Общие сведения. Преобразователем частоты (ПЧ) называется устройство, предназначенное для переноса спектра сигнала из одной частотной области в другую с сохранением параметров
Преобразователем частоты (ПЧ) называется устройство, предназначенное для переноса спектра сигнала из одной частотной области в другую с сохранением параметров модуляции. В состав преобразователя частоты входят: смеситель, гетеродин и частотно-избирательная система (полосовой фильтр). Ширина спектра выходного сигнала смесителя u вых(t) намного превышает ширину спектра входного сигнала u c(t). С помощью полосового фильтра на выходе преобразователя выделяется сигнал u пч(t) промежуточной частоты. Преобразование частоты может быть выполнено следующими способами: 1. Использованием в качестве смесителя электронного прибора (транзистора, диода) с нелинейной характеристикой вида y = L (x). При поступлении на вход такого прибора суммы входного сигнала и сигнала гетеродина u c(t) + u г(t), где u c(t) = U ccosωc t и u г(t) = U гcosωг t, в его токе возникает бесконечное множество гармонических колебаний с частотами ωп = |± m ωг ± n ωс|, здесь m, n = 0, 1, 2, … Одно из них (обычно с частотой ωг – ωс или ωс – ωг) выделяется в нагрузке смесителя, в качестве которой используется частотно-избирательная система – полосовой фильтр. 2. Использованием электронного устройства, выполняющего операцию перемножения двух функций. Сигнал на выходе такого устройства определяется выражением Au c(t) u г(t), где А – постоянный коэффициент, не зависящий от u c(t) и u г(t). При идеальном перемножении сигналов u c(t) = U ccosωc t и u г(t) = U гcosωг t в токе на выходе смесителя возникают колебания с частотами ωп = |ωг ± ωс|, одно из которых далее выделяется в нагрузке. Побочные колебания, возникающие вследствие неидеальности операции перемножения, подавляются полосовым фильтром. 3. Управлением с помощью сигнала гетеродина коэффициентом передачи линейного устройства (усилителя), на вход которого подается колебание u c(t). В этом случае используется преобразование типа y = Fu c(t), где F = φ[ u г(t)]. Если F = Bu г(t), то результат преобразования аналогичен результату перемножения, рассмотренному выше. 4. Использованием параметрического преобразователя на реактивном элементе. В основе работы такого устройства лежит физический процесс преобразования энергии генератора высокочастотного сигнала (так называемого «генератора накачки») в энергию выходного сигнала, что приводит к преобразованию в реактивном элементе энергий входного сигнала и сигнала гетеродина в энергию сигнала промежуточной частоты. Обмен энергии осуществляется с помощью реактивного элемента – конденсатора или индуктивности, величины которых С (t) или L (t) изменяются как функции времени благодаря управлению со стороны «генератора накачки». Такие преобразователи наиболее эффективно работают в диапазоне СВЧ. Наибольшее применение в устройствах приема и обработки радиосигналов нашли методы преобразования частоты, основанные на нелинейном преобразовании либо на аналоговом перемножении входного сигнала и сигнала гетеродина.
|
