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 f_Г. 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 UU_г{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 i_Б=f(u_БЭ) квадратичная, т.е.:

.

Рис.10

Ток коллектора транзистора i_к(t) пропорционален току базы i_Б(t) и, следовательно, описывается выражением, аналогичным данному.

Если контур в цепи коллектора транзистора настроить на промежуточную частоту f_пр=f₀—f_Г, то все остальные колебания с частотами f₀, f_Г, f₀+f_Г, 2f₀, 2f_Г будут отфильтрованы. Составляющая тока коллектора разностной частоты f₀ - f_Г обусловливает максимальное напряжение на контуре и, следовательно, на выходе преобразователя будут модулированные колебания с новой несущей частотой f_пр.

Преобразование частоты, часто неоднократное, применяется во всех современных радиоприемных устройствах. В практических схемах преобразователей обычно f_Г > f₀, а f_ПР < f₀, причем схема преобразователя частоты настраивается таким образом, чтобы значение промежуточной частоты было постоянным, не зависящим от настройки приемника: f_ПР=const. Это позволяет использовать для усиления сигнала усилители с колебательными контурами, имеющими фиксированную настройку, и получить большое усиление сигнала до детектора приемника.

9