12

7. Преобразователи частоты ( пч )

Преобразователи частоты (ПЧ) предназначены для линейного переноса спектра сигнала по оси частот без искажения его спектрального состава.

Принцип преобразования частоты можно пояснить на простом примере:

_x

После фильтра, настроенного на частоту (_с - _Г) на выходе будет только один сигнал.

- преобразование частоты может быть как вверх, так и вниз.

X - это преобразовательный элемент (смеситель), который перемножает два сигнала.

Таким образом, структурная схема ПЧ будет выглядеть следующим образом:

Здесь ПЭ – это преобразовательный элемент, а роль фильтра на выходе ПЧ выполняет УПЧ.

ПЧ должен обеспечивать: минимальное искажение закона модуляции входного сигнала, малый коэффициент шума, максимальное подавление паразитных сигналов, необходимый коэффициент усиления.

К гетеродину (Г) предъявляются следующие требования: Г должен обладать максимальной стабильностью частоты _г (т.е. минимальный уход по частоте), стабильной амплитудой и необходимой мощностью: U_г >> U_c.

Фильтр ПЧ или контур УПЧ должны иметь резонансную частоту, соответствующую промежуточной частоте, т.е. _к = _п, а полоса должна быть шире полосы полезного сигнала, т.е. _к > _c.

Типы ПЧ:

1. ПЧ с линейным параметрическим элементом.

2. ПЧ с использованием нелинейного элемента.

Линейные ПЧ обычно строятся на базе транзисторов, а нелинейные - на базе диодов.

7.1. Работа пч в линейном режиме

Принцип работы ПЧ поясняется ниже:

(1) , - коэффициент передачи.

(2) .

Подставим во второе выражение (1), а выбирая n можно получить то или иное значение промежуточной частоты.

7.1.1. Структурная схема пч

Z_c - внутреннее сопротивление.

ВАХ ПЭ – нелинейная характеристика

S - крутизна (tg угла наклона ВАХ);

Фильтр – имеет прямоугольную АЧХ;

{

,

,

1) , - крутизна прямого преобразования, где S_nn - крутизна n-ой гармоники.

2) _{Uc = 0}= - выходная проводимость преобразователя (внутренняя).

3) _{Uп = 0}= - входная проводимость преобразователя.

4) _{Uc = 0}= - крутизна обратного преобразования (обратная проводимость).

7.1.2. Параметры преобразователя частоты

1) - коэффициент прямого преобразования,

где Z_нэ = Z_н||Z_in, Z_in = 1/G_i , где G_i – выходная проводимость

2) - коэффициент обратного преобразования,

где Z_сэ =Z_с||Z_вх, Z_{в х}= 1/G_вх .

3) ,

7.1.3. Помехи пч

Типы помех:

1) помеха по зеркальному каналу;

Эта помеха устраняется соответствующим выбором АЧХ преселектора ПРМ (ПРС).

2) помеха по каналу прямого прохождения.

Эта помеха, представляет собой сигнал (паразитный или информативный) на промежуточной частоте. Первый метод борьбы – ставится режекторный фильтр на входе приемника (например, во ВЦ), настроенный на ПЧ.

Второй метод борьбы - запретить использование частот, которые являются промежуточными частотами для большого класса приемников (вещательные, TV).

3) помеха по соседнему каналу: информационный сигнал _с2 находится на небольшой отстройке по частоте от _с1

Избирательности по этому виду помех добиваются обеспечением необходимой избирательности УПЧ или запрещают вещать станции на этой частоте.