Нещо за кварцови резонатори
Кварцови резонатори. Елементи, които позволяват на приемници и предаватели "говорят на един език", или по-скоро "на една и съща вълна." С тези крехки и деликатни радио части, рано или късно ще трябва да се изправят всеки моделиер RC-Schnick. И всеки моделиер трябва да знаете как да изберете най-добрия пакет за тяхното кварцов апарат.
Кварцов кристал е много интересен имот, който по физика се нарича "пиезоелектричен ефект". Той е в състояние да се деформира под въздействието на електрическо напрежение се прилага към лицата на кристалната решетка. Обратно, когато деформацията на кристала под влиянието на външни механична сила на лицата на кристалната решетка се случва потенциална разлика. Наред с това, химически чист кварц, рязане по осите на кристалната решетка на тънки плочи или клинове има силен резонанс свойства. Тези две функции кварцов плаки и в основата на електронното устройство, което се нарича кварцов резонатор. Когато честотата прилага кварц AC висока честота напрежение на един от своя механична резонансна честота на електромеханично резонанс феномен настъпва, което води до рязко повишаване на електропроводимостта, и по-специално, да променят динамична устойчивост на кристала.
Кварцовите кристали могат да бъдат от различни дизайна, имат различни "пакети" (различни видове сгради - пластмаса, стъкло, метал, във всички форми и размери), но всички са предназначени за стабилизиране на честотата на радиоелектронни устройства. Ние сме на първо място се интересуват от тези разновидности на кварцови кристали, които се използват в RC-оборудване. Така че какви са конкретните параметри характеризират кварцов резонатор, или, както обикновено, "Кварц"?
На първо място, това е резонансната честота. Налични в търговската мрежа кварц на резонансна честота от стотици херца до няколко стотици мегахерца. Кристалите, проектирани да работят при ниски честоти, обикновено резонира в основното, на "основен" хармонична. Изходният кристал (обикновено синтетичен) в производството на такива резонатори се нарязва паралелно на една от осите на кристалната решетка. За по-висока честота резонатор кристал е нарязан по другите оси, но "garmonikovye" кварц, т.е. тези, които са проектирани да работят при най-високите честоти до 150-300 MHz, направен внимателно, за сложна технология, базирана на данни от кристалография. След рязане и механична обработка на контура на детайла в неговите страни, определени чрез вакуумно изпаряване депозирани тънки сребърни слоеве. След кварц монтира в носача на чип (просто - спойка в строго определени по отношение на сребърен слой разпръснати тънък пружинната от сребро или злато сплав) и цялата структура се поставя в затворена кутия, от която се изпомпва въздух и запълнена с инертен газ. Всички тези трудности са необходими, за да се гарантира дълготрайната стабилност електромеханични параметри резонатор. Очевидно е, че такава сложна и "елегантен" дизайн не може да бъде много силна. Ето защо с кварцов трябва да се работи много внимателно, като ги предпазва от случайни удари и силни вибрации.
Да се върнем към резонансната честота. Както вече бе споменато, основно зависи от геометрията на плаката. Особено точност (висока точност) кварц време на производството "настроен" на правилната честота от "pripilovki" плоча, допълнително отлагане или ецване проводим слой вече разпръсква. Този процес може да отнеме няколко дни или дори седмици. Можем да си представим само стойността на този ултра-прецизен изход на устройството. В масовото производство, резонатори, разбира се, не се коригират. При подготовката за партито за освобождаване на определена честота, се определят основните размери на заготовките за кристалографски карти, изчисли дебелината на наслоен пласт и в края на целия производствен цикъл, цялата партида се изпраща на сортирането.
Да предположим страна от кварц в количество от 5.000 единици на очакваната честота на 10000000 Hz. Толеранс, кварц за "изходно калибриране", т.е. може да се изчисли отклонението на честотата (вариация) на не повече от 0,00001%. В нашия честота 10 MHz - е +/- 1 Hz. От кварц в партията въвели всички 50 парчета, или дори по-малко. Те, от своя страна, ще бъде най-скъпият. Парчета 100-200 "подходящи" в диапазона от +/- 10 Hz по отношение на "нула" честота. Това кварц също ще бъде скъпо. 2.000 - 3.000 кварц ще бъдат с отклонение от +/- 100 Hz, така наречените стандартни "екстри". Всяка от тези кухини е 50 пъти по-евтино от "нула". Друг 1.000 кварц ще се разпространи +/- 500 Hz, почти брак. А останалата част от първия вид - просто брак. Аз misspoke - при първия сортирането. По-късно отхвърли кварц ще се движат повече от веднъж. В края на краищата, може да се изисква за някой определен кварц честота при 9998731 Hz, или 10003194 Hz. Но никой не би направил такова специални "крива" резонатора, че е избрана от тях и "отхвърлен". Разбира се, в действителност, сортиране се извършва малко по-различно.
