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.