- •Преобразователи частоты
- •Рис. 2. Преобразующий прибор
- •При преобразование частоты называется преобразованием порядка k.
- •В приемнике спектр колебаний переносится из любого участка диапазона радиочастот в полосу пропускания
- •Аналогично действует и реактивная нелинейность
- •Сопряженная настройка резонансных
- •Побочные продукты преобразования
- •Нюансы: Лучше более высокая частота ПЧ для большего разнесения частоты принимаемого и зеркального
- •Инфрадинный приемник («инфрадин») – приемник с повышением частоты, где .
- •Рис. 20. Диодный преобразователь частоты
- •Балансный преобразователь имеет симметричный вход для источника сигнала. К средним точкам катушек индуктивности
- •Диоды включены так, что образуют кольцо с односторонней проводимостью. На выходе при симметричном
Преобразователи частоты
Преобразователь частоты – это устройство для переноса спектра сигнала в другую область частот с сохранением закона модуляции.
В РПрУ может быть несколько ПРЧ
Рис. 2. Преобразующий прибор
Изменения амплитуды и фазы происходят с частотой биений, максимальная из которых равна разности частот, составляющих спектр, т.е. равна полосе пропускания
При помощи гетеродина с угловой частотой г фазой г спектр преобразуется к виду:
Рис.3. Преобразователь частоты
При преобразование частоты называется преобразованием порядка k.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 4. Сигнал с простым спектром частот |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 f` |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
f f |
|
f |
|
|
|
f |
||||
|
|
г |
1 |
|
2 |
|
3 |
f``г |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.5. Преобразование 1-го порядка |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
при fг = f`г |
|
0 |
f`1 f`2 |
f`3 |
|
|||||
f |
(неинвертированный спектр) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 6. Преобразование 1-го порядка при fг = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f``г (инвертированный спектр) |
|
|
|
|
|
|
0 |
f``3 f``2 f``1 |
f |
В приемнике спектр колебаний переносится из любого участка диапазона радиочастот в полосу пропускания УПЧ при помощи цепи с переменным коэффициентом передачи.
Для изменения параметров в цепь включены один или несколько элементов с нелинейными характеристиками и воздействуют на них переменным напряжением от гетеродина.
элемента
а) |
б) |
|
Рис. 7а, б. Диодные резистивные преобразователи частоты |
||
|
Если нелинейный элемент обладает проводимостью g0, то его проводимость меняется с частотой fг :
|
. |
Если на нелинейный элемент действует напряжение с |
|
преобразуемым спектром |
, то в нем появляется ток . |
Перемножение в преобразователе дает:
.
.
Отсюда видно, что к спектру составляющих fi прибавляются
сдвинутые спектры с частотами и (или , если ).
Каждый из дополнительных спектров имеет ту же структуру, что и исходный.
1
2 3
fпр |
fпр fпр |
4 fпр |
fпр 5 |
fпр |
fс |
fг |
fз |
2fг |
f |
Рис. 8. Перенос спектра колебаний
Если сигнал был модулированным, то на новой частоте он остается
модулированным по тому же закону.
Если на этот сигнал наложены помехи, то и они с измененными частотами сохраняются в преобразованном спектре.
Аналогично действует и реактивная нелинейность
Например: если емкость , то действие спектральной составляющей вызовет в таком элементе
с такой емкостью ток , |
где – заряд. |
|
Тогда ток . |
После подстановки в это выражение
и
получим выражение для спектра тока, где содержатся составляющие с частотами .
Сопряженная настройка резонансных
В приемникеконтуровс настроенным преселектором частоты настройки входных цепей и гетеродина не совпадают.
Распространение получил способ одноручечной настройки (рис. 13)
Рис. 13. Сопряженная настройка
резонансных
Рассмотрим «верхнюю»контуров настройку гетеродина:
Для переноса сигнала fc на частоту fпч в полосу пропускания УПЧ
гетеродин настраивают на частоту . Чтобы сигнал попал в полосу пропускания преселектора, входные цепи необходимо настроить на частоту .
