17.4 Транзисторный преобразователь частоты

Одна из часто применяемых схем преобразователя частоты показана на рисунке 17.3.

Рисунок 17.3 - Принципиальная схема транзисторного преобразователя

частоты.

Транзистор выполняет роль смесителя. Источник сигнала и гетеродин включены в цепь базы. В результате нелинейного преобразования образуются комбинационные частоты, которые усиливаются транзистором и поступают в коллекторную цепь. В контуре L3C3 выделяется полезная комбинационная составляющая преобразования. Все остальные продукты преобразования, включая сигнальное и гетеродинное колебания и их гармоники, подавляются.

Функции перемножителя выполняет входная нелинейная цепь: переход база-эмиттер транзистора VT. Пусть зависимость квадратичная:

,

где - переменная составляющая напряжения база-эмиттер.

Осуществим подстановку:

.

Ток коллектора транзистора пропорционален току базы. Из всех слагаемых в этом выражении интерес представляет одно, содержащее произведение напряжений гетеродина и сигнала.

Пусть , . Тогда это слагаемое:

.

Если контур в цепи коллектора настроить на промежуточную частоту , то все остальные колебания с частотами , , , , будут отфильтрованы. Составляющая тока коллектора разностной частоты обусловливает максимальное напряжение на контуре:

.

Из этого выражения следует, что форма огибающей напряжения на выходе преобразователя совпадает с формой огибающей сигнала на входе, а несущая частота уменьшена на .

18 Формирование импульсно-модулированных сигналов

Прямые методы осуществляются теми же модуляторами, что и аналоговые модуляции, с небольшими изменениями: в качестве несущей используется периодическая последовательность прямоугольных импульсов (ПППИ), а вместо избирательной цепи на выходе модулятора включается резистивная нагрузка. Последнее связано с достаточно широким спектром импульсного сигнала.

Косвенные методы основаны на преобразовании одного вида модуляции в другой, в том числе аналоговой в импульсную.

18.1 Амплитудно-импульсная модуляция

Наиболее часто применяется прямой метод формирования АИМ. Для этого используется любая схема амплитудного модулятора, например транзисторного, работающего в режиме с отсечкой. Вместо транзистора в амплитудно-импульсных модуляторах используют также диоды.

18.2 Частотно-импульсная модуляция

ЧИМ можно получить, управляя частотой любого релаксационного автогенератора, например мультивибратора или блокинг-генератора. Для изменения частоты следования импульсов, как и в автогенераторе гармонических колебаний, необходимо изменять параметры колебательной системы. Кроме изменения ёмкости варикапами, в релаксационных автогенераторах также используются управляемые резисторы, так как они обеспечивают большую линейность и пределы изменения частоты.

Косвенный метод получения ЧИМ основан на преобразовании ЧМ в ЧИМ (рисунок 18.1). Для этого ЧМ сигнал (а) пропускают через ограничитель по максимуму и минимуму с достаточно низкими порогами ограничения.

Рисунок 18.1 – Временные диаграммы, поясняющие преобразование ЧМ сигнала в ЧИМ: а) ЧМ сигнал; б) сигнал на выходе ограничителя; в) ЧИМ сигнал.

Из полученных трапецеидальных импульсов (рисунок 18.1, б) дифференцированием и последующим ограничением выделяют передние фронты (рисунок 18.1, в). Это и будет ЧИМ сигнал, частота следования импульсов которого изменяется пропорционально модулирующему сигналу.