Преобразователи частоты

Основные параметры преобразователя частоты:

1) Коэффициент усиления

2) Входной и выходной импеданс

3) Избирательность

4) Коэффициент шума

Динамически характеристики: однодецибельная точка компрессии Р₁(дБ); точка пересечения по интермодуляции 3-го порядка.

Однодецибельная точка компрессии - точка на передаточной характеристике каскада, в которой коэффициент передачи уменьшается на 1 дБ по сравнению со своим малосигнальным значением.

Передаточная характеристика линейного каскада:

f_n,m=±nf₁±mf₂

Порядок комбинационной составляющей будет равен m+n.

Зная коэффициент передачи и точку пересечения усилителя можно посчитать динамический диапазон сигнала.

Динамические характеристики:

1) Однодецибельная точка компрессии

2) Точка пересечения по интермодуляции 3-го порядка.

Структурная схема преобразователя частоты:

 

 

Преобразователь частоты состоит из:

1) Смеситель

2) Гетеродин

3) ФПЧ(деплексер)

Задача деплексера – согласование импедансов смесителя и фильтров основной селекции (ФОС) в широкой полосе частот.

Принципиальная схема деплексера:

 

Функция преобразователя частоты – сдвиг выделенного спектра по частоте без изменения его структуры (без изменения закона модуляции).

В каждый момент времени на смеситель действует 2 гармонических напряжения:

Функции смесителя описываются функцией перемножения во временной области.

U_вых(t)=U_c U_г

На выходе смесителя мы получим набор линейных комбинаций из входных частот.

Сигнал гетеродина всегда является моногармоническим сигналом, входной сигнал – модулированным квазигармоническим. Поэтому свертка спектров этих сигналов будет равна:

f_n,m=±nf₁±mf₂

Рассмотрим 2 случая:

1) F_c>F_г

2) F_c<F_г

 

 

Рассмотрим 1 случай:

U

f

fc fг fс

 

 

f_пч=f_с-f_г

 

Во втором случае:

 

U

f

fc fс fг

 

 

f_пч=f_г-f_с

Происходит инверсия спектра, что нужно учитывать при приеме однополосных видов модуляции. Перенос спектра происходит с помощью нелинейной цепи (цепи с нелинейным коэффициентом передачи) . То есть в цепь включается нелинейный элемент и воздействует на него напряжением гетеродина.

Нужно, чтобы нелинейность не проявлялась по отношению к преобразуемому спектру, иначе принимаемый спектр расширится, а это недопустимо. Чтобы этого не произошло нужно:

Нелинейный элемент может быть активным или реактивным.

В случае активного элемента:

(U)= ₀+ ₁U+ ₂U²+…

= ₀+

 

каждая гармоническая составляющая напряжения U_i вызывает ток I= U_i

На выходе смесителя составляющие тока будут с частотами равными комбинационными.

Схема смесителя:

Uг

Uc

 

В качестве нелинейного элемента в данной схеме используется диод. Он обладает нелинейной ВАХ.

(U)= ₀+ ₁U+ ₂U²+…, где -проводимость диода.

 

 

Uг

Uc

Uп

Рассмотрим еще одну схему смесителя:

 

 

В данной схеме используется двухзатворный полевой транзистор. Он обладает свойствами пентода.

Недостатком таких схемотехнических решений является наличие на выходе смесителя сигнала с частотой гетеродина и с частотой входного сигнала. Для устранения этого недостатка используют балансный смеситель.

Рассмотрим схемотехнику балансного диодного смесителя:

Uc

Uвых

U2

Гетеродин

+ _

- +

 

Диоды в данной схеме можно представить в виде ключей, которые включаются и выключаются с частотой гетеродина. Ток протекает только в одном направлении(только один полупериод волны). Половина энергии теряется. Это является недостатком схемы.