Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Экзамен УПОР / Лекции Павловой / 9.Преобразователи частоты.pptx
Скачиваний:
181
Добавлен:
29.03.2016
Размер:
2.91 Mб
Скачать

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

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

 

 

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).