ビート周波数発振器：原理、設計、応用

可変出力周波数信号を生成できる発振器はエレクトロニクスにおいて不可欠です。ビート周波数発振器は、そのような目的のために最も適したものの一つです。

その動作周波数、応用、その他の重要な洞察について説明します。ご覧ください。

ビート周波数発振器とは？

正弦波

また、BFOとも呼ばれます。本質的には、2つの異なる無線周波数電気振動の組み合わせを通じて、可変音声周波数範囲の正弦波信号を生成する装置です。

さらに、この装置は1901年にレジナルド・フェッセンデンによって発明されて以来、使用されてきました。

ビート周波数発振器の動作

以下のブロック図は装置の動作原理を示しています。

ビート周波数発振器 動作概略図

回路は可変周波数発振器と固定周波数発振器で構成されていることに注意してください。また、2つのRFフィルタ（RFコンポーネント）とミキサーがあります。それらの役割は、固定および可変発振器によって適用される2つの入力周波数を組み合わせることです。

さらに、信号増幅を促進するアンプがあります。

動作メカニズム

無線周波数の図解

まず、固定周波数RF発振器が無線周波数信号を出力します。この信号は固定周波数を持つことに注意してください。次に、信号は適切な範囲に修正するためにRFフィルタに入ります。

同時に、可変周波数発振器が信号を出力します。固定周波数値は可変周波数とは異なることに注意してください。

今、2つの発振器周波数、例えばFxとFyがあります。次に、これらは振動周波数の和と差の周波数を出力するミキサーに入ります。

注意；ミキサーは音声周波数範囲の異なる周波数を一貫して出力します。

次に、信号は入力RFフィルタに移動します。本質的に、このフィルタは差の発振器周波数のみを残し、他のすべてのRFコンポーネントを抑制します。

最後に、AFアンプが信号を増幅し、使用準備が整います。

ビート周波数発振器に影響を与える主な要因

音波を示すスピーカー。

装置の動作における主要因は周波数安定性です。相対周波数のわずかな変化が差周波数に大きなシフトを誘発することに注意してください。したがって、時間の経過に伴う差周波数のドリフトを減らすことが不可欠です。

主に、個々の発振器が高い固有の安定性を持つことを確認してください。これは温度変化と電源電圧の変化に耐えるのに役立ちます。

また、RF発振器が互いに分離されていることが不可欠です。本質的には、信号の同期につながる可能性のあるあらゆる形の結合を防ぐためです。特に周波数差が微小な場合に一般的です。

ビート周波数発振器の応用

BFOは金属検知において最も精密な装置の一つです。金属検知ユニットでの使用例を示します。

金属探知機回路

金属探知機を使用する警備員

主要コンポーネントには、4093クアッドシュミットNAND ICとサーチコイルが含まれます。さらに、他の主要部品は電源用のスイッチとバッテリーです。

回路は電圧の急速な変化への抵抗を介して変化する信号を生成します。このリアクタンスはICの遅延を作る上で重要です。結果は2MHzの急速な振動です。中波ラジオが波を収集します。

コイル巻線仕様

コイルは以下の仕様でモデリングされたエナメル線で構成されます：

次に、このコイルを0Vファラデーシールドに接続する必要があります。また、絶縁テープはファラデーシールドの固定に役立ちます。

回路のセットアップ方法

以下の回路図に示すように回路をセットアップします。 

回路図

さらに、金属探知機を動作させるには、2MHz高調波で信号を拾う必要があります。適切に設定すれば、80〜90mmの金属コインなどの物体を容易に検知できます。

さらに、鉄系と非鉄系のアイテムを容易に区別できます。

結論

以上、ビート周波数発振器の簡単な原理を説明しました。さらに、金属探知機回路での主要な応用を明らかにしました。探知機について不明点があれば、ご連絡ください。すぐに対応いたします。