Quartz има няколко важни параметри, които не може да се каже. Ние просто се изброят някои от тях, без да навлиза в подробности.
Термична стабилност - кварц честота зависимост от температурата. Разбираемо е, че по-малките промени честотата на температурата, толкова по-добре. Дългосрочна нестабилност - застаряването на кварц (макар че, честно казано, "старите" кварц, както и кон, "не развалят браздата", защото той е всичко "pereburlilo").
Коефициентът на качество - съотношението на резонансната честота на честотната лента. С най-висок качествен фактор Q
100000 - 10000000 (сравни: LC-Q на веригата на резервоара не надвишава 100, на пиезокерамични -1.000), кварцови кристали имат стабилност при висока температура и ниска дългосрочна нестабилност на честотата (0.000001 - 0.00000001 10 - 25 години).
И разбира се, способността да резонират на висшите хармоници. Тази опция се понякога се нарича "мода" поколение. Въпреки кварц са достъпни за всички нечетни хармоници (видове) от 1 до 9 (или дори 11-13), ние се интересуваме от само тези, които работят постоянно на третия хармоник.
По този начин, приблизително 5 х 12 х 14 mm с твърда щифт 1.0 mm в диаметър и 6 mm в дължина RC-апарат използва миниатюрни кварцови кристали в размер на равнинна метална тяло. Всички RC-кварц работа за трети хармоник. И ако тялото съдържа кварц честота 40 685 MHz - тази честота е третата хармонична. Освен това, всички маркови quartzes са обозначени с номера на честота на канала. Например, кварц канал 81 за FM предаватели са означени като 81 FM Tx (или Т -Transmitter, предавател) 40.815, quartzes и приемници - 81 FM Rx (или приемник, приемник) 40.815. Понякога, вместо FM посочи SSM - маркировката, намерени на немски оборудване Graupner. В допълнение, на кварца приемници показват какво "системата" на приемника: с една или две преобразуване на честотата. Кристали за PPM и PCM устройства не се различават един от друг и обикновено са взаимозаменяеми. Кристали за AM или FM оборудване вместо SSM етикетирани като AM. Основната разлика между кварца за AM и FM оборудване от двамата. Вярно AM-WIDE кварц, според нашите оценки, има по-голяма вариация на честотата, а след това ще говорим за това по-подробно.
Внимание! Трябва да се има предвид, че цифрите в маркировката RC-кварц показват честотата, с която се предава сигнала (т.е., "канал" честота). Следователно, честотата е посочено на етикета само истински кварцови предаватели! Действителната честотата на хармонична резонанс получаване кварц обикновено под 455 кХц (или по-малко) от посоченото в неговия корпус. Това се отнася за приемници с една честота преобразуване. приемник кварц двойно преобразуване на честотата по-ниска от работната честота на предавателя (и честота, както е маркирано) при 10.7 MHz! В допълнение, трябва да се има предвид, че някои видове оборудване, се основават на принципа на междинна честота умножение. Това означава, че предавател майстор генератор генерира сигнал с честота два или три пъти по-малка от честотата на канала (честота, посочено в корпуса на RC-кварц). и има честота умножение в точното количество време в следващите етапи. Така че - не вярвам на очите си.
Ние счита пример за сортиране на кварц при честота от 10 милиона Hz. Също така, те са подредени и избран кварцов на всяка друга честота с "цялото" на килохерца, например, честотата на 13560 кХц и 13565 кХц. Но Hz кварцовия честота 13561666.667 (честотата на тази първа хармонична кварц предавател 52 канал) не е особено вероятно освобождава и избран измежду бракувани. Ето защо почти никога не се случи RC-кварц, генериращ точно според посочените в честотата мрежа. Винаги има малко "тече" в една или друга посока. На практика това пробег може да достигне +/- с 1 - 2 кХц, а понякога дори и +/- 5 кХц! страшно ли е? Ако приемникът честота хетеродинния "измести" в същата посока и със същата стойност като тази на кварца на предавателя - това абсолютно не е страшно. Най-важното е, че това "по инерция" не е достигнал на честотата на съседния канал, който може да работи с оборудването си приятел.
