Преобразование и детектирование сигналов

Преобразователи частоты

Преобразовательные каскады преобразуют высокочастотные колебания принимаемого сигнала в колебания промежуточной частоты, на которой осуществляется основное усиление сигнала.

 

 

Рис. 1. Структурная схема преобразователя частоты приемника.

 

Преобразователь частоты Пр приемника (рис. 1) состоит из маломощного генератора (гетеродин Гт), вырабатывающего вспомогательные ВЧ колебания f_г и смесителя См, выполняющего функции нелинейного элемента. При одновременном воздействии на смеситель частот сигнала f_c и гетеродина f_г в токе смесителя кроме составляющих с частотами f_c и f_г возникнут составляющие с разностной f_г— f_c и суммарной f_г+f_c частотами и другие частоты высших порядков вида mf_г±nf_c, где m и n — любые целые числа. Из всех этих комбинационных частот, представляющих собой сочетания частот f_г и f_c и их гармоник, в качестве полезного колебания выделяют с помощью колебательного контура, включаемого на выходе преобразователя, промежуточную частоту f_пp =f_г—f_c.

Преобразователь частоты преобразует радиосигнал таким образом, что спектр его переносится с несущей частоты ω ₀ на частоту ω _пр, называемую промежуточной, и так как все составляющие спектра смещаются на одну и ту же величину, то огибающая радиосигнала воспроизводится без искажений в сигнале промежуточной частоты (рис. 2. а, б).

Рис. 2. Временные (а) и спектральные (б) диаграммы напряжений в преобразователе частоты.

Преобразование заключается в перемножении радиосигнала u_с и гармонических колебаний u_г местного генератора (гетеродина) с последующим выделением сигнала промежуточной частоты при помощи фильтра. Чтобы перенести спектр сигнала с ω ₀ на ω _пр, частота гетеродина ω _г должна быть больше или меньше частоты сигнала ω ₀ на величину промежуточной частоты ω _пр, т. е. ω _г = ω ₀± ω _пр (рис. 16. б). Обычно стремятся сместить спектр преобразуемого сигнала в сторону низших частот, и тогда в качестве промежуточной используют разностную частоту: ω _пр = ω _г — ω ₀. Составляющие, появившиеся в результате взаимодействия колебаний с частотами ω ₀ и ω _г и имеющие частоты ω ₀ , ω _г, ω ₀ + ω _г и 2ω ₀, отфильтровываются колебательным контуром LС, настроенным на промежуточную частоту.

Перемножение колебаний происходит в смесителе. Это нелинейный элемент, и если им является диод, то преобразование частоты происходит без усиления сигнала, а если транзистор, ламповый триод или пентод, то с усилением сигнала.