Преобразователь и основы преобразования частоты в радиоприемных устройствах

Преобразованием частоты называется процесс переноса сигнала данной частоты (обычно более высокой) в диапазон других (обычно более низких) частот. Этот процесс необходим в радиоприемных устройствах (РПУ), так как выделять, усиливать и в дальнейшем обрабатывать широкий перестраи-ваемый спектр высоких частот гораздо сложнее, чем низких частот (НЧ). По-этому во всех РПУ различного назначения сигнал ВЧ преобразуют в сигнал НЧ, на котором дальнейшая его обработка не представляет проблем.

Схема преобразователя частоты отличается от обычного резонансного усилителя только нагрузкой, в качестве которой используют резонансный ко-лебательный контур, настроенный на требуемую гармонику НЧ, называемую

в РПУ промежуточной частотой (ПЧ).

Структурная схема преобразователя частоты состоит из двух функцио-нальных узлов – смесителя (обычный резонансный усилитель) и гетеродина (перестраиваемый по частоте генератор) – рис. 1.

В смесителе осуществляется процесс нелинейного преобразования двух ВЧ колебаний, представляющий перемножение двух ВЧ напряжений – сигнала Uс и гетеродина Uг с частотами соответственно fс и fг, в результате чего на выходе выделяется продукт нелинейного преобразования (ПНП) -

разностное напряжение Uпч промежуточной частоты fпч.

Uпч = Uг – Uс; fпч = fг – fс.

Рис. 1. Структурная схема преобразователя частоты в РПУ

В профессиональных РПУ смеситель и гетеродин выполняются в виде отдельных функциональных блоков, в то время как в других РПУ широкого применения в преобразователе частоты смеситель и гетеродин совмещены в единую схему, в которой обычно частота fг перестраивается одновременно с перестройкой частоты fс, так что на выходе выделяется фиксированная раз-ностная частота fпч. Одновременная перестройка осуществляется сдвоенны-ми (на одной оси) конденсаторами переменной емкости, включенными в соответствующие резонансные контура смесителя Lк и гетеродина Lг. Схема простейшего преобразователя частоты на БПТ приведена на рис.2.

Рис. 2. Простейшая схема преобразователя частоты на БПТ

В РПУ в качестве нагрузки смесителя обычно включается полосовой фильтр с полосой пропускания на частоте ПЧ не менее ширины спектра АМ колеба-ния (при АМ – не менее 9 кГц в режиме телефонии, при ПЧ, равной 465 кГц).

Согласно [11, 13] наиболее рационально процесс преобразования частоты рассматривать на основе упомянутого метода МКП, разработанного И. М. Симонтовым, согласно которому преобразователь частоты представляется как усилитель промежуточной частоты (УПЧ), мгновенный коэффициент усиления которого меняется периодически в соответствии с амплитудой и частотой напряжения гетеродина (рис. 3). Фактически в преобразователе частоты имеет место тот же процесс интермодуляции с выделением ПНП,который в данном случае является полезным, а не вредным продуктом, как в случае с интермодуляцией, связанной с помехой. Следует заметить, что сам процесс усиления есть процесс нелинейного преобразования сигнала [25].