Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007) (1095358), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Преобразование на первой гармонике частоты гетеродина )'„пропорционально 6,',н на частотах входного сигнала)'„— ).р и 1„'+1;р. ПРеобРазование на второй гармонике гетеродина 2~ пропорционально б~>,~ на частотах 2)'„-~„'р и 27„+г';„и т.д. Следовательно, частотная харак- Преобразователи частоты и параметрические усилители 139 2А, ус А А Рис. 4.В теристика имеет несколько максимумов (К 2, 3, ...). Чем выше порядок преобразования, тем, как правило, меньше крутизна преобразования и, значит, коэффициент усиления.
В полосу пропускания фильтра на выходе преобразователя попадают продукты преобразования колебаний всех каналов. Один из этих каналов является основным, остальные — побочными. мец~ающими. Например, если основным выбран канал 2 с частотой )л то побочным будет канал 3.
который являешься как бы зеркальным отражением основного канала, поэтому он называется зеркальным (или симметричным), его частота/, отличается от частоты основного канала на 2/;,. Если в качестве основного прина~ канал 3, то зеркальным является канал 2. Усиление преобразователя по основному и зеркальному каналам одинаково. Поэтому его влияние на избирательность приемника наиболее существенно. Колебания с частотами побочных каналов должны быть подавлены до ПЧ, т.е. в првселекторе (его характеристика показана штриховой линией на рис. 4.5). Подавление зеркального канала облегчается при более высокой промежуточной частоте.
Однако высокую избирательность по соседнему каналу и устойчивое усиление легче получить при более низкой промежуточной частоте. Разрешение этого противоречия возможно при двойном или тройном преобразовании частоты. Схема двойного преобразования частоты изображена на рис. 4.6. Принимаемый сигнал с частотой Г, последовательно преобразуется в первом и втором преобразователях частоты. Относительно высокая первая проме>куточная частота позволяе~ осуществить необходимое ослабление зеркального канала в преселекторе фильтром Фь Преобразованный сигнал на частоте г'„е, выделяется фильтром Ф, в тракте первой промежуточной частот и затем еще раз понижается преобразователем ПЧ . Сравнительно низкая вторая проме>куточная час~о~а облегчает формирование требуемой резонансной характеристики и полосы пропускания тракта (е фильтром Ф>.
ГЛАВД4 140 па пч. пч, Ф, Рис. 4.6 Особенность двойного преобразования состоит в появлении второго зеркального канала~. =à — 2);рз отстоящего от )„'р1 на 2Г . и расположенного симметрично относительно частоты второго гетеродина Д (рис.
4.7). В преселекторе второй зеркальный канал существенно не ослабляется, так как вторая промежуточная частота/„рз относительно низкая и7; расположена достаточно близко к частоте принимаемого сигнала. На выходе первого ПЧ частотами преобразуется в частотуД— Х2 1» Ус 2)прз) = /пр1+ 2)прэ =7п р КОтОрая дОЛжНа бЫтЬ ПОдаВ- лена в тракте первой промежуточной частоты фильтром Ф., который для э~ого, в основном, и предназначен. В инфрадинах (см.
З' 1.4) применяется преобразование частоты, при котором первая промежуточная частота Д„выбирается выше максимальной частоты сигнала. Во втором преобразователе Г„~ преобразуешься в 7ип и выделяется фильтром Ф,. Второй зеркальный канал подавляется в фильтре Фь Так как частота7",,р~ высокая, то для понижения ее до требуемого значения одного преобразователя ПЧ, может оказаться недостаточно, поэтому в инфра- дине может потребоваться третий ПЧ, не показанный на рис. 4.б. Соответственно добавится третий зеркальный канал, подавление которого должен обеспечить фильтр Ф,. Преимущество инфрадина состоит в упрощении преселектора (фильтра Ф,).
В приемнике с переменной настройкой в широком диапазоне частот этот фильтр неяселателен, так как он требует плавной настройки в поддиапазоне и переключения катушек для Резонансные характеристики 7п1 г !пр 1пр~ .1П Апр 1п Рис. 4.7 Преобразователи частоты и параметрические усилители 141 смены поддиапазонов. Механический переключатель сложен в производстве, ненаде>кен, не допускает миниатюризацию. Сенсорные переключатели также сложны и недостаточно надежны. При /„'и > /;„,„„побочный канал приема на промежуточной частоте находи~ся вне диапазона частот приемника. За верхней границей этого диапазона расположена и частота зеркального канала.
