9. Преобразователи частоты: назначение, принцип работы, каналы прохождения, выбор промежуточной частоты.

Преобразователями частоты называется устройство, предназначенное для переноса спектра сигнала из одной частотной области в другую с сохранением закона модуляции.

В состав преобразователя частоты входят: смеситель, гетеродин и частотно избирательная система (голосовой фильтр). С помощью этого фильтра на выходе преобразователя выделяется сигнал промежуточной частоты. Преобразование частоты может быть выполнено следующим способами:

1. Использованием в качестве электронного прибора (транзистора, диода) с нелинейной характеристикой, при поступлении на вход такого прибора суммы входного сигнала и сигнала гетеродина в его токе возникает множество гармонических колебаний с частотами , где m.n = 0,1,2….., одно из которых (обычно с частотой ) выделяется фильтром в качестве промежуточной частоты.

2. Использование аналогового перемножителя двух функций. Сигнал на выходе такого устройства определяется выражением: где А- постоянный коэффициент при идеальном перемножении сигналов и в токе на выходе смесителя возникают колебания с частотами , одно из которых выделяется фильтром в качестве сигнала промежуточной частоты.

3. Управление с мощностью сигнала гетеродина коэффициентом передачи линейного усилителя, на вход которого подается колебание U_c(t). В этом случае используется преобразование типа =FU_c(t), где Если F=ВU_г (t) то результат преобразования аналогичен результату по П.2

Наибольшее применении в радиоприемных устройствах нашли методы преобразования частоты, основанные на нелинейном преобразовании и на аналоговом перемножении сигналов.

Преобразователи частоты на нелинейных элементах

Как уже было сказано, при преобразовании частоты происходит процесс линейного переноса спектра принимаемого сигнала из одной области радиочастот в другую без изменения закона и вида модуляции. Таким образом, преобразователь частоты должен выполнять следующие функции:

1. Преобразователь несущую частоту сигналов в промежуточную

частоту;

2. Сохранять закон модуляции;

3. Выделять промежуточную частоту на выходе преобразования;

Новые частоты могут быть получены в нелинейных цепях. Для реализации второй функции требуется линейный элемент, чтобы не было искажения передаваемой информации. Третью функцию выполняет избирательная система.

Первая функция реализуется на электронных приборах (транзисторы, диоды, варикан?) при соответствующем выборе режима. Для достаточно больших амплитуд приложенного ко входу напряжения такие приборы являются нелинейными элементами. Для малых амплитуд отдельные участки характеристики можно считать линейными. Чтобы огибающая модулированного сигнала не была искажена, напряжение сигнала должно быть малым. Но для того, чтобы электронный прибор работал как нелинейный элемент на его вход необходимо подавать напряжение с амплитудой в 10-15 раз большей амплитуды сигнала. Такое напряжение создается специальным маломощным генератором, который называется гетеродином. Допустим, что на выходы смесителя подается амплитудно-модулированный сигнал и напряжение гетеродина U_г= причем Под действием гетеродина крутизна характеристики нелинейного элемента периодически изменяется по закону S(t)=S₀ +S₁ +cos

Выходной ток смесителя, возникающий по действием выходного сигнала, описывается выражением I=SU_c = (S₀ +S₁ +cos ) после преобразования получим I=S_{0 ,}

Из этого выражения видно, что в спектре тока сигнала на выходе появилась комбинационная составляющая на частоте , которая выделяется полосовым фильтром в качестве промежуточной частоты.