6.1. Преобразователи частоты

В многоканальной аппаратуре с частотным разделением сиг­налов почти исключительно применяется амплитудная модуляция с использованием для передачи преобразованных сигналов только одной боковой полосы частот без несущего тока. В этом случае можно говорить о трансформации исходного спектра в преобра­зованный. Устройства для трансформации спектра частот состоят из преобразователя частоты, генератора несущего тока и электри­ческого фильтра для выделения одной из боковых полос после преобразования.

Преобразователи частоты подразделяются по ряду признаков. По назначению они подразделяются на индивидуальные и групповые.

Индивидуальными называются преобразователи, предназначен­ные для преобразования полосы частот, исходного сигнала в ли­нейную или промежуточную полосу частот при передаче или в об­ратной последовательности при приеме.

Групповыми называются преобразователи, предназначенные для перемещения высокочастотной (промежуточной) полосы ча­стот, составленной из нескольких высокочастотных индивидуаль­ных полос, вверх или вниз по шкале частот. Эти преобразователи применяются только при 'многократном групповом преобразо­вании.

По характеру применяемых в преобразователях нелинейных элементов преобразователи подразделяются на пассивные и ак­тивные.

Пассивными называются преобразователи, в которых применя­ются пассивные нелинейные элементы — полупроводниковые диоды.

Активными называются преобразователи, в которых применя­ются активные четырехполюсники,- главным образом, транзисторы.

По числу и схеме соединения нелинейных элементов, входящих в нелинейный четырехполюсник, преобразователи подразделяют­ся на:

— однотактные;

— двухтактные или балансные, которые, в свою очередь, де­лятся на последовательно-балансные, параллельно-балансные и мостовые;

— двойные балансные или кольцевые.

При оценке линейных или квазилинейных четырехполюсников (четырехполюсников со слабой нелинейностью) принято пользо­ваться частотными характеристиками затухания (усиления) и ам­плитудными характеристиками. В применении к преобразователям частоты эти понятия нуждаются в уточнении.

Рабочее затухание преобразователя характеризует потерю мощ­ности преобра-зуемого сигнала и определяется по формуле

(6.1)

где— мощность, которую источник эдс сигнала частотып, преобразуемой при помощи несущей частоты, может отдать внагрузку, равную внутреннему сопротивлению источника; - мощность боковой частоты (верхней или нижней), выделяемая в выходной нагрузке преобразователя.

Амплитудной характеристикой преобразователя частоты назы­вается зависимость рабочего затухания преобразователя от уровня на его входе.

6.2 Требования предъявляемые к преобразователям частоты

К преобразователям частоты предъявляется целый ряд специ­фических требований, которые обеспечиваются или установленным для преобразователей режимам работы, или схемой нелинейного четырехполюсника, входящего в состав преобразователя, или и тем и другим. Сформулируем основные требования.

1. На выходе преобразователя должны иметь место суммарные и разностные (комбинационные) колебания второго порядка (бо­ковые полосы), обусловленные Взаимодействием несущей частоты и преобразуемых колебаний. Данные комбинационные коле­бания рассматриваются как основные (полезно исполь-зуемые) продукты преобразования.

На выходе преобразователя количество побочных (паразитных) продуктов преобразования должно быть по возможности малым, а их амплитуды должны быть значительно меньше ампли­туд полезно используемых колебаний.

2. Амплитуды полезно используемых продуктов преобразования не должны существенно изменяться при изменении амплиту­ды колебаний несущего тока или сдвиге используемой рабочей точки на вольтамперных характеристиках нелинейных элементов.

3. На выходе преобразователя, но возможности должны отсут­ствовать паразитные продукты, обусловленные взаимодействием исходных колебаний между собой (главным образом, второго по­рядка).

5. Схема преобразователя должна в случае необходимости обеспечивать существенное подавление, колебаний несущей ча­стоты.

Основным условием, определяющим режим работы преобразо­вателя, является значительное превышение амплитуды напряжения колебаний несущей частоты над амплитудой напряжения каждого из преобразуемых колебаний (малая глубина модуля­ции). Известно, что чем меньше глубина модуляции, тем меньше мощность паразитных продуктов преобразования, что особенно Важно в групповых преобразователях, где эти продукты обуслов­ливают появление помех в каналах.

Полный анализ, позволяющий с высокой точностью определить энергетический спектр на выходе любого преобразователя, приво­дит к сложным нелинейным уравнениям, решение которых связано с большими трудностями. Поэтому в процессе анализа приходится делать ряд более или менее оправданных допущений; большинст­во из них не вызывает больших погрешностей. Одновременно эти допущения позволяют не только исследовать качественную карти­ну процесса преобразования, но и считать конечные результаты -анализа вполне пригодными для инженерных расчетов.