Балтийский федеральный университет имени И. Канта

Физико-технический факультет

Утверждаю

Заведующий кафедры

к.т.н., доцент

А. Шпилевой

«___»_________ 200__ г.

Л е к ц и я № 12

Тема: «Преобразование частоты и супергетеродинный приём»

Текст лекции по дисциплине: «Теория электрической связи»

Обсуждена и одобрена на заседании кафедры

протокол №___ от «___»___________200__г.

Г. Калининград 2012 г. Текст лекции № 12

по дисциплине: «Теория электрической связи»

«Преобразование частоты и супергетеродинный приём»

Введение

В общем случае РПУ предназначено для целенаправленного извлечения, преобразования и использования энергии электрических (электромагнитных) колебаний в месте приёма.

В канале связи, как и любой другой информационной системе, приёмное устройство выполняет функции обратного преобразования принятого сигнала в сообщение с возможно большей верностью. На вход РПУ поступают слабые по уровню радиосигналы как полезные, так и мешающие. На нагрузку необходимо подать соответствующим образом преобразованные полезные сигналы достаточно высокого уровня и приемлемого качества. Отсюда следуют основные функции РПУ, как:

Демодуляция (детектирование) – преобразование радиосигнала в аналог передаваемого первичного сигнала;

Избирательность – выделение полезного и ослабление мешающего сигнала;

Усиление – увеличение мощности сигнала за счёт энергии местных источников.

Гетеродин – маломощный генератор электрических колебаний, применяемый для преобразования частот сигнала в супергетеродинных радиоприёмниках, приемниках прямого преобразования, волномерах и пр.

Изначально гетеродином называли радиоприёмник, в котором имелся дополнительный генератор высокой частоты, настроенный на частоту, близкую к частоте принимаемого сигнала, что повышало чувствительность радиоприёмника. В дальнейшем, после изобретения супергетеродина, гетеродином стали называть этот генератор.

Эти функции выполняются в приёмнике с помощью демодуляторов (детекторов), избирательных цепей (фильтров) и усилителей.

По построению радиотракта различают РПУ прямого усиления и супергетеродинного типа. Современные профессиональные РПУ строятся по супергетеродинной схеме.

На сегодняшней лекции будут рассмотрены основные принципы построения супергетеродинных радиоприёмников, показана роль преобразователей частоты в реализации схем РПУ.

1. Принцип супергетеродинного приёма

В супергетеродинном РПУ основная избирательность и основное усиление в радиотракте осуществляется на некоторой постоянной промежуточной частоте (рисунок 1.1).

Эта промежуточная частота образуется в смесителе с помощью местного генератора (гетеродина), который синхронно перестраивается с перестройкой тракта принимаемой частоты в соответствии с (1.1).

				(1.1)
где		–	синхронно изменяющиеся величины.

При этом тракт принимаемой частоты выполняет функции предварительной избирательности и усиления и называется преселектором.

Рисунок 1.1 Принцип супергетеродинного приёма

В супергетеродине на постоянной промежуточной частоте сравнительно легко удаётся получить требуемое усиление и высокую избирательность до детектора при перестройке преселектора в широком диапазоне частот.

Такое РПУ требует введения мер по обеспечению синхронной перестройки преселектора и гетеродина – сопряжение их настройки, что усложняет РПУ.

Введение частоты гетеродина как переносчика сигнала при преобразовании частоты приводит к влиянию неточности и нестабильности получаемой промежуточной частоты. Реализация мер по обеспечению высокой частотной точности и стабильности, необходимых для ведения высококачественной связи без поиска и подстройки, привела к появлению сложных схем гетеродинов – специальных трактов стабилизации частоты, включающих высокостабильные опорные генераторы и синтезаторы.

Введение в тракт нелинейного каскада – смесителя приводит к возникновению в нём кроме основного, полезного продукта преобразования (сигнала ПЧ) других, вредных продуктов преобразования (частот побочного канала приёма)

Основными из побочных каналов приёма являются зеркальный канал и канал по промежуточной частоте. Возможность обеспечения высокой чувствительности и избирательности при работе в широком диапазоне частот определяет широкое использование супергетеродинов при построении РПУ, а борьба с присущими супергетеродину многочисленными недостатками порождает множество различных схемных решений по его построению.

Большой вклад в теорию преобразования частоты внесли наши ученые, В.А. Котельников, Сифоров, Слепян, Гуткин.

Для осуществления процесса преобразования частоты требуется устройство, выполняющее операцию умножения сигналов (функций). Фазовые соотношения частот ина результаты процесса преобразования частоты не оказывают никакого влияния. Спектр сигнала любого вида модуляции сохраняется всегда.

Перемножители сигналов (частот) в супергетеродинном РПУ называют смесителями.

Под преобразованием частотыпонимается перенос спектра полезного информационного сигнала влево или вправо по оси частот на определенное постоянное значение при сохранении структуры сигнала.

Преобразование частоты со спектральной точки зрения представляет собой линейный перенос спектра сигнала из одной области частот в другую область частот (линейный перенос т.е. без изменения структуры сигнала).

Преобразование частоты может быть: разностным и суммарным.

При разностном преобразованиичастота сигналаотличается от частоты гетеродинана величину, равную.

Возможны два случая:

1)– нижняя настройка гетеродина

При этом структура сигнала сохраняется, т.е. спектр не «переворачивается».

2) – верхняя настройка гетеродина

В этом случае спектр сигнала «переворачивается».

При суммарном преобразованиичастоты:

Задача № 1

	Р – 680 1 – е преобразование частоты
Определить
следовательно

Задача №2

	Р-680 2-е преобразование частоты
Определить

Примечание: При преобразовании частоты перенос спектра сигнала может быть:

«ВНИЗ», когда

«ВВЕРХ», когда

Выводы

1. Преобразование частоты со спектральной точки зрения представляет собой линейный перенос спектра сигнала из одной области частот в другую область частот.

2. Преобразование частоты может быть разностным или суммарным, вверх или вниз.