7.1. Общие сведения

Преобразователи частоты предназначены для переноса спект­ра радиосигнала из одной области радиочастотного диапазона в другую. Перенос спектра должен происходить без изменения вида и параметров модуляции, т. е. линейно (рис. 7.1).

Преобразование частоты возможно в результате перемножения двух напряжений. Одним из них является принятый сигнал

вторым — напряжение вспомогательного генератора (гетеродина),, формируемое в приемнике,

При перемножении напряжений сигнала и гетеродина появля­ются комбинационные составляющие частот

Одна из них выделяется фильтром и называется напряжением про­межуточной частоты

Перемножитель напряжений можно реализовать с помощью нелинейных цепей или цепей с периодическим изменением пара­метров под действием гетеродина. В качестве нелинейных или па­раметрических элементов, которые называют смесителями, в на­стоящее время используют транзисторы в дискретном или инте­гральном исполнении и диоды.

Сигнал на входе смесителя должен быть малым, чтобы нели­нейность его характеристики не приводила к заметным искажени­ям принимаемого сигнала. Напряжение гетеродина сравнительно велико, поэтому проводимость смесителя меняется по закону из­менения напряжения гетеродина (рис. 7.2). Ее можно представить в виде ряда Фурье

где — амплитудаk-й гармоники проводимости нелинейного элемента; — постоянная составляющая проводимости.

Ток на выходе смесителя i = g₂₁(t)u_c. Подставляя в это выра­жение (7.1) и (7.5), получаем

Из (7.6) видно, что комбинационные составляющие kω_г ± ω_с появ­ляются вследствие изменения проводимости нелинейного элемен­та (НЭ) при воздействии напряжения гетеродина. Они имеют та­кую же структуру, как исходный сигнал. Постоянная составляю­щая проводимости не дает преобразования частоты.

Аналогичные результаты получаются при изменении емкости смесителя под действием напряжения гетеродина.

Основными показателями качества ПЧ являются: коэффициен­ты усиления по напряжению и по мощности, диапазон рабочих частот, избирательность, коэффициент шума, искажения, устойчи­вость, надежность. Они аналогичны показателям резонансных уси­лителей, однако некоторые из них имеют особенности, присущие режиму преобразования частоты. Например, в отличие от усили­телей в ПЧ имеют место побочные каналы приема, которые ухуд­шают их избирательные свойства и заставляют принимать спе­циальные меры.

Литература: Н. Н. Фомин, “Радиоприемные устройства”, Издате6льство «Радио и связь», Москва, 1996.

4.6. Преобразования сигналов в параметрических цепях

Параметрическими (линейными цепями с переменными параметрами) назы­ваются радиотехнические цепи, один или несколько параметров которых из­меняются во времени по заданному закону. Предполагается, что изменение (точнее модуляция) какого-либо параметра осуществляется электронным ме­тодом с помощью управляющего сигнала. В радиотехнике широко применя­ют параметрические сопротивления R(t), параметрические индуктивности L(t) и параметрические емкости C(t).

Примером одного из современных параметрических сопротивлений может служить канал МДП-транзистора, на затвор которого подано управляющее (гетеродинное) переменное напряжение u_Г(t). В этом случае крутизна его стоко-затворной характеристики изменяется во времени и связана с управляю­щим напряжением функциональной зависимостью S(t) = S[u_Г(t)]. Если к МДП-транзистору подключить еще и напряжение модулированного сигнала u(t), то его ток определится выражением:

. (4.48)

Как к классу линейных, к параметрическим цепям применим принцип су­перпозиции. Действительно, если приложенное к цепи напряжение является суммой двух переменных

, (4.49)

то, подставив (4.49) в (4.48), получим выходной ток также в виде суммы двух составляющих

. (4.50)

Соотношение (4.50) показывает, что отклик параметрической цепи на сумму двух сигналов равен сумме ее откликов на каждый сигнал в отдельности.