Типы преобразователей частоты

Элементами с нелинейными характеристиками в преобразова­телях служат преимущественно транзисторы и диоды. Основное различие между транзисторными и диодными преобразователя­ми состоит в том, что транзистор является невзаимным элемен­том, т. е. влияние входного напряжения на выходной ток у него отличается от влияния напряжения в цепи выходного электрода на ток во входной цепи. Ток в диоде — общий для входа и выхода и влияние обоих напряжений на этот ток одинаково, т. е. цепь с ди­одом принадлежит к классу взаимных цепей.

Транзистор, туннельный диод и емкостный диод (варактор) при определенных условиях способны усиливать радиосигналы, поэтому на них можно построить активные преобразователи, в ко­торых одновременно с преобразованием реализуется усиление. Выпрямительный диод ослабляет, а не усиливает преобразуемый сиг­нал, т. е. преобразователь является пассивным.

Усилительный прибор можно использовать для генерирования колебаний. В активных преобразователях электронный прибор может одно­временно служить преобразователем частоты и гетеродином. В этом случае преобразователь называется генерирующим или автодинным. Поскольку оптимальные режимы' электронного прибора для генерирования и для преобразования частоты не одинаковы, бо­лее распространены преобразователи с отдельным гетеродином.

При выборе режима электронных приборов в преобразовате­ле стремятся реализовать максимальный коэффициент передачи; линейность преобразования в отношении преобразуемого сигнала; минимальный уровень внутренних шумов; минимальный уровень побочных продуктов преобразования, которые могут быть поме­хами радиоприему; минимальную связь между цепями радиоча­стоты и гетеродина. Взаимное влияние этих цепей затрудняет их настройку, а также приводит к излучению колебаний от гетероди­на через антенну, что создает помехи другим приемникам, т. е. затрудняет электромагнитную совместимость радиотехнических средств.

В диодном преобразователе источник сигнала и ге­теродин включаются в цепь диода и в этой же цепи формируется напряжение промежуточной частоты.

На рисунке не показано, что источником напряжения преобра­зуемого сигнала U_c является входная цепь или усилитель радио­частоты; через этот источник проходит ток электронного прибора, обладающий сложным спектром. Поскольку форма этого тока от­личается от синусоидальной, напряжение на входной цепи может быть также несинусоидальным. Однако из-за того, что входная цепь содержит настроенный на частоту сигнала f_с резонансный кон­тур, на котором падение напряжения создается практически толь­ко первой гармоникой тока, следует полагать напряжение и_с ква­зигармоническим, т. е. синусоидальным, амплитуда и фаза которого изменяются сравнительно медленно соответственно закону мо­дуляции сигнала.

На рисунке а и б показаны два варианта схемы преобразова­теля с невзаимным электронным прибором, в данном случае — би­полярным транзистором. Аналогично могут быть выполнены пре­образователи с полевым транзистором или электронной лампой. Источник напряжения сигнала и гетеродин включаются между базой и эмиттером (рисунок а). Схема на рисунке б отличается бо­лее слабой связью между входом преобразователя и гетеродином.

В следующих схемах на рисeyrt а напряжения сигнала и гетеродина пода­ются на разные затворы полевого транзистора. В преобразовате­ле по схеме на рисунке б напряжения подаются на управляющие электроды двух транзисторов, соединенных последовательно. На­пряжение гетеродина может быть подано не в цепь истока нижне­го транзистора, а на его затвор.

Два примера схем автодинного преобразователя приведены на следующем рисунке. Ток с частотой гетеродина из цепи коллектора вводит­ся в цепь обратной связи гетеродина, который в схеме на рисунке а выполнен с трансформаторной связью, а в схеме на рисунке б-по трёхточечной схеме.