Преобразование частоты в радиоприемных устройствах. Структура преобразователя частоты. Математические преобразования

Особенностью супергетеродинного приемника является наличие преобразователя частоты (ПЧ). Преобразователь частоты линейно переносит спектр радиосигнала с одной несущей частоты на другую частоту, называемую промежуточной. Форма напряжений на входе и выходе ПЧ и спектр частот при амплитудной модуляции одной частотой имеют вид, представленный на рисунке.

Из рисунка видно, что спектр сигнала и форма его огибающей не изменились. При этом спектр сигнала сместился с высокой частоты принимаемого сигнала f_С на более низкую промежуточную частоту f_ПР.

Преобразование частоты может сопровождаться усилением сигнала.

Преобразователи частоты представляют собой нелинейные системы или линейные системы с переменными параметрами, периодически изменяющимися во времени. При использовании последней системы преобразование частоты называют параметрическим. Преобразование частоты сводится к умножению двух сигналов, частоты которых отличаются на величину промежуточной частоты. Напряжение последней выделяется резонансной нагрузкой. Таким образом, схема преобразователя частоты должна содержать: - смеситель – нелинейный элемент или элемент с переменным параметром; - гетеродин; - резонансную нагрузку.

Структурная схема преобразователя частоты приведена на рисунке 28.

К нелинейному элементу смесителя подводятся напряжение U_C с частотой принимаемого сигнала f_C и напряжение U_Г с частотой гетеродина f_Г. Совместное действие этих напряжений на нелинейный элемент создает в его цепях процесс, подобный амплитудной модуляции сигнала напряжением гетеродина. В результате в составе тока нелинейного элемента, так же, как и при модуляции, получается ток разностной частоты f_ПР = f_Г - f_С, представляющий собой ток промежуточной частоты.

ВАХ нелинейного элемента в виде полинома 2^ой степени: i=a₀+a₁U+a₂U² (1), где U=U_Г+U_C=Um_ГCosw_Гt+Um_C(t)Cosw_Ct, а напряжение Um_C(t) есть функция характер-щая АМ – сигнал. После подстановки получим:

i=a₀+a₁∙U_mгcosw_гt+a₁U_mc(t)cos(w_Ct)+a₂U_mг²cos²w_гt+ +2a₂U_mгU_mc(t)cosw_гt∙cosw_Ct+a₂U_mc²cos²w_Ct, учитывая что 2CosaCosb=Cos(a-b)+Cos(a+b) и Cos²a=1/2(1+Cos2a) пoлучим:

Т.о. ток нелин. элемента, кроме пост. составл. и составл. с основными и удвоен. частотами содержит составл. разностной частоты (w_Г-w_С), которые являются током i промежут. частоты:

Если принимаемый сигнал является простым АМ сигналом, то U_mc(t)=U_mc(1+mCos(2πFt)) (3), где m – коэф. АМ, F – частота модулирующего напряжения. Подставляя (3) в (2) получим:

1-е слагаемое в данной формуле есть ток промежуточной частоты, а 2-е и 3-е – составляющие боковых частот.

Фильтр, настроенный на промеж. частоту представляет для тока i_ПР наиб. сопротивление, а для токов др. частот его сопротивление →0 _ на выходе фильтра остается только напряжение промежуточной частоты.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: