעות תדר אחר. הוא מערבב את אות ה-i/p עם גל שנוצר דרך מתנד כדי ליצור שני אותות חדשים המכונים פעימות. הטרודינה היא הליך קל הנשלט על ידי חוקי הטריגונומטריה, רוב ההטרודינים הם מכשירים מורכבים מאוד עם כמה מגברים & מסננים.

כאן, פעימה היא אות שנוצר על ידי שני אותות i/pt על ידי תדרים שונים. באופן כללי, מקלט הטרודיין מייצר שני פעימות, כאשר לפעימה אחת יש תדר שהוא כמות התדרים המעורבים, בעוד שלפעימה השנייה יש תדר שהוא השונות בין התדרים המעורבים. כך, למשל, אות i/p הכולל גל נשא של 10MHz מעורבב על ידי אות נשא של 15MHz כדי ליצור שני פעימות o/p. לקצב הגבוה יותר יש תדר של 25MhHz ולפעימה הנמוכה יש תדר של 5MHz.

מקלט העל-הטרודיין משתמש בעקרון ההטרודין כדי לאפשר לזהות אותות בתדר גבוה באמצעות מקלטים בתדר נמוך. ברגע שאות נכנס למקלט סופרהטרודין, הוא פשוט מוגבר ומעורבב על ידי אות המתנד המקומי לפני שהוא מסונן ליצירת IF (תדר ביניים). בדרך כלל, הוא שוב מוגבר ומסונן לפני שמגיע לפלט. המקלט מכוון על ידי שינוי תדר גלי המתנד.

ישנם מתנדים מקומיים רבים הנמצאים בשימוש נרחב במקלטי רדיו הם; מתנד הארטלי, מתנד האספן מכוון, ומתנד הקריסטל.

אנא עיין בקישור זה כדי לדעת יותר על מתנד הארטלי .
אנא עיין בקישור זה כדי לדעת יותר על מתנד אספן מכוון .
אנא עיין בקישור זה כדי לדעת יותר על מתנד קריסטל .

נוסחת תדר מתנד מקומי

במתנד המקומי, כאשר המיקסר מייצר גם את תדרי הסכום וגם את תדרי ההפרש, ניתן להפיק את אות ה-IF של 455 קילו-הרץ אם המתנד נמצא מתחת או מעל ה-IF.

תיק 1:

כאשר המתנד המקומי נמצא מעל ה-IF, אז הוא צריך לכוון מ-1 עד 2 מגה-הרץ בערך. בדרך כלל, זהו הקבל בתוך מעגל RLC מכוון, אשר משתנה כדי לווסת את התדר המרכזי כאשר המשרן קבוע.

מאז fc = 1/2π√LC

על ידי פתרון C = 1/L(2πfc)^2

ברגע שתדר הכוונון הוא הגבוה ביותר, אז קבל הכוונון הוא מינימום. כאשר אנו יודעים את טווח התדרים שייווצר, נוכל להסיק את טווח הקיבול הנדרש.

Cmax/Cmin = L(2πfmax)^2/ L(2πfmin)^2

= L(2MHz)^2/ L(2πfmin)^2

= (2MHz/1MHz)^2 = 4

מקרה 2:

כאשר המתנד המקומי נמצא מתחת ל-IF, אז המתנד צריך לכוון בערך מ-45 קילו-הרץ ל-1145 קילו-הרץ. לכן,

Cmax/Cmin = (1145kHz/45kHz)^2 = 648.

עם סוג זה של טווח, זה לא מעשי ליצור קבלים שניתן לכוון. לפיכך, המתנד במקלט AM רגיל נמצא מעל פס הרדיו.

מדוע משתמשים במתנדים מקומיים?

מתנדים אלו משמשים לשינוי תדר האות עם מיקסר במקלט.

מדוע תדירות המתנד המקומי גבוהה יותר?

תדר המתנד תמיד גבוה יותר בהשוואה לתדר האות מכיוון שתדר גבוה יותר מועדף בדרך כלל במקלט סופר-הטרודינינג כדי להשאיר יותר מרחק בין ההבדל בין תדר ביניים אחר לבין שני תדרים אחרים, כך שאות תדר הביניים מועבר בצורה פשוטה יותר לכל אורכו. מסנן ושני האותות המקוריים יוחלשו.

יתרונות

ה היתרונות של מתנד מקומי כלול את הבאים.

• המתנד המקומי במערכת תקשורת רדיו הוא מקור רעש הפאזה העיקרי.
• במקלטי רדיו, הפונקציות של המתנד המקומי והמיקסר המשולבים בתוך מכשיר פעיל יחיד מפחיתות את המחיר, השטח והצריכה של צריכת החשמל.
• מתנד זה מעבד אות בתדר קבוע כדי לשפר את הביצועים של מקלט רדיו.

יישומים

ה יישומים של מתנדים מקומיים כלול את הבאים.

• מתנדים מקומיים משמשים במעגלי תקשורת רבים כמו ממירי טלוויזיה בכבלים, מודמים, מערכות טלמטריה, מערכות ממסר מיקרוגל, מערכות ריבוי חלוקת תדרים המשמשות בקווי טלפון, טלסקופים רדיו, שעונים אטומיים ומערכות אמצעי נגד אלקטרוניים צבאיים.
• אלה משמשים במקלטי superheterodyne ומערכות תקשורת רדיו.
• מתנדים אלה נחוצים בכל פעם שמשתמשים בהטרודינינג בארכיטקטורות מקלט כדי לשנות
• אותות HF לספקטרום IF לעיבוד קל.
• תדרי המיקרוגל בקליטת טלוויזיה בלוויין משמשים מהלוויין ועד לאנטנה המקבלת כדי להמיר לתדרים נמוכים יותר באמצעות מתנד ומיקסר על ידי הרכבה באנטנה.

לפיכך, זהו סקירה כללית של מתנד מקומי - עבודה עם אפליקציות. מתנד זה ממלא תפקיד מפתח במקלט FM. זהו המעגל המשמעותי ביותר בתוך המקלט כולו מכיוון שכל אי יציבות או סחיפה בתוך המתנד ימירו לסחיפה וחוסר יציבות בתוך האות המתקבל. הנה שאלה בשבילך, איזה סוג של מתנד משמש כמתנד מקומי?