Надольский А.Н. Теоретические основы радиотехники (2005), страница 39

8.43,а отсутствуют составляющие с частотами, равными 0,  г , 2 0 , 2 г , что упрощает решение задачи получения выходного сигнала необходимой частоты. Тем не ме-нее к выходу такого преобразователя также необходимо подключать избирательную систему с целью фильтрации сигнала с требуемой частотой.Балансный преобразователь рис. 8.43,б представляет собой схему, совмещающую два балансных преобразователя. На диоды различных ветвей подаются напряжения сигнала и гетеродина с различными фазами.

Работа такого преобразователя поясняется следующими формулами:uвых (t )  u1 (t )  u2 (t )  u3 (t )  u 4 (t )  [i1 (t )  i2 (t )  i3 (t )  i4 (t )]R ,(8.6)22где i1 (t )  a0  a1uвх (t )  a1uг (t )  a2 uвх (t )  a2 uг (t )  2a2 uвх (t )uг (t ) ;2i2 (t )  a0  a1uвх (t )  a1uг (t )  a2 uвх(t )  a2 uг2 (t )  2a2 uвх (t )uг (t ) ;2i3 (t )  a0  a1uвх (t )  a1uг (t )  a2 uвх(t )  a2 uг2 (t )  2a2 uвх (t )uг (t ) ;2i4 (t )  a0  a1uвх (t )  a1uг (t )  a2 uвх(t )  a2 uг2 (t )  2a2 uвх (t )uг (t ) .Подставляя выражения для i1 (t ) , i2 (t ) , i3 (t ) и i4 (t ) в формулу (8.6), получаемuвых (t )  8a2uвх (t )uг (t )R .uвых (t )  {4a 2U (t )U г cos[( 0   г )t   (t )   г ]  4 a 2U ( t )U г cos[(  0   г ) t   ( t )   г ]} R .На выходе преобразователя рис. 8.44,б отсутствует составляющая с частотойсигнала  0 (составляющие с частотами 0,  г , 2 0 , 2 г также отсутствуют).Фильтр на выходе такого преобразователя должен выделить одну составляющую из двух.б.

Транзисторные преобразователи частотыВ приемных каналах радиотехнических систем широко используются преобразователи частоты на транзисторах. При этом различают схемы преобразователей, в которых функции смесителя и гетеродина совмещены, и схемы преобразователей с подачей сигнала гетеродина извне. Более стабильную работуобеспечивает последний класс преобразователей.По способу включения транзисторов различают:1. Преобразователи с включением транзистора по схеме с общим эмиттером и по схеме с общей базой.Преобразователи с общим эмиттером используются чаще, т.к. имеют лучшие шумовые характеристики и больший коэффициент усиления по напряжению.

Напряжение гетеродина может быть подано в цепь базы или в цепь эмиттера. В первом случае достигается больший коэффициент усиления, во второмслучае – лучшая стабильность коэффициента усиления и хорошая развязка между сигнальным и гетеродинным контурами.2. Преобразователи на усилителях с каскодным включением транзисторов.3. Преобразователи на дифференциальном усилителе.4. Преобразователи на полевых транзисторах (с одним и двумя затворами).Основные свойства и характеристики последних трех групп преобразователей определяются свойствами усилителей, на основе которых они построены.На рис. 8.44 приведены схемы преобразователей частоты на плоскостныхтранзисторах.В схеме рис. 8.44,а напряжение сигнала подается в цепь базы транзистора,напряжение гетеродина – на эмиттер. Контур в цепи коллектора настроен напромежуточную частоту.

Сопротивления R1 и R2 обеспечивают необходимыйрежим работы усилителя (положение рабочей точки), сопротивление Rэ и емкость C э – термостабилизацию положения рабочей точки. Преобразование частоты осуществляется за счет изменения с частотой сигнала гетеродина коэффициента передачи усилительного каскада (крутизны ВАХ транзистора).Рис. 8.44. Схемы преобразователей частоты на плоскостных транзисторахТранзисторный преобразователь частоты, изображенный на рис. 8.44,б, построен с использованием дифференциального усилителя. На его вход подаетсяпреобразуемый сигнал, а на базу транзистора VT3 генератора стабильного токаподается сигнал гетеродина.

Коэффициент усиления и коэффициент шума таких преобразователей примерно равны соответствующим коэффициентам усилительного каскада.Схемы преобразователей частоты на полевых транзисторах приведены нарис. 8.45,а – схема с совмещенным гетеродином и рис. 8.45,б – схема с использованием полевого транзистора с двумя изолированными затворами.Рис. 8.45. Схемы преобразователей частоты на полевых транзисторахНа рис. 8.45,а полевой транзистор с затвором в виде p-n-перехода выполняет роль смесителя и гетеродина одновременно. Сигнал uвх (t ) поступает на затвор транзистора.

Напряжение гетеродина uг (t ) с части гетеродинного контураLг Cг подается в цепь истока транзистора. Необходимый режим транзистораобеспечивается соответствующим выбором рабочей точки с помощью цепи автоматического смещения R2C2 . Резистор R1 в цепи затвора обеспечивает стекание зарядов, скапливающихся на затворе.

