28. Квазилинейная теория преобразования частоты.

Как показывают экспериментальные и аналитические исследования, для обеспечения малых нелинейных искажений целесообразно напряжение сигнала U_с(t) и гетеродина U_г(t) выбирать в пределах

U_с≤0,03...0,1 B, U_г≥1,0...3,0 B

и соответственно U_с<<U_г. При таких условиях ПЧ для сигнала U_с является квазилинейным устройством, а для генератора – существенно нелинейным. Если условно объединить ПЭ и генератор в одно устройство, у которого вход – сечение 1-1, выход – сечение 2-2, (рис. 1), то для сигнала оно может считаться линейным ЧП.

Такой ЧП является параметрическим, потому что его параметры (входное и выходное сопротивления, коэффициент передачи) являются периодическими функциями от напряжения гетеродина, а следовательно, функциями времени.

29. Пассивные диодные пч. Однотактный диодный пч (опч). Последовательный диодный балансный пч (бпч).

Однотактный диодный ПЧ (ОПЧ)

Для него (рисунок 3.5) форма сигнала U_пэ(t) (рисунок 3.6, а) может быть определена на основании электромеханического аналога, где диод VD выполняет роль ключа Кл, коммутирующего прохождение сигнала U_с(t) с частотой гетеродина f_г.

Недостаток такого ПЧ большая «засорённость» побочными продуктами преобразования S_пэ(f), то есть гармониками частоты nF_с, kf_г и комбинационными частотами kf_г ± nF_с (рисунок 3.7, а), избавиться от которых с помощью фильтра не всегда удаётся.

Балансный диодный ПЧ

Б алансный диодный ПЧ (БПЧ) можно представить в виде двух однотактных ПЧ, ОПЧ1 и ОПЧ2, нагруженных на общую нагрузку (рисунок 3.8).

Форма сигнала U_пэ(t) в такой схеме ПЧ может быть качественно определена из схемы электромеханического аналога, где диодные ключи Кл₁ и Кл₂ работают в фазе (см. рисунок 3.6, б).

При симметрии полуобмоток трансформаторов Тр₁, Тр₂ (см. рисунок 3.8) и идентичных параметрах диодов VD₁, VD₂ в выходной обмотке Тр₂ напряжение генератора U_г(t) наводиться не будет, так как токи i₁, i₂ взаимно компенсируются для частот kf_г (k = 1, 2, ...). В спектре S_пэ(f) гармоники kf_г будут подавлены (рисунок 3.7, б).

30. Кольцевой (двойной балансный) пч (кпч). Затухание диодных пч.

Кольцевой ПЧ является наиболее совершенной схемой (рисунок 3.9).

Форма сигнала U_пэ(t) в такой схеме ПЧ (рисунок 3.6, в) получается с учётом того, что ключи Кл₃, Кл₄ (VD₃, VD₄) осуществляют коммутацию полярности сигнала U_с(t).

Спектр сигнала S_пэ(f) (рисунок 3.7, в) содержит только комбинационные частоты kf_г ± F_с для нечётного k, остальные компоненты, в том числе гармоники nF_с, подавляются за счёт балансности схемы ПЧ.

Затухание полезного сигнала в ОПЧ даже в идеальном случае не менее 10 дБ. Такое же затухание у всех вариантов БПЧ. Для идеального диодного КПЧ коэффициент преобразования по напряжению больше в 2 раза (на 6 дБ) и его затухание преобразования не может быть меньше 4 дБ. В реальных условиях полупроводниковые диоды вызывают дополнительные потери мощности 0,6…1 дБ, каждый трансформатор вносит затухание 0,5…0,7 дБ, ЭФ в полосе пропускания имеет затухание передачи 1,5…2,5 дБ. Для устранения амплитудно-частотных искажений и лучшего согласования ПЧ с внешними цепями (фильтром и источником сигнала) приходится подключать их через согласующие резистивные делители, имеющие затухание 5…7дБ. В результате общее затухание ОПЧ и БПЧ схем на диодах составляет 20…30 дБ, а КПЧ на 6 дБ меньше.