Schemat generatora lokalnego (heterodyny)
Oscylator lokalny (heterodyna) jest niezbędną częścią odbiorników w układzie superheterodynowym. Służy on do zamiany w mieszaczu częstotliwości odbieranej stacji na częstotliwość pośrednią. Jego najważniejszym parametrem jest stabilność generowanej częstotliwości, choć w odbiornikach radiofonicznych nie jest to wartość krytyczna.
Schemat generatora lokalnego (heterodyny)
Oscylatory lokalne w radioodbiornikach pracujących na zakresie fal długich, średnich i krótkich są na ogół wykonywane w układzie Meissnera (ze sprzęzeniem transformatorowym), rzadko w układzie Colpittsa. Układ Colpittsa jest popularny ze to w głowicach UKF, zarówno w wykonaniu lampowym jak i tranzystorowym. W przypadku układu Meissnera cewki poszczególnych zakresów mogą być łączone szeregowo i zwierane odpowiednimi sekcjami przełącznika zakresów, lub wykonywane jako oddzielne obwody i oddzielnie podłączane do lampy oscylatora za pomocą przełącznika zakresów. Pierwsza metoda jest zaprezentowana na widocznym fragmencie schematu, pochodzącym z odbiornika firmy Telefunken, model T5Z, druga była zastosowana np. w odbiorniku typu 6-40A firmy Philips.
Do budowy oscylatorów w odbiornikach superheterodynowych były wykorzystywane na ogół specjalne lampy, projektowane do wykorzystania w układach mieszaczy. Stosowane były oktody - np. AK2, lub triody połączone w jednej bańce z lampą mieszającą, np. ACH1, użyta w przykładowym układzie. Tylko w najstarszych odbiornikach (i odbiornikach komunikacyjnych, ale to z innego powodu) stosowane były generatory na oddzielnej lampie, na ogół triodzie. W przypadku zbudowania oscylatora na oktodzie wykorzystywał on wirtualną triodę utworzoną przez katodę, siatkę pierwszą i drugą oktody. Trochę inne konstrukcje spotykane były w głowicach UKF, gdzie stosowano często tzw. mieszacze samodrgające, czyli połączenie oscylatora i mieszacza w jednej lampie.
Zasada działania oscylatora heterodyny jest prosta, choć konkretne realizacje układowe mogą być dość skomplikowane. Obwód rezonansowy generatora może być włączony w obwody siatki, albo anody lampy, częściej spotykało się w obwodzie siatki, tak na przykładowym schemacie, ale nie jest to reguła. Na przykładowym schemacie cewki sprzęgające są podłączone pomiędzy anodę lampy a masę, aby nie zwierały składowej stałej napięcia zasilającego lampę zastosowano kondensator C7. Obciążeniem lampy jest opornik R1 Często stosowano też inną konstrukcję, cewki były pdłączone bezpośednio do anody lampy, zamiast opornik R1, tak, że przepływała przez nie też składowa stała prądu anody.
Cewki obwodu rezonansowego, sprzęgnięte z cewkami anodowymi, podłączone są do obwodu siatkowego lampy oscylatora. Są one również podłączone szeergowo, ale wraz z dodatkowymi elementami - kondensatorami skracającymi, tzw. paddingami. Są one niezbędne, gdyż zakres przestrajania heterodyny są inne niż zakres przestrajania obwodów wejściowych, i do tego inny dla każdego zakresu. Jak wiadomo z zasady działania odbiorników superherheterodynowych generator lokalny po zmieszaniu z sygnałem odbieranym ma dać sygnał o częstotliwości pośredniej, której wartość jest stała. Oznacza to, że częstotliwość oscylatora jest przesunięta (prawie zawsze w stronę większych częstotliwości) względem częstotliwości odbieranej o wartość częstotliwości pośredniej. Przy założeniu, że częstotliwość pośrednia to 470kHz, a zakres fal długich to 150kHz ÷ 450kHz, zakres fal średnich 500 ÷ 1500kHz, a zakres fal krótkich 6MHz ÷ 18MHz to zakres częstotliwości oscylatora zmienia się odpowiednio: 620kHz ÷ 920kHz, 970kHz ÷ 1970kHz i 6.47MHz ÷ 18.47MHz.
