Фомин Н.Н., Буга Н.Н., Головин О.В. и др. Радиоприемные устройства. Под ред. Н.Н.Фомина (2007) (1095358), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Этот шум вследствие обратного преобразования переносится в полосу частот сигнала и создает соответствующее напря>кение на входном контуре, которое затем в результате прямого преобразования переносится обратно в полосу пропускания УПЧ, что увеличивает шумы диодного преобразователя. Помимо рассмотренных, в преобразователях СВЧ существуют шумы гетеродина, имеющие широкий спектр. Мешающее действие оказывают составляющие вблизи частоты сигнала и зеркаль- Преобразователи частоты и параметрические усилители 143 ного канала, которые в результате преобразования попадают в полосу пропускания тракта промежуточной частоты.
На сантиметровых и миллиметровых волнах шумы гетеродина могут приводить к увеличению коэффициента шума преобразователя в 2 и более раз. Эффективной мерой уменьшения шумов гетеродина является применение балансных ПЧ. Коэффициент шума линейного тракта приемника с преобразователем можно определить по формуле (1.7), в которой под Шь Ш, и Шр следует понимать коэффициенты шума соответственно преселектора (Шпр„), ПЧ (Ш,м) и УПЧ (Шупч): р чррс оч р ПЧ чич где К, „„,.„„„, — коэффициент передачи мощности преселектора; Крл ~ „„„— коэффициент передачи мощности Пь!. Если преселектор состоит только из ВЦ без УРЧ, то Кр„р,,< 1, поэтому сильнее сказь ваются шумы преобразователя.
У диодных ПЧ Крпч < 1, поэтому на коэффициент шума приемника заметное влияние моркет оказать шум УПЧ. Его первые каскады должны быть малошумящими. 4.5. ТРАНЗИСТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ Для преобразования частоты используют как ПТ. так и БТ. В них преобразование происходит вследствие изменения крутизны характеристики прямой передачи под действием напряжения гете- родина.
Возможны различные варианты схем подачи напряжения сипила и гетеродина на смесительные элементы. На рис. 4.о привелены схемы преобразователей с отдельным гетеродином на ПТ и БТ. В первой схеме напряжение сигнала подано в цепь затвора, а напргокенис гетсродина — в цепь истока. По сигналу получается схема с ОИ, а для гетеродина — схема с ОЗ. Во второй схеме напря- кчр С 3 Рис.
4.8 ГЛАВА 4 144 » рпр Рис. 4.9 >кение сигнаяа подае~ся в цепь базы, а напряжение гетеродина— в цепь змиттера. Этим достигается хорошая развязка цепей сигнала и гетсродина. 31учшая развязка между сигнальной и гетеродинной цепями достигас~ся в схеме на двузатворном ПТ (рис. 4.9), так как напряжения сигнала и гстсродина подаются на разные затворы. В этой схеме преобразование частоты происходит потому, что при изменении напряжения на гетеродинном затворе изменяется крутизна сток-затворной характеристики по сигнальному затвору.
Хорошая развязка цепей сигнала и гетеродина и высокая устойчивость против самовозбу>кдения в широком диапазоне частот достигаются в каскодных смесителях. На рис. 4.10 приведен вариант схемы, в которой напряжения сигнала н гетеродина подаются на базы разных транзисторов. По сигналу получается каскодная схема ОЭ вЂ” ОЬ, обеспечивающая высокую устойчивость. 4р Кир С Рис. 4.10 145 Преобразователи частоты и параметрические усилители Преобразование частоты происходит вследствие изменения крутизны характеристики второго транзистора. Аналогично можно построить каскодный смеситель на ПТ. Усилительный прибор — транзистор можно использовать одновременно и для генерирования колебаний.
В этом случае преобразователь называется гелерируюирмт (автодплнььм). Но оптимальные режимы для генерирования и преобразования частоты неодинаковы. Стабильность частоты генерации получается низкой, поэтому такие ПЧ можно использовать только в недорогих приемниках невысокого класса. Наибольшее распространение получили ПЧ с отдельным гетеродином. Режим по постоянному току смесителей выбирают так, чтобы работать на нелинейном участке ВАХ прямой передачи и по возмомсности использовать участок с линейным изменением крутизны этой характеристики (рис.
4.11). Из рис. 4.11, и амплитуда первой гармоники крутизны б>~ м и> = 0,5 (д>пк„,— д>пк;„), а крутизна преобразования по первой гармонике согласно (4,19) 6 ы,= 0,56 ~>м 0,25 (д>м,„,— д>пкк). В режиме усиления можно принять условие д>, =д>пк„о следовательно, крутизна в режиме преобразования меньше крутизны в режиме усиления. Аналитический расчет параметров ПЧ на БТ возможен с использованием экспоненциальной аппроксимации характеристик. Например, характеристика >э= у(ию) хорошо аппроксимируется экспонентой авэ >э =1(с 'э — 1), (4.29) где 1с и Ь вЂ” параметры экспоненты, которые определяются из реальных характеристик транзистора. Учитывая >к = Ь~с1э и (4.29), определяем крутизну Рис.