Для упрощения конструкции и управления настройкой конденсаторы делают одинаковыми. Разность резонансных частот контуров не точно равна при всех значениях Ск в пределах от Ск min до Ск max . При других значениях Ск разность частот не равна , а принимает отличающееся значение .
Гетеродин нельзя настраивать неточно, т.к. это приведет к сдвигу спектра принимаемого сигнала за пределы полосы пропускания тракта ПЧ. Погрешность сопряжения приведет к неточной настройке преселектора, т.е. к несовпадению его резонансной частоты с частотой сигнала. Чтобы не ухудшить качество приема полоса пропускания преселектора расширяется в обе стороны от резонансной частоты на значение, равное погрешности
сопряжения: .
Побочные продукты преобразования
|
|
|
|
|
|
|
Лучше «нижняя» |
|
|
|
|
|
|
|
настройка гетеродина, |
||
|
|
|
|
|
|
так как частотная |
||
|
|
|
|
|
|
характеристика |
||
|
|
|
|
|
|
колебательного контура |
||
|
|
|
|
|
|
слева более крутая, а |
||
|
|
|
|
|
|
справа – более пологая, |
||
|
Рис. 14. Преобразователь частоты |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
из-за чего селективность |
||
|
1 |
|
|
|
|
по зеркальному каналу |
||
|
|
|
|
|
|
при «нижней» настройке |
||
|
2 |
|
|
3 |
|
гетеродина обычно |
||
fпр |
|
|
fпр |
|
4 |
больше, чем при |
||
|
fпр |
|
fпр |
fпр |
5 |
|||
|
|
|
|
|
|
«верхней» настройке |
||
|
|
|
|
|
|
гетеродина. |
||
fпр |
fс |
|
fг |
fз |
|
2fг |
|
f |
Рис. 15. Побочные продукты преобразования («верхняя» настройка)
Все сигналы с частотами, на которых наблюдаются резонансы (1, 2, 3…) создают напряжение в полосе пропускания фильтра Ф2 (штриховая линия на рис. 15) и далее уже не могут быть подавлены.
Принимаемые меры (режекторный фильтр Ф1) до входа
Нюансы: Лучше более высокая частота ПЧ для большего разнесения частоты принимаемого и зеркального канала.
Но высокую избирательность по соседнему каналу и устойчивое усиление легче получить при более низкой ПЧ при двойном или тройном
преобразовании
К |
Рис.16. Двойное преобразование частоты |
|
||
УПЧ 2 |
УПЧ 1 |
Преселектор |
|
|
|
|
|
|
|
|
fпр2 fпр2 |
2fпр2 |
fпр1 |
fпр1 |
f
fпр2 |
fпр1 fг2 fз пр |
fc |
fг1 |
fз1 |
Рис. 17. Резонансные характеристики
Инфрадинный приемник («инфрадин») – приемник с повышением частоты, где .
Преимущество: так как , то и побочный канал приема на ПЧ будет находиться вне диапазона частот приемника,
а частота зеркального канала находится за верхней границей этого диапазона,
поэтому фильтр Ф может быть неперестраиваемым фильтром нижних
|
|
Рис. 19. Диодный |
|
|
|
резистивный |
|
|
|
преобразователь |
|
|
Рис. 18. |
частоты |
|
|
Последовательно с |
|
|
|
|
источником э.д.с. сигнала Uс |
|
|
|
включены источники |
|
|
|
смещения Е0 и напряжения |
|
|
|
местного гетеродина Uг. К |
|
|
|
выходным зажимам |
|
|
|
подключен колебательный |
|
|
|
контур, настроенный на |
. |
При Uпч = 0 отношение |
|
промежуточную частоту: |
|
- это крутизна преобразователя. |
|
||
При Uпч = 0 отношение |
- это внутренняя входная проводимость |
|
|
преобразователя. |
- это внутренняя выходная проводимость |
|
|
При Uс = 0 отношение |
|
||
преобразователя. |
- это крутизна преобразователя при обратном |
||
При Uс = 0 отношение |
преобразовании частоты (или обратная крутизна преобразователя).