Ceva despre rezonatoare de cuarț

rezonatoare de cuarț. Elementele care permit receptoare și emițătoare „vorbesc aceeași limbă“, sau mai degrabă „pe aceeași lungime de undă.“ Cu aceste piese de radio fragile și delicate, mai devreme sau mai târziu va trebui să se confrunte cu fiecare modelator RC-Schnick. Și fiecare modelator ar trebui să știe cum să aleagă cel mai bun pachet pentru aparatele lor de cuarț.

cristal de cuarț are o proprietate foarte interesant, care în fizică se numește „efect piezoelectric“. Acesta este capabil să se deformeze sub influența unei tensiuni electrice aplicate pe fețele rețelelor cristaline. Pe de altă parte, în cazul în care deformarea cristalului sub influența forței mecanice externe pe fețele rețelelor cristaline are loc diferență de potențial. Împreună cu faptul că, cristale de cuarț chimic pure, tăierea de-a lungul axelor rețelei cristaline în plăci subțiri sau pene are un proprietăți de rezonanță pronunțate. Aceste două caracteristici de cuarț plăci și stau la baza dispozitivului electronic, care este numit un rezonator de cuarț. Când frecvența aplicată la cuarț de curent alternativ de tensiune înaltă frecvență la una din propria frecventa de rezonanta mecanica a fenomenului de rezonanță electromecanic apare, ceea ce conduce la o creștere bruscă a conductivității electrice, și mai precis, pentru a schimba rezistența dinamică a cristalului.

cristale de cuarț pot fi de diferite modele, au diferite „pachete“ (diferite tipuri de clădiri - din material plastic, sticlă, metal, în toate formele și dimensiunile), dar toate sunt proiectate pentru a stabiliza frecvența de dispozitive electronice de radio. Suntem în primul rând interesat în acele varietăți de cristale de cuarț, care sunt utilizate în RC-echipamente. Deci, ce sunt parametrii specifici caracterizează rezonator de cuarț, sau, ca de obicei, „cuart“?.

În primul rând, este frecvența de rezonanță. cuarț disponibil comercial pe frecvența de rezonanță de la sute de hertzi la câteva sute de megahertzi. Cristale concepute să funcționeze la frecvențe joase, în mod tipic rezonează la fundamental, armonica „fundamentală“. Cristalul de pornire (de obicei sintetic) în fabricarea unor astfel de rezonatori este tăiată paralel cu una dintre axele rețelei cristaline. Pentru mai mare cristal de frecventa rezonatorului este tăiat de-a lungul celelalte axe, dar „garmonikovye“ cuarț, adică cele care sunt proiectate să funcționeze la cele mai înalte frecvențe de până la 150-300 MHz, realizate cu atenție, pe o tehnologie complexă, pe baza datelor de la cristalografie. După tăierea și prelucrarea conturului piesei de prelucrat la fețele sale definite prin straturi de argint subțire evaporare în vid depuse. Apoi cuarț montat în suport cip (pur și simplu - prin lipire în definite strict în ceea ce privește stratul de argint pulverizat din sârmă de primăvară subțire de argint sau aliaj de aur) și întreaga structură este plasată într-o incintă etanșă din care aerul este pompat și umplut cu un gaz inert. Toate aceste dificultăți sunt necesare pentru a asigura stabilitatea parametrilor rezonator electromecanice pe termen lung. Este evident că un astfel de complex și design „elegant“ nu poate fi foarte puternic. De aceea, cu cuarț trebuie să fie manipulate foarte atent, protejându-le de lovituri accidentale și vibrații puternice.

Să ne întoarcem la frecvența de rezonanță. După cum sa menționat deja, în principal depinde de geometria plăcii. Deosebit de precizie (precizie ridicată) din cuarț în timpul fabricației „reglat“ la frecvența corectă de „pripilovki“ placă, depunere suplimentară sau gravarea un strat conductiv deja pulverizat. Acest proces poate dura mai multe zile sau chiar săptămâni. Se poate imagina numai costul acestei producții ultra-precisă a dispozitivului. În producția de masă, rezonatoare, desigur, nu se adapteze. În pregătirea pentru petrecerea de eliberare la o anumită frecvență, determină dimensiunile de bază ale eboșe hărți cristalografice, se calculează grosimea stratului depus, iar la finalul întregului ciclu de producție, întregul lot este trimis la sortarea.

