LO

Ein Local Oscillator ist ein Signalgenerator, der in einen Funkempfänger oder Transceiver eingebaut ist und eine stabile, steuerbare Frequenz erzeugt. Sein Ausgangssignal mischt sich mit dem eingehenden Funksignal, um dieses Signal auf eine niedrigere Zwischenfrequenz (IF) herabzusetzen, wo es gefiltert, verstärkt und demoduliert werden kann. Ohne einen LO kann ein Empfänger ein gewünschtes Signal nicht vom Durcheinander anderer Frequenzen in der Luft trennen.

Die LO-Frequenz muss genau um die IF-Bandbreite von der gewünschten Signalfrequenz abweichen. Wenn du ein 2,4-GHz-Signal empfangen möchtest und deine IF 400 MHz beträgt, läuft dein LO entweder bei 2,0 GHz oder 2,8 GHz, je nachdem, ob du eine Injektion von unten oder von oben verwendest. Die Wahl beeinflusst die Bildfrequenzunterdrückung und die Unterdrückung von Störfrequenzen. Die Frequenzstabilität des LO beschränkt unmittelbar die Empfängereinstellgenauigkeit und Frequenzauflösung.

Aufbau und Leistung

LOs sind üblicherweise Kristalloszillatoren, spannungsgesteuerte Oszillatoren (VCO) oder phasengeregelte Schleifen (PLL), die von einem Frequenzsynthesizer gesteuert werden. Kristalloszillatoren bieten ausgezeichnete Stabilität, aber feste Frequenz. VCOs sind abstimmbar, driften aber mit Temperatur und Versorgungsspannung; eine PLL umgibt einen VCO mit Gegenkopplung, um ihn an eine stabile Referenz zu sperren. Phasenrauschen ist die kritische Leistungskennzahl: niedriges Phasenrauschen konzentriert die Energie des LO auf seine Nennfrequenz und minimiert die Verschlechterung des Rauschbodens im Empfänger. Ein rauschendes LO verschlechtert Empfindlichkeit und Dynamikbereich.

In Superheterodyn-Empfängern empfängt der Mischer sowohl das LO-Signal als auch das eingehende HF-Signal. Ihre nichtlineare Wechselwirkung erzeugt Summen- und Differenzfrequenzen; der Empfänger wählt die gewünschte IF-Komponente aus und unterdrückt den Rest. Der Leistungspegel des LO ist wichtig: zu schwach, und der Umwandlungsverlust nimmt zu; zu stark, und der Mischer wird auf unerwünschte Weise nichtlinear und erzeugt unerwünschte Harmonische und Intermodulationsprodukte.

Mikrowellen- und HF-Empfänger nutzen oft mehrere LOs in Kaskadenform. Ein erster LO könnte von 10 GHz auf 1 GHz herabkonvertieren; ein zweiter LO konvertiert dann von 1 GHz auf 100 MHz, wo die endgültige Demodulation stattfindet. Dieser Ansatz tauscht Komplexität gegen Flexibilität und Bildfrequenzunterdrückung. Moderne Software-defined Radios verschieben den LO direkt auf Basisband oder nahe Basisband und erfassen das Signal in seiner Gesamtheit zur digitalen Signalverarbeitung.