5. Преобразователи частоты в радиоприемных устройствах
5.1. Общие сведения. Схемы простых ПрЧ
Преобразователи частоты (ПрЧ) – устройства для переноса спектра сигнала с сохранением закона модуляции. В РПрУ может быть несколько ПрЧ.
|
ПрЧ включает преобразующий элемент (ПЭ) и ПФ. В качестве ПЭ обычно используют один или несколько нелинейных элементов (диодов, транзисторов, радиоламп). В качестве ПЭ могут быть использованы линейные элементы с изменяющимися во времени (с частотой гетеродина) параметрами, например C(t).
|
|
|
Классификация ПрЧ:
|
|
|
|
Диодный ПрЧ с фиксированным смещением (диодный или резистивный) |
|
|
Диодный резистивный ПрЧ с автосмещением
|
|
|
ПрЧ на биполярном транзисторе с подачей напряжений сигнала и гетеродина в цепь базы Транзистор по схеме ОЭ с эмиттерной стабилизацией. Питание по входу параллельное, по выходу – последовательное На выходе – двухконтурный ПФ |
|
|
ПрЧ на биполярном транзисторе с подачей напряжений сигнала в цепь базы, а гетеродина – в цепь эмиттера Транзистор по схеме ОЭ с эмиттерной стабилизацией. Питание по входу сигнала последовательное, по входу гетеродина – параллельное, по выходу – последовательное На выходе – интегральный ПФ |
|
|
ПрЧ на биполярном транзисторе с подачей напряжений сигнала в цепь базы, а гетеродина – в цепь эмиттера Транзистор по схеме ОЭ с эмиттерной стабилизацией. Питание по входу сигнала параллельное, по входу гетеродина – последовательное, по выходу – последовательное На выходе – интегральный ПФ |
|
|
ПрЧ на полевом транзисторе с подачей напряжений сигнала в цепь затвора, а гетеродина – в цепь истока Транзистор по схеме ОИ с автосмещением. Питание по входу сигнала последовательное, по входу гетеродина – параллельное, по выходу – последовательное На выходе – двухконтурный ПФ с трансформаторной связью между контурами |
|
|
ПрЧ на двухзатворным полевом транзисторе с подачей напряжений сигнала в цепь 1-го затвора, а гетеродина – в цепь 2-го затвора Транзистор по схеме ОИ с фиксированным смещением. Питание по входу сигнала параллельное, по входу гетеродина – параллельное, по выходу – последовательное
|
5.2. Основы квазилинейной теории преобразователя частоты
5.2.1. Постановка задачи
Квазилинейная теория преобразователя частоты разработана В.И.Сифоровым.
Нелинейный ПЭ заменяется квазилинейной моделью, что позволяет при расчете основных параметров нелинейного ПрЧ использовать аппарат теории линейных цепей
В основе квазилинейной теории лежит тот факт, что при малых уровнях входного сигнала между амплитудой напряжения сигнала на входе UmС и амплитудой напряжения преобразованной частоты на выходе UmП имеется линейное соответствие
Ограничения:
UmС << UmГ , UmП << UmГ
На входе присутствует только напряжение с частотой C, на выходе – только напряжение с частотой П
|
|
|
–комплексные
амплитуды тока и напряжения с частотой
сигнала (С)
на входе
–комплексные
амплитуды тока и напряжения с
преобразованной частотой (П)
на выходе
YП-параметры могут быть рассчитаны на основе нелинейной модели или определены экспериментально, например:
В отличии от усилительного режима:
YП-параметры связывают напряжения и токи разных частот
Зависят от уровня гетеродина
Задача анализа ПрЧ разбивается на две:
Определение YП-параметров
Расчет ПрЧ по соотношениям, полученным для усилителей, например