Să presupunem că izgotavlena cuarț părți în cantități de 5000 de bucăți la frecvența calculată de 10000000 Hz. Toleranțe, cuarț pentru „calibrare de bază“, adică Abaterea poate fi estimată frecvență (variație) nu mai mare de 0,00001%. În frecvența noastră de 10 MHz - este de +/- 1 Hz. Din cuarț în partid tastat toate cele 50 de piese, sau chiar mai puțin. Acestea, la rândul său, va fi cel mai scump. Bucăți 100 - 200 „se potrivesc“ într-un interval de +/- 10 Hz față de frecvența de „zero“. Aceste cuarț vor fi, de asemenea costisitoare. 2.000 - 3.000 de cuarț va fi cu o toleranță de +/- 100 Hz, o așa-numită „extra“ standard. Fiecare dintre aceste cavități este de 50 de ori mai ieftin decât „zero“. Un alt 1.000 de cuarț va fi răspândit +/- 500 Hz, aproape de căsătorie. Și restul primului fel - doar căsătoria. I misspoke - la prima sortare. Mai târziu, cuarț respins va muta mai mult decât o dată. Până la urmă, cineva poate fi necesară pentru anumite frecvențe de cuarț la 9998731 Hz, sau 10003194 Hz. Dar nimeni nu ar face astfel un „curba“ rezonatoare, care este selectat dintre ei și „respins“. Desigur, de fapt, sortarea se face oarecum diferit.

Cuarț are câțiva parametri importanți, care nu poate fi spus. Tocmai am lista unele dintre ele, fără a intra în detalii.

Stabilitatea termică - dependența de frecvență de cuarț de temperatură. Se înțelege că este mai mică schimbările de frecvență ale temperaturii, cu atât mai bine. Instabilitatea pe termen lung - îmbătrânirea de cuarț (deși, ca să fiu sincer, „vechi“ de cuarț, precum și un cal, „nu strica brazdă“, pentru că el este tot „pereburlilo“).

Factorul de calitate - raportul dintre lățime de bandă de frecvență de rezonanță. Cu cea mai bună calitate Q factor

100,000 - 10,000,000 (compară: LC-Q a circuitului rezervor nu depășește de 100, cu piezoceramic -1.000), cristale de cuarț au, de asemenea, o stabilitate la temperatură ridicată și instabilitate scăzută pe termen lung a frecvenței (0.000001 - 0.00000001 10 - 25 ani).

Și, desigur, capacitatea de a rezona la armonici superioare. Această opțiune este uneori numită generație „moda“. Deși cuarț sunt disponibile pentru toate tipurile de armonici impare (modurile) de la 1 la 9 (sau chiar 11 - 13), ne interesează doar cei care lucrează în mod constant în a treia armonica.

Astfel, aproximativ 5 x 12 x 14 mm, cu un știft rigid de 1,0 mm în diametru și 6 mm lungime RC-aparat foloseste cristale de cuarț miniaturale într-o dimensiune a corpului de metal plane. Toate lucrările RC-cuarț pentru a treia armonica. Și în cazul în care organismul conține frecvență de cuarț de 40,685 MHz - această frecvență este a treia armonica. Mai mult, toate cuartul de marcă sunt etichetate cu un număr de canal de frecvență. De exemplu, canalul de cuarț 81 pentru transmitatoare FM sunt etichetate ca 81 FM Tx (sau T transmițător -Transmitter) 40.815, cuartul și receptoare - 81 FM Rx (Resiver sau receptor) 40.815. Uneori, în loc de FM indică SSM - marcajul găsit pe echipamentul german Graupner. În plus, pe cuarț receptoare indică ce „sistemul“ receptor: cu conversie de una sau două frecvențe. Cristale pentru PPM și dispozitivele PCM nu diferă una de cealaltă și sunt, de obicei interschimbabile. Cristale pentru AM sau echipamente FM în schimb SSM etichetate ca AM. Diferența principală dintre cuarț pentru AM și echipamente FM, fie. Adevărat cuarț AM-WIDE, conform estimărilor noastre, au o variație mai mare în frecvență, atunci vom vorbi despre acest lucru mai în detaliu.

