Преобразование частоты

Преобразованием частоты называется перемещение спектра сигнала по шкале частот на постоянную величину без изменения его структуры. Чаще всего с помощью преобразования частоты понижают несущую частоту радиосигнала.

Заметим, что такое преобразование колебания, при котором его спектр только смещается по частоте, а в остальном не изменяется, будет линейным по отношению к самому колебании. В целом же пре образование частоты относится к нелинейным, так как на вход преобразователя частоты воздействуют два колебания с частотамиωни ωr (рис.13.19). Частоты ωвпрсоставе спектра этих колебаний нет.

Рис. 13.19

Для выяснения принципа преобразования частоты необходимо вернуться к вопросу воздействия на НЭ двух колебаний (бигармонического воздействия). Одно колебание выбрасывается местным генератором - гетеродином и имеет частотуω. r Второе является сигналом, подлежащим преобразованию и имеющим частоту ω. Нан выходе получим колебание с промежуточной частотой

ωпр = ωн −ωг

При бигармоническом воздействии гармонику с такой частотой дает член второй степени аппроксимирующего полинома. И для преобразования частоты наиболее подходящим будет НЭ, ВАХ которого наилучшим образом аппроксимируется полиномом 2-ой степени. Члены более высоких четных

степеней также вызывают составляющие тока НЭ с частотой ωн −ωг , но амплитуды их не будут линейно зависеть от амплитуды несущего колебания. Это приведет к нарушению линейности преобразования по отношению к несущему колебанию.

На рис.13.20 изображена спектральная диаграмма сигнала на входе и выходе преобразователя для случая, когда несущее колебание промодулировано по амплитуде простейшим управляющим колебанием конусоидальной формы.

Рис. 13.20

Полезным будет являться колебание, спектр которого центральную частоту

ωн . Отфильтровывать его от ненужных колебаний легко с помощью полосового фильтра. Промежуточная частота должна выбираться достаточно высокой, хотя

бы не менее чем 3Ωмод Принципиальная схема преобразователя частоты изображена на рис. 13.21.

Рис. 13.21

В качестве НЭ здесь использован транзистор. Роль нагрузки и фильтра одновременно выполняет колебательный контур LС , настроенный на

промежуточную частоту (ω0 =ωпр ).