Преобразователи частоты

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

Преобразователь частоты приемника (рис. 1.) состоит из маломощного генератора (гетеродина), вырабатывающего вспомогательные ВЧ колебания f₂ и смесителя, выполняющего функции нелинейного элемента. При одновременном воздействии на смеситель частот сигнала f₁ и гетеродина f₂ в токе смесителя кроме составляющих с частотами f₁ и f₂ возникнут составляющие с разностной f₂— f₁ и суммарной f₂+f₁ частотами и другие частоты высших порядков вида mf₂±nf₁, где n и m — любые целые числа. Из всех этих комбинационных частот, представляющих собой сочетания частот f₂ и f₁ и их гармоник, в качестве полезного колебания выделяют с помощью колебательного контура, включаемого на выходе преобразователя (или высокодобротного фильтра промежуточной частоты), промежуточную частоту f_np = f₂—f₁ при «верхней» настройке гетеродина, и f_np = f₁—f₂ при «нижней» настройке гетеродина.

Рис. 1. Преобразователь частоты.

Обратим внимание на следующее свойство преобразования частоты: если сигнал на несущей частоте f₁ является модулированным, то в результате преобразования его спектр будет перенесен на новую несущую частоту f_пр. Это легко доказывается путем построения, выполненного на рис. 2.

Рис. 2. Перенос спектра сигнала
на промежуточную частоту

Здесь на верхней оси частот изображен спектр модулированного сигнала в составе несущего и двух боковых колебаний. На средней оси представлена спектральная линия колебания гетеродина; ее частота на f_пр выше частоты сигнала. На нижней оси изображен спектр разностных частот: центральное место здесь занимает частота f_пр; верхняя боковая частота f_в получается в результате вычитания нижней боковой частоты сигнала из частоты гетеродина, а нижняя боковая f_н — в результате вычитания верхней боковой частоты сигнала. Иначе говоря, при преобразовании частоты закон модуляции сигнала сохраняется.

В тех возможных преобразователях, где частота гетеродина f₂ ниже частоты сигнала f₁, верхние боковые колебания на промежуточной частоте создаются верхними же боковыми колебаниями сигнала, а нижние — нижними. Эти варианты преобразования спектра не имеют принципиальной разницы между собой. В случае ЧМ сигнала абсолютное значение девиации частоты сохраняется при преобразовании; значит, сохраняется и спектр сигнала.