DEL 1 mottakerens virkemåte:
Denne artikkelen vil (forhåpentligvis) bli den mest teoretiske av de 2 eller 3 artiklene som er tenkt skrevet om mottakeren. Vi vil fokusere på hvordan mottakeren fungerer, og på den måten å gi deg et lite innblikk i hva som skiller en god og en dårlig mottaker. Forhåpentligvis vil leseren også få litt bedre innblikk i hvordan mottakeren best skal monteres og vedlikeholdes.
I del 2 (og evt. 3) skal vi se nærmere på hva som kan forårsake glitching, hva som kan være potensielle støykilder, hvorfor det er viktig å holde pilotene samlet uten at de er for nær hverandre, Intelligente dekoderer (Schultze, Multiplex-IPD, ACT og andre). Mottakere med frekvens syntese (PLL) og DDS oscillatorer, og litt om hva vi kanskje kan komme til å se som nyheter på markedet i løpet av de neste årene.
Mottakeren:
Vi bruker den I modellene våre alle sammen (I alle fall vi i Larvik-MFK som alle driver med RC fly). Hva er det å si om den? Vi har brukt den i årevis! Vi putter den i modellen vår, streker ut antenna, plugger in batteri og servoer og deretter er det bare ”tut å kjør”. Eller er det? Vi har samlet sammen informasjon om RC mottakeren, dens virkemåte og forskjellige ting som kan gjøre at den slutter å virke som tenkt. Et sammendrag og noen linker vil du finne i denne lille miniserien vi har tenkt til å publisere her på LMFK-weben. Forhåpentlig vis vil den også forklare hvorfor det er viktig med vibrasjons demping, hvorfor vi IKKE må forkorte mottaker antennen vår og hvorfor vi kun skal benytte krystaller anbefalt av produsenten for vårt utstyr.
Aller først: For å få fullt utbytte av mottakeren må den installeres riktig. Spesielt viktig er det hvordan antennen strekkes i modellen. Litt søking på internett viste at produsentene av radioutstyr er relativt samstemte i hvordan mottakeren bør installeres. Vi skal derfor nøye oss med å linke til et par dokumenter på nettet.
Multiplex.de: Om IPD og installasjon av mottaker
ACTeurope.de: Om mottakere og installasjon.
Schultze.de: Om installasjon av mottakere.
Dersom noen lurer på hva som blir konsekvensen av for eksempel å dra servokabelen parallelt med antennen kan de følge denne linken for å lese en test utført med tysk disiplin og nøyaktighet. Mot slutten av denne artikkelen dokumenteres at med en kabel parallelt med mottaker antennen kan antenne signalet (og dermed rekkevidden) halveres. Den gir også tips når det gjelder antenneinstallasjon og viser målinger som gir en glitch på et halvt sekund ved en vanlig installasjon under en normal flytur.
Hvordan fungerer så mottakeren vår? Alle mottakere på markedet i dag benytter seg av superheterodyn prinsippet (dvs. frekvens miksing) disse kalles på engelsk single conversion mottakere. Alternativt benyttes dobbelt superheterodyn prinsippet (også kalt dobbelt super, eng.: dual conversion).
Ta en titt på blokkskjemat nedenfor for å se hvordan en superhet mottaker fungerer. Som du ser består den i grove trekk av et inngangstrinn, en mixer, en oscillator (eller generator om du vil), en mellomfrekvens forsterker (også kalt MF trinn), og en demodulator og avkoding for servoene.
Det er vært å legge merke til to ting.
1. Dette er et prinsippelt blokkdiagram, i en virkelig mottaker vil du i tillegg finne kretsløp som skal hjelpe mottakeren å fungere best mulig.
2. Prinsippet her er likt for både AM og FM mottakere. I utgangspunktet er det kun demodulasjonen er forskjellig mellom en AM og en FM mottaker. Både PCM og PPM benytter seg av FM modulasjon og kun avkodingskretsløpet vil være forskjellig mellom disse to.
For å beskrive virkemåten vil jeg bruke kanal 63 (35.030MHz) som eksempel:
Ut fra antennen kommer et spenningssignal som er likt det som kommer fra din sender. I tillegg vil du finne signaler generert av en rekke andre sendere (inkludert mobiltelefoner, kringkasting og all verdens andre trådløse duppeditter). For å skille ut ditt signal må vi sette in et filter. Dette filtret er kalt inngangstrinn i diagrammet nedenfor. Inngangstrinnet sørger også for en forsterking av signalet som kommer fra antennen. Dessverre er det slik at dersom vi skulle filtrere ut KUN din frekvens ville mottakeren bli stor, tung, dyr og måtte sendes til radioverksted var gang du ønsket å bytte kanal! Mer realistisk er det å anta at inngangstrinnet slipper igjennom for eksempel alle kanaler som ligger ca. +- 20 til 40 kanaler fra den du ønsker å motta. Øvrige frekvenser vil bli dempet. Nøyaktig hvor bredt (kalt selektivt på fagspråket) dette antennefiltret er kan variere veldig mellom de forskjellige modellene – enkelte mottaker har faktisk ingen antenne filtrering i det hele tatt.
