Минаев Е.И. - Основы радиоэлектронники (1266569), страница 85
Текст из файла (страница 85)
Я~!$~ ртаеяияхяая Фияыпр сасредотаиея «аа сеяетчии Рис. 17ДЗ. Схема транзисторного преобразователя частоты 42В Как следует из рис. 17.47, где приведена зависимость крутизны лампы от напряжения на сетке, на которую подается гетеродинное напряжение, прн сннусоидальном изменении крутизны значение 5 ~ может быть порядка 5„при атом 5с=5т„12, а максимальная крутизна преобразования 5ар = 5т ~ 72 5так(4.
(17.48) 17ЛЗ. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЪ| НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ С ДВУМЯ ЗАТВОРАМИ В преобразователе частоты на полевом транзисторе с двумя изолированными затворами, схема которого приведена па рис. 17.49, в отличие от схемы на рис. 17.48, гетеродипное напряжение подается от отдельного гетеродина, т. е. генерируется другим активным прибором. В литературе преобразователи частоты с отдельным гетеродином часто называют смесителями, понимая под преобразователями лишь преобразователи без отдельного гетеродина, например преобразователь, показанный на рис. 17.48.
Конечно, такое различие чисто условно и мало оправданно. В преобразователе на полевом транзисторе (рнс. 17.49) сигнальное напряжение подается на первый, а гетеродинпое — па второй затворы. Преимуществом такой схемы является меньшая емкостная связь между контурами сигнала и гетеродина. Эта связь нежелательна: во-первых, она затрудняет настройку контуров; вовторых, может привести к захвату частоты (синхрбнизации) колебаний гетеродина сигналом. При захвате частота гетеродина равна частоте сигнала и преобразования частоты в промежуточную пе происходит, что ведет к пропаданию сигнала в усилителе промежуточной частоты.
Известно, что относительная полоса захвата б)/),=(7 /(l „ '(17.51) где Л) — абсолютная расстройка между контурами сигнала и гетеродина; (а — частота настройки гетеродинного контура; су амплитуда напряжения сигнала, создаваемого на контуре гетеро- дина; (7, а — амплитуда генерируемого гетеродином напряжения на контуре. Для отсутствия захвата частоты гетеродина сигналом необходимо выполнить условие ЛИа 0 !(ттча()ор71 Очевидно, что это условие тем труднее выполнить, чем выше частота снп|ала, а следовательно, и гетеродина, а также чем ниже промежуточная частота. Рис.
17.49. Схема преобразователя част ты на полевом транзисторе с двумя из авроваввыми затворами 17.1З. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ НА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОМ УСИЛИТЕЛЕ Для преобразования частоты необходимо перемножение напряжений сигнала и гетеродина. Удобным перемножителем двух напряжений является дифференциальный усилитель по схеме фазоипвертора.
На его вход '(рис. 17.50) подается напряжение сигнала. Напряжение гетеродина подается на базу транзистора-гег чг игг иератора стабильного тока, Точки подключений напряжений сигчщ нала и гетеродипа можно поменять местами. Преобразователи па дифференциальном усилителе выпускаются в виде микросхем, например микросхема 2!9ПС1 (А, Б) является преобразователем (смесителем) частоты. Рис. 17,50. Схема преобрааова геля частоты иа лиффсрсиииаль иом усилителе 17.20. НЕКОТОРЫЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ О ПРЕОБРАЗОВАНИИ ЧАСТОТЫ Прежде всего следует отметить, что преобразователь частоты сохраняет все соотношения между составляющими. Поэтому преобразователь можно считать внешне линейной системой.
К такой системе применим принцип суперпозиции. Свойством внешней линейности преобразователь обладает благодаря тому, что папряженне гетеродина значительно превышает преобразуемые напряжения. Между детектированием, модуляцией и преобразованием частоты много общего. Каждый из этих процессов можно осуществить, используя, например, дифференциальный усилитель.
В иностранной литературе преобразователь частоты часто называют первым детектором, а детектор — вторым детектором. Преобразование частоты применяется це только в радиоприеммых устройствах, но и во многих устройствах для физических исследований. Одним из примеров применения принципа преобразования частоты является генератор колебаний звуковых частот на биениях, описанный в гл.
13. В 5 1.3 указано, что преобразование частоты применяется в радиоприемных устройствах. К сказанному там можно добавить, что в некоторых случаях вообще невозможно получить усиление иа очень высоких радиочастотах, т. е. без преобразования частоты. Например, во время второй мировой войны во всех радиолокаторах сантиметрового диапазона волн на входе приемника применялись кристаллические преобразователи частоты, так как в то время практически не существовало усилителей сантиметрового диапазона волн. В любом приемнике с преобразованием частоты встает вопрос о выборе промежуточной частоты.