Atenție! Trebuie amintit faptul că cifrele din marcajul RC-cuarțul indică frecvența la care este transmis semnalul (de exemplu, „canal“ frecvența). Prin urmare, frecvența indicată pe etichetă numai transmițătoare de cuarț adevărat! Frecvența reală a unei rezonanță armonică a primit de cuarț, de obicei sub 455 kHz (sau mai puțin) decât cea indicată în carcasă. Acest lucru este valabil pentru receptoarele cu conversie de o frecvență. receptor cuarț dublă frecvență de conversie mai mică decât frecvența de funcționare a transmițătorului (și frecvența marcat) la 10,7 MHz! În plus, trebuie avut în vedere faptul că anumite tipuri de echipamente se bazează pe principiul de multiplicare de frecvență intermediară. Aceasta este, oscilatorul de master generează un semnal emițător cu frecvența de două ori sau de trei ori mai mică decât frecvența canalului (frecvența indicată pe carcasa RC-cuarț). și există o multiplicare de frecvență în cantitatea potrivită de timp în etapele ulterioare. Deci - nu cred ochilor.

Am considerat un exemplu de tipul de cuarț, la o frecvență de 10000000 Hz. De asemenea, acestea sunt sortate și selectate de cuarț pe orice altă frecvență cu „întregul“ de kilohertzi, de exemplu, frecvența de 13560 kHz și 13565 kHz. Dar, pe frecvența de cuarț 13561666.667 Hz (frecvența acestui prim canal armonic emițător de cuarț 52) nu este în mod special probabil descărcat și selectat dintre casate. De aceea, aproape niciodată să apară generatoare RC-cuarț exact la frecvența indicată în grila de frecvență. Există întotdeauna un pic „alerga“ într-o direcție sau alta. În practică, acest lucru poate rula ajunge la +/- 1 - 2 kHz, și, uneori, chiar și +/- 5 kHz! Este înfricoșător? În cazul în care receptorul de frecvență heterodine „mutat“ în aceeași direcție și cu aceeași valoare ca și cea a cuarțului emițător - nu este absolut infricosator. Cel mai important, această „coasting“ nu a atins frecvența canalului adiacent, care poate opera echipamentul prietenul tău.

Atunci când se analizează o diagramă bloc în articolul „Radio primirea și decodare RC-dispozitiv“, am constatat că diferența dintre frecvența de emițător și receptor heterodine de frecvență cu un invertor standard trebuie să fie 455 kHz. Acest lucru este perfect. acest lucru este dificil de realizat în lumea reală. Și este necesar? Să piezo reală AFC frecvența de 455 kHz, cu o lățime de bandă de +/- 3 kHz (acesta este un filtru foarte bun).

Fig. Spectrograma semnalelor de intrare de la filtrul IF
(Click aici pentru a afișa)

Spectrograma prezintă răspunsul de frecvență cu tip piezo negru CFWM455N. Culoarea roșie prezintă un „spectru“ a semnalului emițătorului, frecvența purtătoare, care este diferită de frecvența LO de exact 455 kHz. Desigur, acest semnal este cele mai favorabile condiții pentru trecerea „obstacole“ - dacă filtrul. Albastru reprezintă un semnal emițător cu o frecvență diferită de frecvența LO de 456,5 kHz, 1.5 kHz adică mai optimă. Fără îndoială, acest semnal va trece, de asemenea, prin SFF va fi demodulat și decodat de decodor. Funcționarea simultană a și emițătoarele „roșu“ „albastru“ este inacceptabil, deoarece va duce la interferențe reciproce. Dar semnalul „verde“ (la 5 kHz suboptimal) nu este de natură să ajungă la decodor, dar foarte puternic interfera ca „roșu“ și „albastru“. Numai semnalul „galben“ distanțată față de frecvența centrală de 10 kHz FPH, cu toate că un nivel mai ridicat și o gamă mai largă, ar fi „în spatele“ și nu interferează cu nici un alt semnal.