Det er lettere å lage et filter som slipper igjennom kun en kanal dersom vi konverterer signalet fra å være på ca. 35 MHz til rundt en halv MHz. Det er nettopp denne jobben som gjøres av oscillatoren og mikseren. Nærmere bestemt så konverterer de til en frekvens på 0.455MHz (=455 KHz).
Mikseren har to innganger, og generer på utgangen et signal med frekvens som er lik differansen av de to inngangssignalene. Den ene inngangen er koblet til inngangstrinnet, og den andre til oscillatoren (som vanligvis er krystallstyrt på våre mottakere). Da mixeren lager et nytt signal som er lik differansen mellom de to inngangene må krystalloscillatoren vår svinge på en frekvens som ligger 455 KHz over (eller under) frekvensen vi ønsker å motta. I vårt eksempel blir det 35.485 (eller 34.575) MHz.
Signalet som kommer til mellomfrekvens (MF) trinnet vil altså være:
For kanal 63: 35.485 - 35.030 = 0.455 MHz
Dersom vi tenker oss at vi nå slår på en sender annen kanal får vi:
For kanal 62: 35.485 - 35.020 = 0.465MHz
For kanal 64: 35.485 - 35.040 = 0.445 MHz
Mellomfrekvens trinnet vårt må være tilstreklig smalbåndet (selektivt nok) til å kun slippe en kanal videre til demodulatoren. Det vil si at signalet fra kanal 62 og 64 senderne (som vil være på 0.465 respektivt 0.445MHz ut fra mikseren) skal bli stoppet. Dersom dette filtret ikke er tilstrekelig godt vil du få problemer med forstyrrelser fra nabokanalene.
I eksemplett over svinger altså lokaloscillatoren med en frekvens som ligger 455KHz over mottaker frekvensen. Husker du at vi sa at utgangen på mixeren gir et utgangssignal med frekvens som er lik differansen mellom de to inngangene? La oss nå se hva som skjer ved å tilføre et signal på antenneinngangen som ligger 455KHz over lokaloscillatoren dvs. en frekvens på 35.940MHz.
35.940-35.485 = 0.455MHz Ohh ohhh.
Vi ser at med superheterodyn prinsippet vil vært krystall faktisk kunne benyttes til TO forskjellige mottaker kanaler. Den uønskede frekvensen (kanalen) blir kalt speilfrekvensen. Det er meget viktig at filtret på inngangstrinnet er ikke slipper gjennom speilfrekvensen. Dessverre så er det ikke alltid slik, spesielt for rimelige mottakere. For å gjøre denne filtreringen enklere kunne man valgt en høyere frekvens for MF trinnet, men man ville da få problemet med å gjøre dette trinnet selektivt nok til å sperre for nabokanalene. For å gjøre det enklere å sperre for speilfrekvensen benytter mange det såkalte en såkalt dobbeltsuper prinsippet. Dobbeltsuper gjør det enklere å håndtere problemene med speilfrekvens, men det finnes mange gode ’single conversion’ mottakere som har vart på markedet i en årrekke hvor dette problemet er løst og som fungerer problemfritt.
Hva gjør så dobbeltsuper’n (Nynorsk: dual conversion) mottakeren. Raskt fortalt så foretar den TO miksinger. Først blir inngangssignalet mikset til en mellomfrekvens på 10.7MHz. Dette vil for kanal 63 sin del bety at speilfrekvensen blir flyttet opp til 56.430 (evt. ned til 13.630) MHz. Det blir da relativt lett for inngangstrinnet å blokkere for denne frekvensen. Ved en frekvens på 10.7 MHz så vil et filter som kun slipper gjennom en kanal fortsatt bli stort tungt og dyrt. Derfor har vi en mikser til og en fast oscillator (på 11.155 eller 10.245 MHz) som konverterer signalet vårt fra 10.7 til 0.455 MHz hvor det er relativt enkelt å sperre for nabokanalene.
OBS: Dersom du forandrer lengden på antennen din, legger den dobbelt eller parallelt med ledene materiale som servokabler eller metall pushrods vil filtret på inngangstrinnet på de aller fleste mottakere forandre egenskaper og vil potensielt kunne gi deg problemer med interferens generert av intermodulasjon. Hvordan intermodulasjon oppstår kan du lese om i linkene nedenfor. Vi vil også komme nærmere inn på dette i artikkel 2 om mottakere.
Mer om blant annet effekten av å korte in antennen kan du finne i faq seksjonen til FMA ved a følge denne linken.
Leseren har nå forhåpentligvis dannet seg et bilde av hvordan mottakeren fungerer. For ytterligere informasjon om fordeler og ulemper ved de to prinsippene kan du følge disse linkene:
Berg
FMA
DJaerotech.com
Krystallet:
Som vi ser over så er det frekvensen oscillatoren svinger på som bestemmer hvilken kanal vi skal motta. Hva er et krystall, og hva gjør det egentlig?
Selve krystallet er quarts som er slepet til å svinge mekanisk ved en gitt frekvens. Man kan nesten sammenligne den med stavene på en xylofon. Når den blir satt i bevegelse ønsker den å svinge ved en frekvens som er gitt av dens fysiske mål.
