Перетворювачи частоти
Принціп перетворення частоти
У
загальному випадку перетворення частоти
можна розглядати як результат перемножувань
двох високочастотної напруги, що
взаємодіє в перетворювачі. Одне з них
— напруга сигналу
д
руга
— допоміжна напруга гетеродина
Добуток цієї напруги
З цього виразу видно, що напругу на виході перетворювача має той же закон зміни, що і модульований сигнал. Це означає, що якщо сигнал модульований по амплітуді, частоті або фазі, то, як видно з виразу, амплітуда, частота або фаза перетвореної напруги матимуть той же закон зміни.
Розглянемо перетворення частоти модульованого по амплітуді сигналу. Для аналізу роботи перетворювач частоти можна представити у вигляді лінійного пристрою з параметрами, що періодично змінюються (мал. 5.3).
На вхід перетворювача частоти подається напруга сигналу
де l/c і 0С — амплітуда і частота сигналу; т — коефіцієнт глибини модуляції; Q — частота модуляції.
У більшості транзисторних радіоприймачів амплітуда вхідного сигналу не перевищує 7... 10 мВ. Крім того, па вхід перетворювача частоти подається ще напруга гетеродина ыг= C/rCos u>r^. У транзисторних приймачах амплітуда напруги гетеродина зазвичай складає 100... 150 мВ. Під дією цієї порівняно великої напруги гетеродина (UT^>UC) зміну крутизни характеристики преобразовательного приладу носить періодичний характер (мал. 5.4) S(t)= SQ+SiCosa)rt, де S0 — середнє значення крутизни характеристики транзистора. Крутизну 5 називають також активною провідністю преобразовательного приладу.
Прилади, у яких який-небудь параметр (провідність, місткість або індуктивність) змінюється в часі по якомусь
М
ал.
5.З. Еквівалентна схема перетворювача
частоти
Мал. 5.4. Залежність крутизни характеристики перетворення S від часу (S — амплітуда першої гармоніки)
періодичному закону, називають параметричними. Тому транзистор при малій амплітуді напруги вхідного сигналу і великій амплітуді напруги гетеродина можна розглядати по відношенню до сигналу як лінійний параметричний прилад, а перетворення частоти на та'ком транзисторі — як параметричне. На підставі цього для аналізу роботи перетворювача 'частоти можна скористатися методом, що полягає в представленні вихідного струму у вигляді суми окремих складових, що виникають в результаті дії на преобразовательный елемент слабкого сигналу з параметрами, що періодично змінюються. Суть методу полягає в тому, що крутизна вольт-амперної характеристики S преобразовательного елементу, що періодично змінюється, представляється поряд гармонійних складових.
На підставі цього методу струм в параметричній провідності, що виникає під дією вхідного сигналу
З цього виразу видно, що в спектрі струму сигналу в перетворювачі частоти з'явилися нові комбінаційні частоти «г—<0с і Південь + сос. Спектр цього струму і частота гетеродина показані на мал. 5.5. Амплітуда струму комбінаційних частот (0,5Sif/c), як видно з формули (5.1), змінюється згідно із законом cos Q/. Це означає, що комбінаційні коливання (Модульовані по тому ж закону, що і сигнал на вході перетворювача.
Вибірковий ланцюг на виході перетворювача (тобто навантаження) налаштований на проміжну частоту /пР = /г—/с. Тому на виході перетворювача частоти виділяється напруга проміжної частоти
де UUp = 0,5S\UcR3—амплитуда немодульованої напруги проміжної частоти.
По аналогії з підсилювачами (де Umx = SU<tRH) коефіцієнт 0,55i називається крутизною перетворення. Параметр крутизни перетворення 5Пр залежить від напруги гетеродина Ur і при роботі на лінійній ділянці вольт-амперної характеристики крутизна підсилювального приладу змінюється сильніше із зростанням Ur.
Мал. 5.5. Спектр струму перетворювача частоти
Максимальний Snp приблизно в 4 рази менше крутизни вольт-амперної характеристики підсилювального приладу. Це означає,, що коефіцієнт посилення преобразовательного каскаду приблизно в 4 рази менше коефіцієнта посилення підсилювального каскаду на тому ж підсилювальному приладі.