4.11 ГЛАВА 4 146 К» = — = 1»м = 1>»БЬ>о е ">>Г 11~~ Б Бэ (4.30) диьэ НиБЭ Здесь ивэ= Б>ББ ь У,соз а>БК (>Бр — исходное напРЯжение на базе в рабочей точке. Разлагая (4.30) в ряд Фурье, получаем д» =Икр .Ур(ЬУ„)+2ЯЯ„(Ь(Г,)сового>,1, (431) >=> Р>>Бр В этом выРа>кении 1к,= Ь»Ар= Ь»Б>ре "— ток коллектоРа в рабочей точке;,Гр(Ь(>,.) и.ЦЬБ>„) — модули функций Бесселя мнимого аргумента первого рода нулевого и 1р-го порядков. Из (4.31) находим среднее значение крутизны и крутизну преобразования; а.",> = Ы~,.~,(Ьи,); 6 >„р = 0,56(~>~ = ЫкрЛБ(ЬЦ.).
(4.32) Входные и выходные сопротивления транзисторов в режиме прсобразования приблизительно в 1,5...2 раза больше, чем в ре>киме усиления, а входные и выходные емкости в режиме усиления и преобразования фактически одинаковы. У ПТ сток-затворная характеристика квадратична, поэтому зависимость крутизны этой характеристики д» от (>зи линейна (рис. 4.11, б).
Исходное смещение на затворе Узр берут равным половине напря>кения отсечки (>зр= 0,5(l„, и амплитуду напряжения гетеродина У„равной> (>зр, чтобы полностью использовать линейный участок изменения крутизны и не заходить в область появления токов затвора. При этом амплитуда первой гармоники крутизны б»' = 0,5д»„,„,= 6„, где Ỡ— крутизна в рабочей точке. Кру- 1 П >О> >О> тизна преобразования 0>ь„= 0,5ь (>"= 0,50,"».
Как видим, крутизна преобразования 6>„р в 2 раза меньше крутизны в режиме усиления 6, при том же напря>кении смещения на за~воре (>зв В рассмот>о> ренном режиме без отсечки амплитуды высших гармоник крутизны 6., 6» и т.д, равны нулю, следовательно, будет ~олько два >» побочных канала приема: зеркальный и прямого прохождения. В интегральном исполнении ПЧ часто выполняют по балансной или двойной балансной схеме.
Для балансных преобразователей используют дифференциальные каскады (рис. 4.12). Коллекторное напра>кение на смесительные транзисторы НТ, и НТ. подано через среднюю точку катушки индуктивности выходного резонансного контура, настроенного на промежуточную частоту. Токи >, и >> транзисторов НТ, и НТ> через выходной контур текут встречно, и выходное напря>кение пропорционально их разности. Напря>кение гетеродина на смесительные транзисторы 147 Преобразователи частоты и параметрические усилители лс Рис. 4.12 подано через транзистор 'ЧТ> синфазно.
Поэтому токи >', и >з с частотой гетеродина, его гармоник и составляющие токов шумов гетеродина, имеющие в обоих транзисторах одинаковые фазы, взаимно компенсируются и не создают напряжения в выходных цепях. Под действием напряжения гетеродина меняется крутизна характеристики каждого из транзисторов ЧТ, и Ъ'Тз. Напряжение сигнала действует на транзисторы смесителя противофазно, поэтому составляющие тока проме>куточной частоты также противофазны. Эти токи в выходном контуре текут встречно, поэтому составляющие промежуточной частоты складываются.
В балансном преобразователе, как и в балансном усилителе, происходит компенсация четных гармоник преобразуемого сигнала. В частности, в балансном преобразователе компенсируются помехи с частотами полузеркальных каналов Г., = Г„ч'- 0,5л„. Балансная схема является аналоговым перемножителем напряжений. построенным по методу переменной крутизны. т.е. на основе зависимости крутизны транзистора от тока эмизтера.
Такая схема не балансна по одному из напряжений, одно из них проходит на выход. Схема двойного балансного смесителя для напряжений сигнала и гетеродина приведена на рис. 4.13. Смеситель построен на основе трех дифференциальных транзисторных пар. Напра>кение и, подано на транзисторные пары ЧТл 'у'Т> и ЧТ>, ЧТ,, крутизна характеристик которых меняется под дей- ГЛЛВЛ4 14В Рис. 443 ствием напряжения и, с помощью транзисторов Ъ'Т> и УТы На транзисторы каждой пары напряжение сигнала подается противофазно, а напра>кение гетеродина — синфазна на оба транзистора одной пары, но противофазно для разных пар.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
