Учебники / РПрУ Палшков (1) (1)

2—2 преобразующего прибора, тогда О„и=0. Согласно (5.5)

Из выражения (5.7) следует, что коэффициент Узи определя- ется отношением комплексной амплитуды тока промежуточной ча-

стоты на выходе преобразующего прибора к комплексной ампли- туде входного сигнала при коротком замыкании выходных зажимов. Это отношение называют крутизной преобразователя:

определим внутреннюю входную проводимость преобзазователя

отношению комплексной амплитуды выходного тока промежуточ-

Крутизна преобразователя при обратном преобразовании частоты равна отношению комплексной амплитуды тока частоты

сигнала на входе преобразователя к комплексной амплитуде выходного напряжения промежуточной частоты при коротком замы-

кании входных зажимов:

Знание параметров преобразователя частоты позволяет рассчитать ток с промежуточной частотой в нагрузке, представив

е — (У, - У,) О—УЬ От, Гл — (У, —У)) Отс + (У. - У) тя.

У, У, = Уць, —У, = Ува, У-—У. = Уз, У. У =У»> в. 111

112

В разложении (5.16) достаточно ограничиться двумя членами

113

Подставляя (5.17) и (5.18) в (5.16) и выделяя комбинацион-

ную составляющую с разностной частотой вп=®‹—Пог, нолучаем мгновенное значение тока промежуточной частоты:

Согласно (5.19) комплексная амплитуда тока промежуточной частоты

Крутизна преобразователя равна половине амплитуды п-й гармоники крутизны, изменяющейся с частотой гетеродина.

Известно, что коэффициенты ряда Фурье, отображаюшего поведение непрерывных функций времени, уменьшаются с увели-

чением номера гармоники п. Поэтому крутизна преобразователя

_также уменьшается при использовании высших гармоник гетеродина, существующих в законе изменения крутизны. Преобра-

зование частоты на высших гармониках гетеродина используют лишь в случае приема сигналов с высокими несущими частотами и отсутствия в месте приема приборов, способных генерировать

соответствующие ВЧ колебания.

Внутренняя входная проводимость преобразователя может быть найдена согласно (5.9) выделением в (5.16) тока с частотой

сигнала:

Таким образом, внутренняя входная проводимость преобразователя равна среднему значению крутизны диода за период гетеродина. Для определения внутренней выходной проводимости преобразователя У22» найдем амплитуду тока Гип на выходе преобразователя при подключении к зажимам 2—2 напряжения промежуточной частоты иИз= И с0$(1+фо) и короткозамкнутых входных зажимах (рис. 5.8).

114

Схема рис. 5.8 аналогична схеме рис. 5.7. Различие заключается лишь в том, что в схеме рис. 5.8 последовательно с источ-

никами эдс Бо и и; включен источник ии вместо ис. Ноэтому напряжение на диоде

в ряды Фурье (5.17) и (5.18), выделим амплитуду тока с проме- жуточной частотой [ин= отн.

у

Согласно (5.10) внутренняя выходная проводимость преобразователя

Ува = тн/Отп= 55 при Отс =0.

Значение обратной крутизны преобразователя, т. е. крутизны преобразователя при обратном преобразовании частоты Т’)2п, най-

дем согласно (5.11), определив отношение Рис К Отн:

Увн= За. обр == Ги с/ЧУтн== 0,55 при Ишс=0. (5.29)

Из сопоставления (5.29) и (5.22) видно, что у диодного резистивного преобразователя частоты крутизна при обратном пре-

образовании частоты Уп равна крутизне преобразователя при

прямом преобразовании частоты У>и. Это положение обусловлено тем, что выходные и входные цепи преобразователя связаны через резистивный двухполюсник, свойства которого не зависят от частоты.

На основапии полученных соотношений формальная эквивалентная схема преобразователя может быть ‘представлена рис. 5.9.

В отличие от схемы рис. 5.4 в этой схеме отсутствует генератор тока (У— У,!) Оше, так как Улн= Уи.

Таким образом, формальная эквивалентная схема диодного резистивного преобразователя частоты представлена схемой линей-

ного симметричного пассивного четырехполюсника, работающего на внешнюю цепь. Отсюда следует, что коэффициент усиления

Диодного резистивного преобразователя частоты всегда меньше единицы.

