
- •8 Лекция № 14 Преобразователи частоты
- •Содержание лекции
- •1 Общие сведения о пч
- •2 Устройство и принцип действия пч. Математическое обоснование принципа действия пч
- •3 Преобразование частоты на нелинейном элементе
- •4 Ачх преобразователя и помеховые каналы приёма. Выбор промежуточной частоты
- •Выбор промежуточной частоты приёмника
8 Лекция № 14 Преобразователи частоты
Цель:
изучить теоретические основы построения преобразователя частоты (ПЧ) и его основные характеристики.
Вопросы:
1. Общие сведения о ПЧ.
2. Устройство и принцип действия ПЧ. Математическое обоснование принципа действия ПЧ.
3. Преобразование частоты на нелинейном элементе.
4. Амплитудно - частотная характеристика ПЧ и помеховые каналы приёма. Выбор промежуточной частоты.
Материальное обеспечение: мультимедийный проектор.
Литература: [2] - стр. 165 - 187.
Содержание лекции
1 Общие сведения о пч
Преобразователь
частоты (ПЧ) предназначен для переноса
модулирующего сигнала с одной несущей
частоты на другую с целью понижения
несущей частоты. Частота, на которую
переносится модулирующий сигнал,
называется промежуточной частотой
.
Цели понижения частоты:
1) На более низкой
частоте проще осуществить устойчивое
усиление сигнала, т.к. при этом возрастает
проводимость УП
и уменьшается проводимость
,
а коэффициент устойчивого усиления
увеличивается, т.к.
.
2) На более низкой
частоте проще осуществить частотную
селекцию сигнала (избирательность
),
т.к. МЦ можно
выполнить на элементах с сосредоточенными
параметрами и добиться требуемых
характеристик.
3) На более низкой частоте проще сузить полосу пропускания приёмника до ширины спектра усиливаемого сигнала, уменьшив при этом шумы, т.к.
,
где
- эквивалентное затухание контура.
На рисунке 14.1 - функциональная схема ПЧ. Он состоит из смесителя (СМ), генератора немодулированных колебаний, который называется гетеродином (Г), и фильтра (Ф).
Рисунок 14.1
В СМ происходит
«вычитание» частот сигнала
и гетеродина
по одной из схем:
или
,
где
-
несущая частота полезного сигнала;
-
частота гетеродина.
В результате -
образуется промежуточная частота
,
меньше сигнальной, т.е.
.
Как следует из
приведенных выражений, настройка
гетеродина может быть верхней (когда
)
или нижней
(когда
).
В обоих случаях
спектр радиосигнала можно перенести
на одну и ту же промежуточную частоту.
Закон модуляции при этом не изменяется.
Отличие верхней настройки гетеродина от нижней состоит лишь в том, что при ней происходит инвертирование (переворачивание) спектра, что не отражается на качестве приёма сигналов (см. рисунок 14.2).
Рисунок 14.2
Основное требование к ПЧ: перенести модулирующий сигнал на низкую несущую частоту с минимальными искажениями (или без них).
Рисунок 14.3
Рисунок 14.3 поясняет, что огибающая модулированного сигнала до ПЧ и после него не должна меняться.
Как отмечалось, приёмники с преобразованием частоты называются супергетеродинными. Они обладают наиболее высокими чувствительностью и избирательностью. Кроме того, эти приёмники просто перестраивать в диапазоне рабочих частот, не ухудшая их характеристики, т.к. перестройка осуществляется одновременно входной цепью и гетеродином. УПЧ не перестраивается, т.к. промежуточная частота, при таких перестройках не меняется и является постоянной для приемника.