Experimentele actuale cu mai multe seturi de echipamente Futaba FC-18V3 +, attak 4, Graupner MC-314 și HiTec Focus în intervalul de 40 MHz operabilității arătat seturi toate testate la un „detuning“ receptor relativ cuarț și transmițător la 2,5 kHz. Cel mai „nepriviredlivym“ a fost receptorul setului HiTec Focus - el a continuat să lucreze cu încredere cu „detuning“ de cuarț de până la 4,5 kHz. Marcajele de pe piezo la acest receptor special, a fost șters, iar noi nu știm real treci banda SFF. Cel mai probabil, acolo M455 filtru cu ultima literă F sau I. a fost instalat numai că ar trebui să nu ne amăgim o astfel de „nepriviredlivostyu“. lățime de bandă largă FPH, permițând utilizarea de cuarț cu o deviație de frecvență mare, se degradează brusc imunitatea de zgomot receptor. Mai devreme sau mai târziu va conduce la faptul că receptorul „captura“ semnalul de zgomot, iar acest lucru a fost urmat de un eșec hardware și model de pierdere.

In timpul experimentelor, a fost dezvăluit două cuarț, a cărui frecvență este „plutit“ foarte semnificativ în timpul încălzirii (rata decelerare după 20 minute de încălzirea în modul de operare la unul din cuarț a fost de 13 kHz, al doilea - aproximativ 23 kHz). După cum se spune, poate decola, dar aterizare după câteva minute de zbor nu va fi posibilă în acest cuarț. Câteva mai mult de cuarț care nu au fost atât de semnificative, dar, de asemenea, o depășire semnificativă de încălzire, ceea ce se numește „pe punctul“ - în termen de 3 - 5 kHz. În corectitudine, observăm că singurul cuarț „speciale“ de la Futaba FC-18, nu a provocat critici serioase - „detuning“ relativă și absolută a nu mai mult de 800 Hz. Aceasta confirmă ipoteza noastră că „serioase“ echipamentele de model „ambalate“ „“ accesorii serioase.

Frecventa de cuarț măsurat în experimentele noastre fără contact frecvență CH3-34, adică perturbații externe sunt reduse la minimum. Ca o „antenă de recepție“ utilizat interval este, de obicei, a avut loc aproximativ șase metri lungime, conectate la intrarea „în“ Frecvență. Distanța dintre antena emițător și frecvența a fost de 15 - 20 cm, în total au fost testate mai mult de 30 de producători diferiți de cuarț, de la diferite tipuri de echipamente și canale diferite .. Toate cuarț testate în toate seturile de echipamente pe principiul „toată lumea cu toată lumea“.

Rezumând, putem trage următoarele concluzii:

Abaterea maximă relativă de emițător și receptor de cuarț nu trebuie să depășească 455 +/- 2,5 kHz.
Sincronă emițător și receptor detuning de cuarț pe frecvența „de referință“ pentru canal este de mică importanță și poate fi de până la 5 kHz. În detuning mai mare va fi un alt (vecin) canal. Un dezavantaj al acestui tip de „nepotrivire“ trebuie considerată un risc crescut de interferență cu funcționarea simultană a celor două seturi de echipamente pe canalele adiacente (sau „prin“ canal).
Majoritatea toți producătorii de cuarț potrivite pentru orice tip de echipament, și este utilizat în mod interschimbabil.

Ceva despre rezonatoare de cuarț - băieți planor școală - skyflex interactiv