1. Общие принципы гетеродинного преобразователя частоты

Если приемник настроен на угловую частоту , то через его резонансные цепи проходит часть спектра напряжения, возбуждаемого электромагнитными волнами в антенне. Биения спектральных составляющих этой части спектра образуют квазигармоническое напряжение со сложно меняющейся частотой и фазой вида.

Оно подобно модулированному сигналу или является им (если приемник настроен на сигнал и отсутствует помеха). Изменения амплитуды U(t) и фазы происходят с частотами биений, максимальная из которых равна максимальной разности частот, составляющих спектр, т. е. равна полосе пропускания П тракта, на выходе которого наблюдается выделенный спектр. Если П значительно меньше частот колебаний, то эти изменения относительно медленны, что позволяет считать суммарное колебание квазигармоническим.

Функция преобразователя частоты — сдвиг выделенного спектра по частоте без изменения его структуры и, следовательно, без изменения закона модуляции сигнала, образующего этот спектр или в него входящего. При помощи гетеродина с угловой частотой и фазойспектр преобразуется к виду:

(65)

Рис. 36

При преобразование частоты называется преобразованием на гармониках гетеродина или преобразованием порядка.

Рассмотрим в качестве примера сигнал с простым спектром из составляющих (рис. 36,а.); при этом частота гетеродина может быть ниже либо выше частоти для этих двух случаев обозначается далееи. При преобразовании 1-го порядка в случаечастотыпреобразуются в;;(рис. 36,б.). При составляющие преобразованного спектра;;(рис. 36,в). В этом случае спектральные линии преобразованного спектра расположатся на оси частот в обратном порядке по сравнению с рис. 36 а и б. Такой спектр называется инвертированным, а создающий его преобразователь — инвертирующим.

В приемнике спектр колебаний переносится из любого участка диапазона радиочастот в полосу пропускания усилителя промежуточной частоты при помощи цепи с переменным коэффициентом передачи. Для изменения параметров в цепь включают один или несколько элементов с нелинейными характеристиками и воздействуют на них переменным напряжением от гетеродина. Желательно, чтобы нелинейность заметно не проявлялась в отношении преобразуемого спектра, т. е. чтобы действие этого спектра не создавало гармоник и составляющих с комбинационными частотами. В этом случае цепь, параметры которой периодически изменяются под воздействием гетеродина, будет линейной по отношению к преобразуемому спектру.

В качестве нелинейного элемента чаще всего используют диоды и транзисторы. Если, например, напряжение от гетеродина действует на элемент с нелинейной характеристикой, то его проводимостьg изменяется с частотой и может быть представлена рядом Фурье:

(66)

Если на нелинейный элемент действует напряжение с преобразуемым спектром, то каждая его спектральная линия вызовет ток. Перемножение с заменой произведений косинусов функциями суммарных и разностных углов дает:

(67)

Отсюда видно, что к спектру составляющих с частотами прибавляются сдвинутые спектры с частотами составляющихи(или, если). Каждый из дополнительных спектров имеет ту же структуру, что и исходный. Если это спектр модулированного сигнала, то на новой частоте сигнал соответственно остается модулированным по тому же закону. Если на этот спектр наложены помехи, то и они с измененными частотами сохраняются в преобразованном спектре.

Аналогичные результаты дает и реактивная нелинейность. Если емкость то действие спектральной составляющей вызовет в элементе с такой емкостью ток, где— заряд. В этом случае Подставив сюда значение иC получим сумму, члены которой содержат произведения вида Отсюда видно, что и в этом случае спектр тока содержит помимо первоначального спектра составляющие с частотами .

Экзаменационный билет № 9

1. Гармонические колебания и их представление

2. Амплитудная модуляция