115

где бкз, 9хх-— входная проводимость преобразователя, соответ- ` ственно при коротком замыкании выходных зажимов и при разомкнутых выходных зажимах.

Согласно рис. 5.9 при коротком замыкании зажимов 2—2 бкз=50, При разомкпутых зажимах 2—2

Вых = о + $ (— $4) (50 Е $.) — $и- 5, + 5.) = (9 — 51)/5о.

Нодставляя эти значения @кз и &»хх в формулу (5.30), получаем

Нри нагрузке преобразователя на характеристическую проводимость коэффициент усиления

К= ито 84 / (55-4 8И —5).

Входная проводимость преобразователя при этом также рав-

То обстоятельство, что характеристическая проводимость преобразователя зависит от режима, можно использовать для согласования преобразователя с нагрузкой. Для этого при выбранной нагрузке следует подобрать смещение Ес, обеспечивающее характеристическую проводимость, равную проводимости нагрузки.

велики, поэтому в схеме использованы слабые связи преобразователя как с контуром сигнала Рк.Скь так и с контуром промежуточной частоты ГкоСко.

гетеродина, потребляемой преобразователем Р.=у Тятх©0$ Ффг»

116

рассеивается на диоде. У вакуумных диодов рассеиваемая мощность практически не ограничивается; что касается полупроводниковых диодов, то у них такое ограничение существует. Мощность, потребляемая от гетеродина, должна составлять неболь-

шую часть мощности гетеродина. В этом случае изменение ре- жима преобразователя частоты будет слабо сказываться на ам-

с частотой гетеродина, замыкающийся через цепи сигнала, определяет существенное излучение энергии гетеродина антенной ра-

диоприемника. Это излучение всегда нежелательно, так как оно создает помехи другим радиоприемникам, антенны которых располагаются на небольшом расстоянии от антенны излучающего`

радиоприемника.

Для устранения указанных недостатков диодных преобразователей частоты на практике применяют балансные преобразователи, исключающие излучение гетеродина.

Балансные преобразователи частоты

Для устранения излучения гетеродина балансными преобразователями цепи сигнала и гетеродина подключаются к диагоналям уравновешенного моста, исключающего передачу напряжения гетеродина в цепи сигнала и, естественно, устраняющего передачу напряжения сигнала в цепи гетеродина. Балансные преобразователи могут выполняться в двух вариантах, отличающихся способами подачи напряжений гегеродина и сигнала на преобразующие диоды: 1!) при синфазном возбуждении от гетеродина папряжение сигпала подводится в противофазе; 2} при противофазном возбуя:-

Для источника сигнала. К средним точкам катушек индуктивности контура сигнала Гьс и контура промежутозной ча-

стоты Рип подводнтся напряжение гетеродина. Ток гетеродина #, замыкающийся через преобразователь, разветвляется в точке а, образуя токи #4 и 2 соответствующих плеч балансного преобразователя частоты. При полиой симметрии плеч: преобразователя токи #41 и й2 одинаковы и на зажимах [1—1 напряжение с чаСтотой гетеродииа равно нулю. Благодаря этому устраняется передача энергии: Гетеродина в антенную цепь приемника.

117

Напряжение гетеродина ИУ», синхронно изменяет проводимость диодов Д! и Д»› с частотой гетеродина, поэтому ток сигнала &‹, замыкающийся через диод Дь колебательный контур промежуточной частоты и диод До изменяются с частотой гетеродина. В результате этого изменения появляются составляющие суммарной (с |.) н разностной (}‹—}:) частот. Резонансный коитур, настроенный на разностную частоту, выделяет колебания этой частоты. Обратим внимание на то, что в токе преобразованной частоты отображаются как фаза напряжения сигнала, так и фаза напряжения гетеродина, действующих на диоде. В преобразователе, выполненном по схеме рис. 511, напряжение сигнала подводится к диодам Д; и Д2 в противофазе, поэтому токи преобразованной частоты обоих плеч будут также в противофазе Для суммирования результата преобразования частоты необходимо контур промежуточной частоты включить « преобразующим диодам по двухтактной схеме.

