7.3. Преобразователи частоты на полевых и биполярных транзисторах

Транзисторы могут использоваться в качестве преобразовательных элементов на тех же частотах сигнала, на которых работают и усилители радиосигналов, собранные на этих транзисторах.

В однозатворных полевых транзисторах напряжение сигнала и гетеродина прикладывается между затвором и истоком, а фильтр промежуточной частоты включается в цепь стока.

Для расчета крутизны преобразования необходимо знать зависимость крутизны преобразования от напряжения на промежутке затвор–исток. Эта зависимость может быть получена дифференцированием сток–затворной характеристики транзистора. Поскольку эта характеристика имеет вид квадратичной параболы, то зависимость крутизны сток–затворной характеристики от напряжения исток-затвор оказывается линейной. Для ослабления влияния паразитных каналов приема при k=1 целесообразно выбирать =180^О (хотя оптимальное значение достигается при =120^О)

Обычно используется отдельный гетеродин (совмещенные гетеродины применяются в наиболее дешевых приемниках). Напряжение может вводиться либо в цепь затвора через малую емкость связи С_св или в цепь истока. В первом случае наблюдается большая взаимосвязь настроек сигнального и гетеродинного контуров, что является существенным недостатком такого включения гетеродина.

Во втором случае этот недостаток устраняется, что может повысить стабильность частоты гетеродина. Однако в этом случае требуется более мощный гетеродин.

Рис. 7.3 Структурные схемы гетеродинов приемника.

В преобразователях на полевых транзисторах при умеренно-высоких частотах практически отсутствует обратное преобразование частоты и его влиянием можно пренебречь при расчетах входной и выходной проводимостей. Кроме того, отсутствие обратного преобразования обеспечивает большую устойчивость преобразователей частоты на полевых транзистора. Входная и выходная проводимости равны параметрам транзистора в усилительном режиме на сигнальной и промежуточной частотах, соответственно.

Преобразователи частоты на биполярных транзисторах - по способу включения гетеродина аналогичны предыдущим схемам.

Экспериментальные исследования показывают, что входная и выходная проводимости примерно равны соответствующим проводимостям в режиме усиления. Обычно требуемое напряжение гетеродина равно 50-200 мВ, мощность гетеродина составляет единицы мВт. И в этом случае обратным преобразованием можно пренебрегать при расчетах преобразователей частоты на биполярных транзисторах.

7.4 Диодные преобразователи частоты

Для диода справедливо и следовательно оказывается, что в уравнениях преобразования можно принимать:

(7.22)

C учетом этих замечаний коэффициенты передачи диодного преобразователя можно представить следующим образом:

	(7.23)
	(7.24)

Таким образом, в диодных преобразователях внутренние параметры прямого и обратного преобразования равны, а коэффициенты прямого и обратного преобразования отличаются только из-за разницы Z_н и Z_с.

Рис.7.4 Эквивалентная схема диодного преобразователя частоты

Особенностью полупроводниковых диодов является наличие обратной проводимости, которая резко увеличивается при обратных напряжениях 1-2 В. Это снижает глубину модуляции и эффективность преобразователя частоты. По этой причине амплитуда гетеродинного напряжения не должна превышать 1 вольта для кремниевых диодов, и 2 В для германиевых. Рабочую точку обычно выбирают вблизи начала координат.

Типичные значения основных величин при преобразовании на основной частоте гетеродина являются: , , номинальный коэффициент передачи диодного преобразователя , требуемая мощность гетеродина .

Основной недостаток диодных преобразователей определяется малой электрической прочностью полупроводниковых смесительных диодов, связанной с малостью площади контакта. За счет малой площади контакта плотность тока протекающего через смесительный диод оказывается большой и легко может превысить допустимое значение при воздействии достаточно мощных импульсных помех или сигналов и привести к пробою смесительного элемента.