Транзисторные преобразователи частоты
В приемных каналах радиотехнических систем широко используются преобразователи частоты на транзисторах. При этом различают схемы преобразователей, в которых функции смесителя и гетеродина совмещены, и схемы преобразователей с подачей сигнала гетеродина извне. Более стабильную работу обеспечивает последний класс преобразователей.
По способу включения транзисторов различают:
1. Преобразователи с включением транзистора по схеме с общим эмиттером и по схеме с общей базой.
Преобразователи с общим эмиттером используются чаще, т.к. имеют лучшие шумовые характеристики и больший коэффициент усиления по напряжению. Напряжение гетеродина может быть подано в цепь базы или в цепь эмиттера. В первом случае достигается больший коэффициент усиления, во втором случае – лучшая стабильность коэффициента усиления и хорошая развязка между сигнальным и гетеродинным контурами.
2. Преобразователи на усилителях с каскадным включением транзисторов.
3. Преобразователи на дифференциальном усилителе.
4. Преобразователи на полевых транзисторах (с одним и двумя затворами).
Основные свойства и характеристики последних трех групп преобразователей определяются свойствами усилителей, на основе которых они построены.
На рис. 5. приведены схемы преобразователей частоты на плоскостных транзисторах.
В схеме рис. 5а. напряжение сигнала подается в цепь базы транзистора, напряжение гетеродина – на эмиттер. Контур в цепи коллектора настроен на промежуточную частоту. Сопротивления 
и 
обеспечивают необходимый режим работы усилителя (положение рабочей точки), сопротивление 
и емкость 
– термо-стабилизацию положения рабочей точки. Преобразование частоты осуществляется за счет изменения с частотой сигнала гетеродина коэффициента передачи усилительного каскада (крутизны ВАХ транзистора).
|
|
|
Рис. 5. Схемы преобразователей частоты на плоскостных транзисторах
Транзисторный преобразователь частоты, изображенный на рисунке 5б. построен с использованием дифференциального усилителя. На его вход подается преобразуемый сигнал, а на базу транзистора 
генератора стабильного тока подается сигнал гетеродина. Коэффициент усиления и коэффициент шума таких преобразователей примерно равны соответствующим коэффициентам усилительного каскада.
Схемы преобразователей частоты на полевых транзисторах приведены на рис. 6а. – схема с совмещенным гетеродином и рис. 6б. – схема с использованием полевого транзистора с двумя изолированными затворами.
Рис. 6. Схемы преобразователей частоты на полевых транзисторах
На рис.6а. полевой транзистор с затвором в виде p-n-перехода выполняет роль смесителя и гетеродина одновременно. Сигнал 
поступает на затвор транзистора. Напряжение гетеродина 
с части гетеродинного контура 
подается в цепь истока транзистора. Необходимый режим транзистора обеспечивается соответствующим выбором рабочей точки с помощью цепи автоматического смещения 
.
|
|
|
Резистор в цепи затвора обеспечивает стекание зарядов, скапливающихся на затворе. Нагрузка преобразователя – полосовой фильтр, настроенный на необходимую комбинационную частоту стокового тока. Так как входное и выходное сопротивления полевого транзистора довольно велики, то входной контур к затвору и контур полосового фильтра к стоку подключаются полностью.
В схеме транзисторного преобразователя частоты на полевом транзисторе с двумя изолированными затворами (рис. 6б.) оба затвора используются в качестве управляющих электродов. По существу транзистор работает под воздействием суммы двух напряжений. Напряжение создается преобразуемым сигналом, подаваемым на первый затвор, а напряжение – сигналом гетеродина, подаваемым на второй затвор. Колебательный контур, настроенный на разностную частоту, подключен к стоку транзистора. Достоинством этой схемы является незначительная емкостная связь между цепью подачи преобразуемого сигнала и контуром сигнала гетеродина. При наличии такой связи возможен захват сигналом частоты колебаний гетеродина. При этом частота сигнала гетеродина становится равной частоте преобразуемого сигнала, вследствие чего преобразования частоты происходить не будет.
|
|
|
Преобразование частоты можно осуществить также с помощью параметрических цепей. В таких цепях напряжение гетеродина подается на нелинейную емкость (варикап), величина которой изменяется по закону гетеродинного напряжения.
Зеркальный канал приема.
Зеркальный канал приема образуется внешней помехой на частоте 
, которая равна
Pис.4.6. Помеха по зеркальному каналу
Если эта частота входит в полосу пропускания преселектора, имеющего частотную характеристику 
, показанную на рисунке, то в ПЧ образуется частот
т.е. такая же как частота
от полезного сигнала. Следовательно происходит наложение спектра полезного сигнала и спектра помехи, т.е. частотная фильтрация помехи от сигнала становится невозможной. Ослабить помеху по зеркальному каналу можно двумя путями:
- увеличением частотной избирательности преселектора;
|
|
|
- увеличением промежуточной частоты 
В последнем случае (при увеличение ) согласно рассмотренному ранее выражению
увеличится и частота помехи , что позволяет лучше отфильтровывать ее в преселекторе. Однако, чем выше , тем труднее обеспечить высокую избирательность УПЧ с полосой пропускания, сопряженной с шириной спектра полезного сигнала. Для устранения помех одновременно по зеркальному и соседнему каналам применяют многократное преобразование (снижение) частоты:
Рис.4.7. Принцип двойного преобразования частоты
Принимаемый сигнал с частотой 
последовательно преобразуется в первом и втором преобразователях частоты. Преобразованный сигнал на частоте 
выделяется фильтром 
в тракте первой промежуточной частот и затем еще раз понижается преобразователем ПЧ2. Сравнительно низкая вторая промежуточная частота облегчает формирование требуемой резонансной характеристики и полосы пропускания тракта 
фильтром 
.
Особенность двойного преобразования состоит в появлении второго зеркального канала 
отстоящего от 
на 
и расположенного симметрично относительно частоты второго гетеродина 
В преселекторе второй зеркальный канал существенно не ослабляется, так как вторая промежуточная частота 
относительно низка и 
расположена достаточно близко к частоте принимаемого сигнала.
На выходе первого ПЧ частота преобразуется в частоту
, которая должна быть подавлена в тракте первой промежуточной частоты фильтром ,в этом состоит его основное назначение.
Рис.4.8. Подавление помехи по зеркальному каналу
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 1656; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!