На рис. 5.12 изображена схема балансного преобразователя частоты с однотактным включением выходного коитура. В этой схеме выходные цепи преобразующих приборов включены параллельно к общей избирательной нагрузке Токи

р

сигнала верхнего {1.1 и нижнего «2 плеч преобразователя замыкаются через контур ГкпСк п. Фазы этих токов противоположны. При полной симметрии плеч преобразователя амплитуды токов сигнала равны, и поэтому токи взаимно компенсируются независимо от проводимости диодов Д; и Д», изменяющейся с частотой гетеродина Таким образом, в Цепи контура Г» иСки нет тока сигнала, изменяющегося с частотой гетеродина и, следовательно, отсутствует напряжение преобразованной, т. е. промежуточной частоты.

Положение можно было бы изменить, изменив фазы напряжений гетеродина, подводимых к диодам Дг и До, на противоположные Эти условия можно осуществить изменением полярности включения одного из диодов согласно рис 5 13.

Преобразователь, выполненный по схеме рис. 513, не требует симметрирования последующего тракта усиления промежуточной частоты. Вместе с этим

Рис. 5.13

118

преобразователь рассмотреиного типа обладает иедостатком но сравиению с преобразователем, выполиенным по схеме рис. 511, заключающимся в иаличии больших уровней второй гармоники гетеродина на зажимах 1—1 входа преобразователя и. первой гармоники гетеродина на зажимах 2—2 выхода преобразователя. Наличие колебаний второй гармоники гетеродина на входных зажимах лишает балансиый преобразователь наиболее ценного свойства— отсутствия излучения колебаний гетеродина.

Устранеиие связи гетеродина с цепями сигиала обеспечивается в балаисном преобразователе при синфазной подаче сигиала на плечи преобразователя и противофазном возбуждении от гетеродина (рис. 5.14). Здесь токи с частотой гетеродина #1: и 2 плеч балансного преобразователя замыкаются через коитур сигнала ЁкеСне. Эти токи сдвинуты по фазе иа 180°. При полиой симметрии

Преобразователь, выполнеиный по схеме рис. 5.14, отличается тем, что на выходе его при полной симметрии плеч отсутствует напряжение © частотой сигнала. Это свойство преобразователя облегчает разделение спектра на частоте сигнала и спектра иа промежуточной частоте при малой разнице частот к и р. Преобразователь, выполненный по схеме рис. 511, таким свойством ие об- ладает.

Преобразователь частоты с несимметричным входом (см. рис. 5.14) обладает вдвое меньшим входиым сопротивлением по сравнению с входным сопротивлеиием одиотактного диодного преобразователя частоты вследствие того, что оба плеча преобразователя частоты включены параллельно к источнику сигнала.

так как входы обоих плеч балаиесного преобразователя включены последовательно.

Балансиые преобразователи при точной симметрии плеч позволяют скомпенсировать составляющие промежуточиой частоты, обусловленные помехами, проннкающими к преобразователю вместе с напряжением гетеродина. Наибольшую опасность представляют спектры шумов и паразитной модуляции гетеродина, совпадающие по частоте с основным и симметричным каналами приема. Ком-

нпенсация обусловлена тем, что токи преобразованных частот этих составляющих в обоих плечах преобразователя будут синфазиыми, в отличие от тока

преобразованной частоты полезного сигнала, и поэтому будут вычитаться в иагрузке.

В целях устранения взаимной связи цепей сигиала и гетеродина, а также компенсации токов сигнала и гетеродииа в иагрузке используют двойные ба-

119

‚ лансные преобразователи частоты, получившие название кольцевых преобразователей (рис. 5.15). В таком преобразователе диоды включены так, что образуют кольцо с одностороиней проводимостью. На выходе такого преобразователя при симметричном выполнеиии плеч существуют только составляющие суммарной и разностной частот, в общем случае соответствующие иечетиым гармоникам гетеродина и сигнала [21].

Для уменьшения нелииейных искалечий при больших уровнях сигиала и

Диодный емкостный преобразователь частоты

Принципиальная схема диодного емкостного преобразователя частоты изображена на рис. 5.16. Эта схема аналогична схеме рис. 5.6, но здесь в качестве преобразующего прибора включен емкостный диод (варикан). Емкость диода С зависит от прило- женного-напряжения, т. е. С=Ё(и).

Гетеродин

Рис. 5.16

Для резкого р-п перехода, когда заряд на границе перехо-