При разглеждане на блок-схема, в статията "Радио приемане и декодиране на RC-устройство", ние открихме, че разликата между честотата на предавателя и приемника хетеродинния честотния със стандартен инвертор трябва да е 455 кХц. Това е перфектен. това е трудно да се постигне в реалния свят. И това е необходимо? Нека реалната пиезо AFC честотата на 455 кХц с честотна лента от +/- 3 кХц (това е един много добър филтър).
Фиг. В спектрограма на входните сигнали към филтъра IF
В спектрограмата показва честотната с вид черен пиезо CFWM455N. Червеният цвят показва "спектър" на сигнала на предавателя, носеща честота, която е различна от честотата LO от точно 455 кХц. Разбира се, този сигнал е най-благоприятни условия за преминаване на "пречка" - АКО филтър. Blue изобразява предавател сигнал с честота, различна от честотата LO от 456,5 кХц, 1.5 кХц т.е. вече оптимално. Без съмнение, този сигнал също ще премине през СФФ ще бъде демодулиран и декодиран от декодера. Едновременна работа на "червените" и "сините" предавателите е неприемливо, тъй като ще доведе до взаимно смущения. Но "зелените" сигнал (при 5 кХц неоптимално) не е вероятно да се стигне до декодер, но много силно се намесва като "червени" и "сини". Само "жълт" сигнал на разстояние от централната честота от 10 кХц FPH, въпреки че по-високо ниво и по-широк кръг, ще бъде "зад" и не пречи на друг сигнал.
Действителните експерименти с няколко комплекта оборудване Futaba FC-18V3 +, Attak-4, Graupner MC-314 и Hitec Focus в обхвата от 40 MHz показано оперативност моделите всички тествани при относителна "разстройване" кварц приемник и предавател до 2.5 кХц. Най- "придирчиви" е приемник, който идва с Hitec Focus - той продължава да работи уверено с "разстройката" кварц до 4.5 кХц. Маркировката върху пиезо точно в този приемник е заличена, а ние не знаем какво е реалното платно SFF прохода. Най-вероятно там M455 филтър с последната буква F или I. е инсталиран само не трябва да лъжем себе си такава "придирчиви". Широка честотна лента FPH, което позволява използването на кварц с голяма честота отклонение, рязко понижава имунитета на шума на приемника. Рано или късно това ще доведе до факта, че приемник "улов" на сигнала шум, а това бе последвано от провал хардуер и модел загуба.
По време на експеримента, като стана ясно, две кварц, чиято честота е "пусната" много значително през отопление (скорост по инерция след 20 минути затопляне в режима на работа в един от кварц е 13 кХц, вторият - около 23 KHz). Както се казва, можете да се свали, но кацане след няколко минути на полета няма да е възможно в този кварц. Още няколко от кварц не бяха толкова значителен, но и значителен преразход от затопляне, което се нарича "на ръба" - от порядъка на 3-5 кХц. В интерес на истината, ние се отбележи, че само "специални" кварц от Futaba FC-18, не е причинил сериозни критики - относителната и абсолютната "разстройване" на не повече от 800 Hz. Това потвърждава нашето предположение, че "сериозно" Модел "опаковани", "сериозни" аксесоари.
Кварцов честота измерва в нашите експерименти честота CH3-34 безконтактен начин, т.е. външни смущения са сведени до минимум. Като "приемната антена", използван интервал обикновено се проведе дълги около шест м, свързани към входа "В" Frequency. Разстоянието между антената на предавателя и честотата е 15 - 20 cm общо бяха тествани повече от 30 различни производители на кварц, от различни видове оборудване и различни канали .. Всички кварцов тестван във всички комплекти от оборудване на принципа на "всеки с всеки".
Обобщавайки, можем да се направят следните изводи:
Максимална относително отклонение на кварцов предавател и приемник не трябва да надвишава 455 +/- 2.5 кХц.
Синхронно разстройване кварцов предавател и приемник на "референтен" честотата на канала, не е от голямо значение и може да бъде до 5 кХц. В по-голям разстройване ще бъде друг (съседни) канал. Един недостатък на този тип "несъответствие" трябва да се счита за повишена вероятност от интерференция с едновременна работа на двата набора от оборудване на съседни канали (или "чрез" канал).
Най всички производители на кварц, подходящ за всякакъв тип оборудване, и се използват взаимозаменяемо.