Нагрузка преобразователя – полосовой фильтр, настроенный на необходимую комбинационную частоту стокового тока. Так как входное и выходное сопротивления полевого транзистора довольно велики, то входной контур к затвору и контур полосового фильтра к стоку подключаются полностью.В схеме транзисторного преобразователя частоты на полевом транзисторе сдвумя изолированными затворами (рис. 8.45,б) оба затвора используются в качестве управляющих электродов. По существу транзистор работает под воздействием суммы двух напряжений. Напряжение uвх (t ) создается преобразуемымсигналом, подаваемым на первый затвор, а напряжение uг (t ) – сигналом гетеродина, подаваемым на второй затвор.

Колебательный контур, настроенный наразностную частоту, подключен к стоку транзистора. Достоинством этой схемыявляется незначительная емкостная связь между цепью подачи преобразуемогосигнала и контуром сигнала гетеродина. При наличии такой связи возможен захват сигналом частоты колебаний гетеродина. При этом частота сигнала гетеродина становится равной частоте преобразуемого сигнала, вследствие чегопреобразования частоты происходить не будет.Преобразование частоты можно осуществить также с помощью параметрических цепей. В таких цепях напряжение гетеродина подается на нелинейнуюемкость (варикап), величина которой изменяется по закону гетеродинного напряжения.ЗАКЛЮЧЕНИЕСовременное состояние радиотехники характеризуется интенсивным развитием методов и средств обработки сигналов, широким использованием достижений цифровых и информационных технологий.

В то же время нельзя абсолютизировать изменчивость базовых фрагментов общей теории радиотехники,положенных в основу методов решения задач анализа и синтеза современныхрадиотехнических и информационных систем. Как знания и свободная ориентация во множестве математических аксиом позволяют приходить к новым выводам и результатам, так и знания основополагающих концепций в области моделирования сигналов, методов и технических средств их обработки позволяютлегко разобраться в новых, пусть даже на первый взгляд очень сложных технологиях. Только при наличии таких знаний исследователь или проектировщикможет рассчитывать на практическую результативность известного принципа"know-how" (знаю, как).Вне рамок данной книги остались многие вопросы, непосредственно связанные с "детерминированной" радиотехникой.

Прежде всего это вопросы генерирования сигналов, дискретной и цифровой фильтрации, методов анализа ипостроения параметрических и оптоэлектронных устройств. Особого вниманияи отдельного обсуждения заслуживают проблемы статистической радиотехники, решение которых немыслимо без широкого кругозора в области методованализа случайных сигналов и их преобразований, методов решения классических задач оптимальной обработки сигналов при их обнаружении и измерении.В последующем планируется издание учебного пособия, посвященногорассмотрению этих проблем с учетом новых теоретических и практических результатов.ЛИТЕРАТУРА1.

Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. –М.: Радио и связь, 1986.2. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. – М.:Высш. шк., 2000.3. Радиотехнические цепи и сигналы/ Д.В.Васильев, М.Р.Витоль, Ю.Н. Горшенков и др.; / Под ред. А.К.Самойло. – М. Радио и связь, 1990.4. Нефедов В.И. Основы радиоэлектроники и связи: Учебник для вузов. – М.:Высш. шк., 2002.5. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. – СПб.: 2003.6. Иванов М.Т., Сергиенко А.Б., Ушаков В.Н. Теоретические основы радиотехники. Учеб. пособие для вузов.

– М.: Высш. шк., 2002.7. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. – М.: Радио и связь, 1990.8. Быстров Ю.А., Мироненко И.Г. Электронные цепи и устройства. – М.:Высш. шк., 1989.9. Каяцкас А.А. Основы радиоэлектроники. – М:. Высш. шк., 1988.10. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженерови учащихся ВТУЗ. – М.: Наука, 1986.11. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. – М.: Радиои связь, 1989.12. Гусев В.Г., Гусев Ю.М.

Электроника. – М.: Высш. шк., 1991.Св. план 2004, поз. 81Учебное изданиеНадольский Анатолий НиколаевичТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИУчебное пособиедля студентов специальностей«Радиотехника», «Радиоинформатика» и«Радиотехнические системы» всех форм обученияРедактор Т.Н. КрюковаКорректор Т.П. АндрейченкоКомпьютерная верстка В.М. ЗадоляПодписано в печать 10.10.2005.Гарнитура «Таймс».Уч.-изд. л. 13,8.Формат 60х84 1/16.Печать ризографическая.Тираж 400 экз.Бумага офсетная.Усл. печ.

л. 13,6.Заказ 261.Издатель и полиграфическое исполнение: Учреждение образования«Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»Лицензия на осуществление издательской деятельности №02330/0056964 от 01.04.2004.Лицензия на осуществление полиграфической деятельности №02330/0131518 от 30.04.2004.220013, Минск, П. Бровки, 6.