Буга Н.Н., Фалько А.И., Чистяков Н.И. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.И.Чистякова (1986) (1095355), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Обозначим ее а,„. Г1ользуясь вольт-амперными характеристиками, можно по- строить зависимость лв„от напряжения из. Затем, применяя ап- проксимацию этой зависимости или графическое изображение ее, можно соответственно рассчитать или построить закон изменения д,„яо времени с частотой гетеродина. Вследствие нелинейности характеристики это изменение несинусоидально и может быть пред- ставлено рялом Фурье: Ывх= Йвхс+ ~~ Ывх з соз й азг й з=з Производная д1,(и„, Е„...)/диз представляет собой дифферен- циальную проводимость внутренней обратной связи д„ в тех же 105 условиях. Как и д„она изменяется с частотой гетеродина и мо- жет быть представлена рядом А»ор = ь»р» р+ ~ йо» ь соз /< в» 1 р=! П роизводная д/,(и„Еь ... )/ди, — крутизна 5 характеристики выходного тока по напряжению на входном электроде, По тем жс причинам з = Зр+ с' 3» соз /г в„й р=! Производная д/,(и„, Еь ...
)/ди,— дифференциальная выходная проводимость прсобразователя д<, которую также можно представить рядом Фурье; Й=Йр+ ч~з Йьсозйв,(. р=! Процессы модуляции сигнала можно считать относительно медленными, а напряжения и, и и„, соответственно квазигармоническими (см. 3 4.1), т. е. и,=У„соз(в,!+<р») и и„р — У,рсоа(в,р!+ +<рпр), частоты вс, впр и фазы <рв <р~р можно здесь полагать постоянными. Прп рассмотрении амплитудной и угловой модуляции эти процессы можно считать медленными. коси н Подставляя значения и, и и„, в (4.2) и заменяя произведе ния инусов косинусами суммарных и разностных аргументов, получаем !', = <,„+д„, „У„соз (в, 1+<у,)+ ~ч~< 0,5 й„~, У, [(/<в„~ р=! -<- в ) 1 ~- <рр[+й»ррр Урр соз (в„р 1+<р„р)+ ~~~ 0,5 йр» У„р х р=! м сох [(А <о„~- в„р) 1 -<- <р„р[; <р= (в+Яр Ур соз (в, !+<р») [- ~ 0,5 ч У соз [(ьв ~ <Р )+Й, У р сох (в„р+<Р„р)+ ~< 0,5Й У соз [/< р=! — <"р) 1~ р.р[.
Найдем амплитуды составляющей 1„, промежуточной частоты /пр в спектРе тока !', и составлЯющей 1, тока частоты сигнала»Р, в спектре тока !',. Чаще всего /„р — — Ц,— /, (обозначим этот случай а); реже /~р — — /» — й/, (случай б). Соответственно /,=А/„— / р или рр /с= <~»+<~пр. Как отмечалось в 5 4.1, применяется преобразование 1-го порядка, когда 1=1.
!06 Искомые составляющие токов 1„= Й, Урр соз (в,р 1+ <р„р) + 0,5 Я„У» соз (в,р 1 ~ <рр); <р = а„р„У, соз (вр 1+ <рр) + 0,5 д„„У„р соз (в, 1 ~ <р„р). Да!я случая а комплексные амплитуды токов 1, Й, У,р+0,5 Я„У, 1,,=д„рУр+05д„ьУ„р, (43а) а для случая б 1„=Й, У +0,5Я„Ув !,=й»,„, У,+05й„„У . (436) В случае а чсрез У', и У*„, обозначены сопряженные комплексные величины; анедеине их отражает тот факт, что фазовые углы во вторых слагаемых правой части (формул 4.3а) имеют знаки, противоположные знакам фазовых углов напряжений О, и О,р, это имеет место в нивертирующем преобразователе, особенность которого была рассмотрена в 3 4.1. В случае б прсобразователь не инвертирует спектр сигнала.