Widać, że zakres przestrajania heterodyny jest zmienny, zależny od zakresu, dla fal długich jest sporo mniejszy od dwóch, dla fal średnich w okolicach dwóch, i dla fal krótkich około trzech. Z kolei kondensatory zmienne stosowane w odbiornikach miały takie same sekcje, oznacza to, że sekcja przenaczona do przestrajania heterodyny zmienia pojemność w takim samym zakresie jak sekcja przeznaczona do przestrajania obwodów wejściowych. Do zmniejszenia zakresu przestrajania służą właśnie kondensatory paddingowe (po polsku określane czasem mianem „skracających”). Im mniejsza jest pojemność tego kondensatora w stosunku do pojemności kondensatora zmiennego tym silniej zaznacza się działanie paddinga i tym silniej jest ograniczony zakres przestrajania. Dlatego paddingi są najmniejsze dla fal długi, a największe dla fal krótkich. W przypadku tego ostatniego zakresu, gdzie wymagane skrócenie zakresu przestrajania heterodyny w stosunku do obwodów wejściowych jest niewielkie często paddingi nie są montowane w ogóle, tak jak w naszym przykładowym schemacie.
Niestety w takim układzie wartość częstotliwości generowanej w oscylatorze nie zawsze jest dokładnie większa od częstotliwości wejściowej o częstotliwość pośrednią. Taki przypadek zachodzi tylko dla dwóch miejsc na skali dla każdego zakresu, w przypadku specjalnej konstrukcji oscylatora - dla trzech. Dopiero bardzo późne odbiorniki z lat 60-tych i późniejsze mogły mieć specjalnie produkowane kondensatory, o takiej konstrukcji poszczególnych sekcji, że obwody wejściowe i heterodyna stroiły się praktycznie bez błędu, ale też tylko dla jednej konkretnej wartości częstotliwości pośredniej. Czasami na skali odbiornika można znaleźć punkty odpowidające dokładnemu zestrojeniu, gdy nie są one zaznaczone to bezpiecznie można przyjąć wartości odległe o ¼ od krańców skali, czyli w punktach ¼ i ¾ każdego zakresu.
Strojenie oscylatora jest dość proste, potrzebny jest w miarę dokładny miernik częstotliwości pracujący w zakresie 0.5MHz ÷ 20MHz, albo, w przypadku poprawnego nastrojenia toru p.cz. dokładnie cechowany generator sygnałowy pracujący w zakresie fal długich, średnich i krótkich. Generator powinien być ustawiony na jak najmniejszy poziom sygnału wyjściowego, aby nie utrudniać wychwycenia maksymalnego strojenia. Poziom ten należy dobrać doświadczalnie, tak aby dźwięk był wyraźny, ale dość cichy, przy maksmymalnie roskręconej regulacji siły głosu. Jeżeli korzystamy z częstościomierza należy go podpiąć w sposób nie wpływający na strojony obwód, np. za pomovcą specjalnej sondy pasywnej, lub lepiej aktywnej, w ostateczności za pomocą kondensatora o pojemności rzędu 3 pF lub opornika kilkadziesiąt kΩ. W przypadku, gdy każdy zakres posiada niezależny zespół cewek i kondensatorów, przełączany odpowiednimi sekcjami przełącznika zakresów (reguła w późnych odbiornikach), to kolejność strojania zakresów jest nieistotna, w sytuacji, gdy tak jak w przykładowym przypadku część elementów jest wspólna rozpoczynamy strojenie od fal krótkich, dlalej stroimy fale średnie, na końcu fale długie. Kolejność czynności jest następująca:
Gdy na jakimś zakresie nie jest możliwe uzysaknie poprawnego zestrojenia, czyli nawet po kilkukrotnym dostrojeniu rdzenia cewki i trymera rozstrojenie jest znaczące i kolejne powtórki nie dają poprawy oznacza to uszkodzenie jakiegoś elementu. Najczęściej są to kondensatory, zarówno trymery C1 i C5, jak i paddingi C3 i C4. Te kondnsatory były często wykonywane jako kondensatory mikowe, w poraci cienkiej warstwy srebra (okładziny) napylonej na blaszkę mikową (izolator). Srebrna powierzchnia potrafi pękać lub utleniać się, dając w efekcie znaczący spadek pojemności kondensatora, skutecznie rozstrajając układ. Znacznie rzadziej traciły pojemności cewki. Określenie uszkodzonego elementu jest proste - podłączamy miernik częstotliwości do generatora i przestrajamy heterodynę w pełnym zakresie. Duża rozbieżność zakresu przestrajania (stosunku najwyższej do najniższej częstotliwości) zmierzonej w stosunku do oczekiwanej oznacza uszkodzenie kondensatora. Gdy zakres przestrajania jest przybliżeniu dobry a częstotliwość leży daleko poza odpowidnim zakresem spodziewać się należy, że to rdzenie cewek straciły swoje właściwości.
Poprawne zestrojenie heterodyny jest bardzo ważne, od niej zależy zakres przestrajania odbiornika i w związku z tym możliwość odbioru wszystkich stacji z danego zakresu. Na szczęście niedokładne dostrojenie heterodyny nie wpływa znacząco na czułość radia, choć znacząca rozbieżność pomiędzy heterodyną a obwodami wejściowymi potrafi skutecznie zmniejszyć czułość radia.