Во многих случаях она задается. Так, для радиовещательных радиоприемников длинных, средних и коротких волн берут промежуточную частоту 1"„=465 кГц. Для приемников с частотной модуляцией, работающих в метровом диапазоне, берут 1„=10,7 МГц. Для радиолокационных н радионавигационных приемников дециметрового и сантиметрового диапазонов 1„=30; 60; 100 МГц и более. Выбор или задание промежуточной частоты всегда связаны с обеспечением необходимой полосы пропускания, а также с возможностью помехи от радиопередатчиков, работающих на частотах, совпадающих с выбранной промежуточной частотой, или попаданием в полосу пропускания усилителя промежуточной частоты. Кроме того, всегда следует учитывать возможность помехи на так называемой зеркальной частоте. В самом деле, при приеме сигнала с частотой 1, для преобразования ее в промежуточную частоту 1„гетеродин преобразователя должен иметь частоту ~г=~с ~~а.
При этом помеха на зеркальной частоте ~зегк ~г~~и, т е. ~гери=~с~:27и также преобразуется В промежуточную частоту и, следовательно, усиливается усилителем промежуточной частоты. Очевидно, что зеркальная помеха может быть ослаблена только контурами, настроенными на радиочастоту, которые стоят перед преобразователем частоты. Относительная расстройка этих контуров для зеркальной помехи равна Л~Я=2~„/~,. Она тем больше, чем больше1„.
Этим объясняется, что в радиовещательных приемниках перешли от промежуточной частоты 1„= 100 кГц к частоте 1 =465 МГц, хотя прн более низких промежуточных частотах легче получить устойчивое усиление. Нетрудно убедиться, что прн приеме частоты коротковолнового диапазона 1.=20 МГц относительная расстройка при 1„=0,1 МГц равна 0,01 и при добротности контура 9=100 приведенная расстройка х=2ЯЛ,Я=2. Очевидно, что один или два контура, настроенных на радиочастотный сигнал, не могут эффективно ослабить зеркальную помеху при столь низкой промежуточной частоте.
Комбинационные частоты. В преобразователе кроме колебаний с частотами гетероднна и сигналаприсутствуютколебания на гармониках этих частот. В результате взаимодействия этих гармоник возможны комбинационные частоты, попадающие в полосу пропускания усилителя промежуточной частоты. Например, при приеме сигнала с частотой 1,=931 кГц он преобразуется в промежуточную частоту 1„=465 кГц. Для этого частота гетеродина 1.=1 +1 =1396 кГц. Однако возможна комбинационная частота а=27.— 1,=1862 — 1396=466 кГц. После детектирования возникнут биения с частотой 1 . а — 1 =466 — 465=1 кГц, называемые интерференпионным свистом. 172!. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ С ПОМОЩЬЮ нелинейной емкОсти (36) Преобразование частоты можно осуществить также изменением реактивного параметра электрической цепи, например емкости. Такие преобразователи называются параметристескимтд Подавая гетеродинное напряжение на нелинейную емкость, можно добиться того, чтобы она изменялась в такт с частотой гетеродинпого напряжения: С(1) =С,+С 1созот,(, (17.53) где Со — среднее значение нелинейной емкости.
Как и ранее, гармоники с частотами, кратными частоте гетеродина, учитывать не будем. По аналогии с (17.47) обозначим С „=С 1(2. (17.54) При наличии на нелинейной емкости кроме гетеродипного напряжении еще и напряжения сигнала, равного и,=У совет,( и настолько малого, что можно считать емкость не зависящей от сигнального напряжения, заряд на емкости равен Ч(1) = С(1) Утссоз ото(=Со((тосоз ат,(+ + Сор((осс соз (отг ото) (+ Сор Утос сов (ото+ ото) (, (17,55) а ток через емкость 1 (г) стс((с(г= госСо((см з1п отс( (отг отс) Свр з1п (гог ото) ( (отг+ отс) Сор((тис яп (отг+ ото) 1 1 Таким образом, в цепи нелинейной емкости, изменяющейся с частотой гетеродинного напряжения, имеются токи разностной и суммарной частот.
Включив последовательно с нелинейной емкостью колебательный контур, настроенный на одну из этих частот, можно выделить напряжение желаемой частоты. На рнс. 17.51 показана схема двухкоптурного параметрического смесителя частоты. Входной контур настроен на частоту сигнала, При этом выполняется условие резонанса ото( с = 1(гос (Сс+ Со) . (17.56) Гетеродин в параметрических преобразователях и усилителях называют также генератором накачки. '3 '$ тс гм> г„ 1 Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