Неинвсртирующнм является также преобразователь в приемникеинфрадние если»пр=/»+/». Поскольку [ О»[ [ О*»[ различие (4.3а) и (4.36) пе связано с различиями амплитуд токов и напряжений. Величину Б.р — — 0.55, называют крутизной преобразования, а величину З„,р — — 0,5 д„, — обратной проводимостью преобразования. Выражения (4.3) позволяют построить расчетную модель преобразователя частоты в виде рис. 4.11. Их можно записать в ином виде: 1=УУ+й У 1 -У У+УУ (4.4) Здесь у э у =Й У<э=Я„,э=05 Я„,„; у;,=5,р— - 0,5 3„.
(4.5) Звездочка означает сопряженные величины в случае инвертиру<ощего преобразователя. Полученные выражения справедливы только для амплитуды и не могут быть использованы для определения мгновенных значений токов и напряжений, поскольку 1, и У, соответству<от процессам, происходящим с одной частотой, а 1.р и У„р с другой. Компонент входного тока О*„,у,! в (4.4) отражает особенность влияния на этот ток выходной цепи преобразователя.
В линейных цепях без преобразования частоты увеличение или уменьшение сопротивления нагрузки непосредственно приводит к уменьшению илн увеличению входного тока. В данном случае прямое влияние исключено, так как в выходной цепи отсутствует напряжение, изменяющееся с частотой входного сигнала. Реакция нагрузки проявляется в результате двух вазимно обратных процессов: !07 у вает разложение в ряд Фурье в этом случае 5, ж 25 «»1я и соответственно 5«1 =5 «»(л.
Как видно из ф 4.3 и рис. 4.4, нри преобразовании 1-го порядка нроисхоляшее одновременно преобразование болес высоких порядков ведет к появлению дополнительных побочных каналов приема. Во избежание этого слелует выбирать режим, при котором гармоники крутизны выше первой отсутствуют, т. е, крутизна изменяется по закону 5=5,+ + 5, соз си,1. Следовательно, же- лательно выбирать электронные «р„г з м -» 'с 'гп р Рис. 4.14 Рис. 4.13 Рис. 4.12 1оа напряжение сигнала с частотой 1, после преобразования вызывает в выходной цепи ток промежуточной частоты (прямое преобразование); сформированное в выходной цепи напряжение промежуточной частоты действует на преобразователь, происходит преобразование частоты и во входной цепи появляется ток с частотой, равной частоте сигнала 1«=Ц, †„р или 1, =Ц„+)„р, Это Явление называется обратным преобразованием частоты.
В большинстве случаев в преобразователях частоты на невзаимных элементах проводимость обратной связи мала, т. е. в эквивалентной схеме на рис. 4,12 5 ..р(У,р« 0,й,„с. 11оэтому влиянием обратного преобразования можно пренебрсчь и считать входнУ1о пРоводимость Равной д»»с, т. е. сРсдней за пеРиод гетсРодина проводимости д.„. Выходная проводимость преобразователя др с, представляющая собой «постоянную составляюшую» произвош1ой 01,1диа, опрелелястся как срелняя за период гетсродипа проволимость дь Сравнение рпс, 4.12 и 3.5 свидетельствует о формальной идентичности лпнсйных моделсй преобразователя частоты и усилителя.
Это позволяет распространить иа преобразователь рассмотренную в гл. 3 теорию резонансного и полосового усилителя путем замены в соответствующих формулах крутизны усилительного элемента 5 (или Ум) крутизной преобразования 5»р (или Ум „„) проволимости У»с (см. рис. 3.5) выходной проводимостью преобразователя д; р (или У„„,). В частности, для коэффициента усиления преобразователи с полосовым фильтром получим формулу К= =5«ргппрКф, аналогичную (3.95).
Обычно крутизна преобразования 5„, меньше крутизны в усилительном режиме, и поэчоиу усиление преобразователя меньн1е усиления усилителя без преобразования. Чем вьпнс порядок преобразования 7г, тем меньше (за исключением особого случая, см, далее) крутизна преобразования. Поэтому преобразование на гармониках используется редко. Поводом для его применения может быть понижение частот гетеродина.
