23.3. Преобразователи частоты

Преобразователь частоты, умень­шая среднюю частоту радиосигнала (см. рис. 23.5), переносит его спектр из диапазона радиочастот в диа­пазон более низких (промежуто­чных) частот без изменения зако­на амплитудной или частотной мо­дуляции. Для выполнения этой за­дачи он содержит три основных эле­мента: гетеродин (Г), смеситель (СМ) и резонансную нагрузку (РН). Гетеродин (генератор с само­возбуждением) создает вспомога­тельное колебание радиочастоты u_r = U_rcosu)rt, которое вместе с мо­дулированным сигналом м_с = = t/c(/)cos(i)_cp^ подается на смеситель, выполняющий функцию перемноже­ния колебаний: u_nv = u_r(t)u_c(t). Про­цесс перемножения колебаний по-

„...,.. ,,^ ппии0ПО ППРПЙПЯЧПИЯТРЛЯ

частоты с транзисторным смесителем (рис. 23.11). Как известно, транзи­стор обладает нелинейной проходной характеристикой 1_к = [(е_бэ), имеющей в каждой точке разную крутизну S = tga (прямую проводимость У₂₁ =Аг_к/Аебэ), нарастающую с увели­чением ббэ- Это позволяет рассматри­вать характеристику У₂1 = /(еб_Э) и считать транзистор элементом с пере­менной проводимостью (параметри­ческим элементом). Подавая на эмиттерный переход большое по амплитуде напряжение гетеродина, получим изменение F₂i во времени по закону

где Кгю — прямая проводимость в ре­жиме усиления (U_r~0); у — коэффициент пропорциональ­ности (в~').

Коллекторный ток транзистора с переменной проводимостью, на базу которого подано от УРЧ малое по амплитуде напряжение сигнала с учетом формулы

Колебательный контур, настро­енный на частоту й)п_Р = сй_Ср — а>_г, является резонансной нагрузкой, имеющей сопротивление Z_p, и отделя­ет составляющую тока с промежу­точной частотой от составляющих с частотами f_cp и /_ср + /г- В результате этого на выходе преобразователя частоты получаем

Амплитуда U_ap=Y2in_PU_c(t)Z_p, где У₂1п_Р = 0,5У2ю7^г — проводимость транзистора в режиме перемноже­ния, а коэффициент передачи пре­образователя по напряжению K_ap — Unp/Uc(t) = Y₂\_npZp. Поскольку К₂1п_Р<С Кгю. то в процессе преобразо­вания (уменьшения) частоты сигна­ла увеличение его амплитуды незна­чительно.

Создавая благоприятные условия работы УПЧ, преобразователь часто­ты является одновременно причиной появления побочных каналов приема, из которых следует отметить зеркаль­ный канал и канал прямого прохож­дения. Зеркальный канал — это излучение передатчика с частотой

/зк р = /г — /пр = /ср— 2/пр При /ср>/г ИЛИ /зкр=/г + /пр = /ср + 2/пр При

/ср</г- Если колебание с частотой /зк р попадет на вход смесителя, то в результате его перемножения с колебанием гетеродина получим

сопр, то одна из составляющих зеркального канала на выходе ПЧ, имеющая промежуточную частоту, попадает в полосу пропускания УПЧ и отделить ее от сигнала с той же час­тотой сое пр = со_зк п_Р невозможно. Зада­чу избирательности по зеркальному каналу V_3K необходимо решать до ПЧ, и с ней успешно справляется преселектор, поскольку отделить сигнал от помехи с частотой, отличающейся от /_ср на большую величину 2/пр (см. рис. 23.5), под силу даже одиночным колебательным кон­турам.

Канал прямого прохож­дения — это излучение передатчика с частотой /_Пр. Колебание с такой частотой может пройти через ПЧ без перемножения с и_г и попасть в полосу пропускания УПЧ. Этот канал также

легко подавляется в преселекторе, так как он отличается по частоте от сигнала наибольшую величину /_г.

В приемниках СВЧ в качестве смесителей используются полупро­водниковые диоды, нелинейность вольт-амперных характеристик кото­рых позволяет осуществить перемно­жение подаваемых на них напряже­ний сигнала и гетеродина (рис. 23.12) с последующим выделением в фильтре Ф\ составляющей тока с промежуточной частотой.

В диапазонных приемниках для перехода с одной рабочей частоты на другую одновременно перестраива­ются колебательные контуры входной цепи, УРЧ и гетеродина. В результате спектры сигналов с различными радиочастотами в процессе преобра­зования переносятся на одну и ту же частоту /„р. Постоянство /_пр и ее меньшее, чем /_ср, значение облегчают задачи усиления и избирательности в последующих каскадах радиопри­емника.