7. Преобразователи частоты.
Под преобразованием частоты понимают изменение несущей частоты модулированного сигнала без изменения закона модуляции.
Общий принцип, обеспечивающий преобразование частоты, состоит в том, что подлежащий преобразованию сигнал s(t)= Ucos(t+), в котором изменяются амплитуда U, частота или фаза , подается на нелинейный элемент вместе с гармоническим колебанием частоты fГ. Это колебание генерируется с помощью специального генератора, называемого гетеродином. В спектре тока нелинейного элемента присутствуют комбинационные составляющие, которые в соответствии с (4) можно в общем случае записать в виде:
a2 UUг{cos[(+г)t+]+cos[( - Г)t+]}.
Очевидно, что обе эти составляющие промодулированы по закону исходного сигнала. Выбирается одна из них, обычно разностная. Новая несущая частота называется промежуточной частотой.
пр= |0 - Г|
Преобразование частоты со спектральной точки зрения сводится к переносу спектра сигнала в другую частотную область.
Описанное выше преобразование сигнала осуществляется с помощью устройства, называемого преобразователем частоты. Одна из часто применяемых схем преобразователя частоты показана на рис.10. Функции нелинейного элемента выполняет транзистор VT, вернее, его входная нелинейная цепь: переход база—эмиттер. Наилучшие условия для преобразования частоты получаются, если зависимость iБ=f(uБЭ) квадратичная, т.е.:
.
Рис.10
Если контур в цепи коллектора транзистора настроить на промежуточную частоту fпр=f0—fГ, то все остальные колебания с частотами f0, fГ, f0+fГ, 2f0, 2fГ будут отфильтрованы. Составляющая тока коллектора разностной частоты f0 - fГ обусловливает максимальное напряжение на контуре и, следовательно, на выходе преобразователя будут модулированные колебания с новой несущей частотой fпр.
Преобразование частоты, часто неоднократное, применяется во всех современных радиоприемных устройствах. В практических схемах преобразователей обычно fГ > f0, а fПР < f0, причем схема преобразователя частоты настраивается таким образом, чтобы значение промежуточной частоты было постоянным, не зависящим от настройки приемника: fПР=const. Это позволяет использовать для усиления сигнала усилители с колебательными контурами, имеющими фиксированную настройку, и получить большое усиление сигнала до детектора приемника.