Дсйствитсльно, пРи 1«р=),— Ц„частота гетеРолина должна быть выбрана равной 1,= (1с — 1»р)1й. Понижение частоты облегчает условия самовозбуждения в гстсролине, позволяет применить более дешевые электронпыс приборы н повысить стабильность частоты. Для оценки соотношения крутизны преобразования и крутизны в усилительном ремснме рассмотрим рис. 4.13, гле изображен примерный вид зависимости крутизны электронного прибора от напряжения и, в цепи гетеродина (рис. 4.11). В простейшем случае совмешения этой цепи со входной цепью, как, например, в преобразователях типа, показанных на рис.
4.8, будет иметь место зависимость 5 от иь Будем рассматривать преобразование 1-го порядка, при котором 5,»=0,55ь где 5~ —. амплитуда первой гармоники переменной составлявшей крутизны. Из рис. 4.!Зря видно, что 5~ 0,5(5,„— '5 ы) и поэтому 5»р 0,25(5т»» 5,чп), тогда как в усилительном режиме можно использовать 5=5 си Следовательноо, 5,» « 5 .. Чтобы увеличить крутизну преобразования, требуется увеличить напряжение гетеродина и так выбрать рабочую точку, чтобы получить 5„ч,-0, как показано на рис. 4.13б.
При этом 5„рж =0,255 „, т. е, коэффициент усиления в режиме преобразования рримсрно в 4 раза мсньшс, чем в усилительном режиме. Если значительно увеличить напряжсние гстероднна, как показано иа рис, 4.13,в, то крутизна изменяется приблизительно по пря- мо гольному закону. Как показы- Гете- ледие Гете- едие Гете- приборы, у которых зависимость крутизны от напряжения имеет широкий участок, близкий к прямолинейном и по а теродина напряжение, не выхо 4 порядка частота ОснОВЕОГО ка В случае преобразования 2-го по я Г.= Г,+Г.г илн 1,=2)г †)„ (рис. 4.3), а частота зеркальногп ами удут о а канала преобразования 1-го -го поРЯдка 1,— (лг и 1,+1.„а также каналы преобразования 3-го по ядка 31 — 1' 31',+1яг. Каналы 4-го и более олее высоких порядков обнаруживаются у щ го выбора режима преобразователя можно увеличить крутизну преобразования 2-го порядка.
Это получар арактеристика электронного прибора подо на изображенной на рис. 4.14 штриховой линией. И . 4.14 й. з рис. ни е в законе изменения крутизны (сплошна ) я линия) домиру т вторая гармоника и, следовательно, п еобла ает б зование 2-го порядка. 4.6. БАЛАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ На основе диффе ен фф р циального усилителя типа показанного на рис. 3.36 можно построить преобразователь частоты, упрощенп яжеиие на т ан ная схема которого представлена на ис. 4,15,а.
К р ение на транзисторы УТ1 и ТУ2 подано в этом случае че ез у у ки индуктивности контура, настроенного иа учае через частоту 1„2. Входной контур, настроенный на частоту преобразуемого сигнала, включен между базами транзисторов УТ~ и УТ2, поэтому преобразуемое напряжение на этих транзисторах оказывается в противофазе. Напряжение гетеродина с часто " 1', данное на баз т анзи а тотой 1„, по- а у транзистора УТз, действует на базы транзисторов ~ и УТ, с одинаковой фазой. Уменьшение или увеличение тока УТз влечет соответствующее изменение токов УТ и УТ ков ~ и 2, а следокрутизны с частотой гетеродина. Поэтому при одновременном действии напряжения сигнала будет происходить преобразование частоты.
Поск в п отив скольку напряжение сигнала подается на базы УТ УТ р тивофазе, составляющие тока промегкуточной частоты ),р —— г ус или уер (с ~г будут также взаимно противоположны по фазе. Эти токи в выходном контуре направлены встречно, поэтому составляющие промежуточной частоты складываются. Токи с частотой гетеродина, имеющие в обоих транзисторах одинаковые фазы, взаимно компенсируются и не создают напряжени я в выход ств ют н Рассмотренный преобразователь называется баланс . С ным. ущеп ин и у н другие варианты балансных преобразователей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
