Схема преобразователей частоты.
Односеточные преобразователи частоты с общим катодом. На длинных, средних и коротких волнах в основном применяются схемы преобразования с общим катодом.
Рис.
Связь смесителя
с гетеродином может быть либо ёмкостной,
либо трансформаторной. Величина связи
невелика, что позволяет уменьшить
влияние входных цепей друг на друга и
повысить стабильность работы гетеродина.
Величина ёмкости связи
выбирается порядка 10 пар. При
трансформаторной связи гетеродина со
смесителем катушка связи включается в
цепь катода смесителя, что ослабляет
взаимное влияние между контурами
особенно при их перестройке. Нагрузкой
лампы смесителя служит фильтр, настроенный
на промежуточную частоту. В связи с тем,
что обратная проводимость в этом
смесители мала, обратное преобразование
в этой схеме практически отсутствует.
Входной ток преобразователя определяется
входной преобразователя определяется
входной проводимостью смесителя на
частот сигнала. Эквивалентная схема
такого преобразователя существенно
упрощается и имеет следующий вид:
Рис.
Эта схема
определяется исходя из физического
смысла уравнения прямого преобразования.
Выходной ток состоит из двух составляющих.
Первая обусловлена действием входного
сигнала и представляется током
эквивалентного генератора
.
Вторая составляющая представлена током,
протекающим через внутреннюю проводимость
преобразователя.
,
где
–
крутизна
преобразования;
–
внутренняя
проводимость.
Примет вид:
На резонансной частоте при активном
характере нагрузки с учётом противофазности
тока и напряжения промежуточной частоты
уравнение прямого преобразования.
Для простого преобразования К=1 крутизну преобразования
Аналогично можно определить внутреннюю проводимость. При линейной аппроксимации можно считать, что
где
–
внутреннее сопротивление лампы.
С учётом отсутствия обратной проводимости коэффициента преобразования
Входная проводимость
преобразователя равна входной
проводимости смесительной лампы на
частоте сигнала. С учётом того, что
среднее значение крутизны за период
напряжения гетеродина можно считать
равной 0,5
.
Входная проводимость преобразователя в соответствии с эквивалентной схемой
Применение в рассмотренной схеме триода позволяет снизить уровень собственных шумов преобразователя, но при этом неизбежны потери в коэффициенте преобразования. Выбор типа лампы в рассмотренной схеме практически не зависит от её устойчивого усиления, а определяется главным образом требованием коэффициентом преобразования и уровню собственных шумов преобразователя.
Триодный преобразователь частоты с общей сеткой.
Применяются, как правило, в дм диапазоне волн, конструктивно не отличаются от аналогичных преобразователей с общим катодом. Один из вариантов Эквивалентной схемы представлен на следующем рисунке.
Рис.
Входной контур включен между катодом и заземлённой сеткой. Через элемент связи к нему подводится напряжение гетеродина. Нагрузкой служит фильтр промежуточной частоты, включённый в анодную цепь. Так как составляющая выходного тока протекает через входной контур, в этой схеме имеет место обратное преобразование частоты. Если с некоторым допущением считать, что внутренняя проводимость триода в пределах изменения напряжения гетеродина имеет линейную зависимость, то
, т.е. равна четверти проводимости в режиме усиления. Внутренняя проводимость обратного преобразования
,
т.е. внутренняя проводимость обратного преобразования представляет собой постоянную составляющую функции S(t), равную примерно половине максимума крутизны триода.
Входной контур
смесителя, настроенный на частоту
сигнала и включенный между катодом и
сеткой, представляет собой короткое
замыкание для токов промежуточной
частоты. Поэтому нагрузка смесителя
включена между анодом и катодом лампы.
В этой связи здесь справедливо
эквивалентная схема каскада с обратным
преобразованием, т.к. фазы
и
в
схеме с общей сеткой одинаковы коэффициенты
преобразования
Выходная проводимость
При одинаковых
элементах схемы триодные преобразователи
общей сеткой и общим катодом имеют
практически одинаковых преобразования.
Входная проводимость триодного
преобразователя с общей сеткой включает
в себя две составляющие. Первая
, а вторая обусловлена обратным
преобразованием
. Таким образом
.
Если
, то
, т.е. в режиме преобразования каскад с
общей сеткой имеет входную проводимость
в два раза меньше, чем в режиме усиления.
Транзисторные преобразователи частоты.
Транзисторные
преобразователи частоты аналогичны
ламповым. Они могут быть как с совмещённым,
так и с отдельным генератором. Во втором
случае легче обеспечивать высокую
стабильность при обеспечении оптимального
режима работы смесителя. По схеме
включения транзистора используют
каскады с общей базой и общим эмиттером.
Последние схемы включения используют
чаще, т.к. позволяют получить больший
коэффициент преобразования при
относительно меньшей входной проводимости.
Напряжение сигнала и гетеродина могут
подаваться как на один электрод, так
и на разные. Предпочтение отдают подаче
в
цепь базы, а
в цепь эмиттера, что снижает взаимное
влияние контуров преселектора и
гетеродина. На схеме представлен
смеситель на транзисторе
и гетеродин на
.
Напряжение гетеродина
приложено к переходу Э-Б смесительного
транзистора. Напряжение сигнала подаётся
на базу с помощью автотрансформаторной
связи с входным контуром. Представленная
схема аналогична ламповым, но она имеет
свои особенности. В связи с тем, что
значение входной проводимости велика
в транзисторных преобразователях надо
учитывать процесс обратного преобразования,
а с учёта её емкостного характера,
изменяющийся под действием
имеет место дополнительное преобразование
за счёт нелинейной ёмкости.
Характерной особенность транзисторных преобразователей наступление нелинейного режима работы при сравнительно малых напряжениях входного сигнала ( порядка 10 мВ).
Постоянные
составляющие токов базы и коллектора
и
за счет нелинейности ВАХ существенно
зависят от
,
возрастая с ростом напряжения. В то же
время входная и выходная проводимости
зависят от токов. Поэтому стремление
увеличения коэффициента преобразования
за счёт увеличения
может привести к значительному
шунтированию и расстройке входного и
выходного контуров преобразователя и,
как следствие, снижение общего усиления.
В этой связи увеличение
свыше
( 0,2 ÷ 0,3)В нецелесообразно. В транзисторных преобразователях частоты собранных по схеме с заземлённым эмиттером обратное преобразование влияет меньше и в ряде случаев им можно пренебречь. Параметры транзистора в режиме преобразования частоты можно оценить по параметрам режима усиления
Рис.
.
При оценки шумовых
свойств преобразовательных каскадов
на транзисторах можно считать, что их
коэффициент шума примерно в 2÷3 раза
больше
усилителя на тех же транзисторах.