39. Преобразование частоты сигнала.

Для преобразования частоты в общем случае, очевидно, необходимо перемножить два колебания: основное (преобразуемого сигнала) и вспомогательное (гетородинное). Эту операцию можно осуществить различными способами с помощью нелинейных или параметрических цепей. Для этого, например, можно подать эти два напряжения на один и тот же электрод нелинейного элемента и выделить на выходе последнего составляющие суммарной или резонансной частоты – этот способ рассмотрен нами выше в разделе 4.4, посвященном анализу воздействия бигармонического сигнала на нелинейный элемент. Другой подход состоит в том, что преобразуемое колебание подается на элемент, коэффициент передачи или крутизна которого изменяется под воздействием гетеродинного напряжения, и из выходного колебания также выделяются составляющие суммарной или резонансной частоты.

Остановимся подробнее на втором случае и покажем, что изменяя крутизну элемента с частотой гетеродинного напряжения, можно осуществить преобразование частоты сигнала. Положим, что крутизна этого элемента является функцией времени и изменяется с частотой гетеродинного напряжения по закону (4.15)

При этом отметим, что выражение (4.15) не содержит членов, являющихся гармониками гетеродинного напряжения.

Подача гармонического напряжения сигнала вида (4.16)

приводит к тому, что переменная составляющая выходного тока выразится как

.

(4.17)

Формулу (4.17) можно переписать в виде (4.18)

Если колебательный контур, включенный на выходе преобразователя настроен на резонансную частоту, равную промежуточной частоте f_п, (4.19)

Или (4.20)

то напряжение на этом контуре будет пропорционально току, равному слагаемому с разностной частотой _г–_с.

Для оценки эффективности работы преобразователя вводят количественную характеристику – крутизну преобразования S_пр, равную отношению амплитуды тока промежуточной частоты к амплитуде напряжения сигнала. Таким образом (4.21)

Из выражения (4.18) следует, что (4.22)

т . е. крутизна преобразования равна половине амплитуды дифференциальной крутизны параметрического элемента.

На рис.4.10 приведена схема простого транзисторного преобразователя частоты. Транзистор VT включен по схеме с общим эмиттером (ОЭ). Напряжение U_г гетеродина вводится в цепь эмиттера, в результате чего периодически с частотой гетеродина f_г меняется крутизна S(t) транзистора. Входной сигнал U_c подается в цепь базы. Выходной колебательный контур с частичным включением настроен на частоту f_п.

40. Амплитудная модуляция.

Для выяснения основных особенностей АМ рассмотрим модуляцию несущего гармонического колебания с частотой ₀, изменяющегося по закону (4.24)

простым гармоническим сигналом с частотой  (рис. 4.11 а, б) (4.25), положив для простоты начальную фазу обоих сигналов равной 0. В этом случае амплитуду несущих модулированных колебаний , очевидно, можно представить в вид (4.26), где U₀=const, а U(t)=kS_c(t) – приращение амплитуды, прямо пропорциональное величине напряжения сигнала сообщения, изменяющегося в соответствии с формулой (4.25). Здесь k – коэффициент пропорциональности. Подставив соотношение (4.25) в выражение (4.26), получим

(4.27). Обозначив коэффициент kU_m c/U₀ при через m, выражение (4.27) можно переписать в виде (4.28)

Подставив выражение (4.28) в соотношение (4.24), получим S_AM(t) (4.29)

Выражение (4.29) показывает, что при АМ амплитуда высокочастотного колебания изменяется по закону модулирующего сигнала (риc.4.11 в). Величина m называется коэффициентом модуляции или глубиной модуляции. Учитывая, что 0 cost 1, коэффициент m может быть выражен через наибольшее и наименьшее значения амплитуды модулированных колебаний U_{mн макс} и U_mн мин следующим образом (4.30)

Измерение коэффициента глубины модуляции, изменяющегося в соответствии с выражением (4.30), удобно проводить с помощью осциллографа по двойной амплитуде А и В (рис. 4.11 в). Тогда

0<m<1 или

(4.31)

Х арактерная величина коэффициента глубины модуляции m на практике составляет в среднем (30  80) %. Анализ АМ сигналов и наладку радиоприемной аппаратуры обычно проводят при величине m=30%. АМ сигналы получают с использованием нелинейного элемента, которым может являться, в частности, транзистор. В этом случае применяют базовую или эмиттерную модуляцию. Проанализируем работу схемы базовой модуляции на биполярном транзисторе, представленную на рис. 4.12.