При /„, = /т+ / м она лежит в пределах от /; „„„+ 2/ р, до /; и„, + 2/ и. Это позволяет использовать в качестве фильтра Ф, неперестраиваемый ФНЧ, пропускающий на вход ПЧ, весь спектр с частотами ниже /т»а. Еще одно важное преимущество инфрадина состоит в значительном уменьшении коэффициента перекрытия по частоте первого гетеродина, что позволяет исключить переключение поддиапазонов первого гетеродина и, следовательно, упростить конструкцию. Отсутствие переключателей поддиапазонов существенно уменьшает время настройки приемника на принимаемую частоту, что важно в автоматизированных и адаптивных системах связи. Однако при использовании широкополосных преселекторов резко возрастают требования к линейности УТ, что необходимо для уменьшения нелинейного взаимодействия сигнала с помехами.
Частотная характеристика ПЧ, приведенная на рис. 4.5, имеет место при малых уровнях входного сигнала, когда нелинейность по сигналу не проявляется. При больших уровнях входного сигнала нелинейность смесителя по отношению к сигналу приводит к увеличению числа побочных каналов приема. В этом случае промежуточная час~о~а образуйся в виде комбинации /„=/г/;ч: л/,, где /г и и = 1, 2, .... При и = 1 имеет место линейное по сигналу преобразование частоты.
Частоты побочных каналов приема определяются формулой / = /г//л ч-/'„„/л. Например, при lг= л = 2 создаются два побочных канала так называемой полузеркальной частоты /„,= /„й 0,5/',„,=./;.й 0,5/е. Они образуются при прямом преобразовании по вторым гармоникам ~ 2/и — 2/; ~ =/;р. Полузеркальный канал /ч,=/„:+ 0,5/е при /,'>/т или /„,=/; — 0,5/„'„при /„<Г очень близок к частоте полезного сигнала /;., в 4 раза ближе зеркального канала и его очень труд>ю отфильтровать.
Из-за дополнительных побочных каналов появляются интерферснционные искажения в виде свистов не только на промежуточной частоте, но и на гармониках и субгармониках /;р, а также на частотах, отстоящих от /; на ч-0,5/;„„чэгте/3 и тэь 4.4. ШУМЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ Преобразователь является одним из первых каскадов приемника.
поэтому его шумы могут существенно влиять на общий ко- 142 ГЛАВА 4 эффициент шума и, следовательно, на реальную чувствительность РПрУ. Причины шумов преобразователя те же, что и в других каскадах, они известны из курса электронных приборов и кратко рассмотрены в гл.
1. Для определения коэффициента шума ПЧ на не- взаимном элементе можно использовать эквиваЛентную шумовую схему, подобную приведенной на рис. 3.16, и полученные на ее основе соотношения. При этом параметры смесительных каскадов должны соответствовать режиму преобразования. Если избирательность преселектора на частотах побочных каналов недостаточно велика, то части спектра, совпадающие с побочными каналами, после преобразования попадут в полосу пропускания тракта промежуточной частоты и общий шум на выходе возрастет., Это повышение уровня шума можно оценить эквивалентным увеличением эффективной шумовой полосы приемника.
Основное влияние на увеличение шума оказывает зеркальный канач, но если избирательность по зеркальному каналу не менее 10 дБ, то его влиянием можно пренебречь. При расчетах часто полагают, что коэффициент шума транзисторных ПЧ в 1,5...2 раза превышает коэффициент шума усилительных каскадов, работающих на тех же транзисторах. Современные транзисторные преобразователи СВЧ имеют шумовую температуру порядка 1000...! 500 К. В диодном ПЧ флуктуационные процессы вызываются теми >ке причинами, что и в транзисторном, но вследствие взаимности преобразовательно~о элемента они приобретают более сложный характер.
Шумовой ток диода содержит небольшую тепловую составляющую, но в основном определяется дробовыми флуктуациями носителей через»-л-переход. Этот ток создает напряжение во входной и выходной цепях смесителя. Кроме того, входная и выходная цепи имеют компоненты токов тепловых шумов, средний квадрат которых соответствует формуле (1.4), т.е. ! = 4ИП Б,. где 6, — эквивалентная резонансная проводимость соответственно входного или выходного контура. Шум ВЦ в результате прямого преобразования создает напряжение проме>куточной частоты на выходе и добавляется к выходным шумам контура и диода.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
