Как выбирается промежуточная частота:

1. F_ПЧне должна совпадать с участком частотного диапазона, где работают радиостанции особенно имеющую большую мощность, так как они могут быть недостаточно подавлены входной цепью.

2. Выбор относительно низкой промежуточной частоты построения УПЧ обеспечивает высокую избирательность по соседним каналам, благодаря использованию узкополосных фильтрующих систем, которое легко реализовать на низких частотах.

Но в тоже время низкое F_ПЧзатрудняет подавление зеркального и других побочных каналов (рис.3.10).

Рис.3.10. Подавление зеркального канала входной цепью

3. При выборе относительно высокой ПЧ подавление зеркального и побочных каналов улучшается, так как увеличивается их постройка относительно частоты полезного сигнала или основного канала, но в этом случае затрудняется эффективность подавление соседних каналов за счет широкополосности ФПЧ

4. С увеличением рабочего частотного диапазона величину ω_ПЧследует увеличивать, так как входные избирательные цепи имеют широкие полосы пропускания и могут не обеспечить подавление зеркального канала.

5. Так как F_Г=F_С+F_ПЧ , то в случае высокой промежуточной частоты, когда увеличивается частота гетеродина на величину ω_ПЧ, то в диапазоне СВЧ затрудняет реализацию гетеродина.

Выводы:

Выбор относительно низких и высоких значений промежуточной частоты имеет свои недостатки и достоинства, поэтому величину ПЧ выбирают с учетом конкретных устройств и частотного диапазона в которой они работают.

Пример.

Для приемников амплитудной модуляции, работающих в диапазоне СВ, ДВ и КВ промежуточная частота равна F_ПЧ= 465кГц±2кГц.

В приемниках с частотой модуляцией: F_ПЧ= 10,7МГц±0,1МГц.

В телевизионном приемнике F_ПЧ= 38МГц илиF_ПЧ= 38,9МГц.

Для совмещения достоинств высокой и низкой частоты значений ПЧ применяют многократное преобразование частоты (обычно 2-3)(рис.3.11).

Для радио вещественных приемников:

1-я F_ПЧ= 1,84 или 24,975Мгц.

2-я F_ПЧ=465кГц или 10,7МГц.

Рис.3.11. Приемник с многократным преобразованием частоты

С увеличением числа преобразований возникает много побочных каналов, от которых трудно избавиться.

3.3.1 Методы реализации преобразований частоты

Преобразователи частотым Могут быть выполнены на основе:

1. Нелинейного преобразования входного сигнала U_C(t)и напряжения гетеродинаU_Г(t). Используется нелинейная характеристика электронного прибора или устройства.U_ПЧ(t)=L (U_C(t),U_Г(t)),гдеL- нелинейный оператор

2. Перемножения сигналов U_C(t)иU_Г(t)

Используется устройство, выполняющее математическую операцию умножения

U_ПЧ(t)=AU_C(t) U_Г(t)

Для реальных перемножителей, где их инерцией можно пренебречь, можно записать более общее выражение:

U_ПЧ(t)=АU_C(t) U_Г(t))

U_ПР(t)=А₀+А₁U_C(t) U_Г(t)+А₂U²_C(t)+А₃U²_Г(t)+F (A_i,U_C(t),U_Г(t)),

где, A– некоторые коэффициенты;

F- нелинейная функция, содержащая степениU_C иU_Г больше двойки.

3. Управление коэффициентом передачи линейного усилителя напряжением U_Г.

В этом преобразователе используют преобразование вида

y=F U_C(t), где F=F₁(U_Г(t)).

Если F₁=АU_Г(t), то U_ПЧ(t)=АU_C(t)U_Г(t))

А в этом случае алгоритмы работы пунктов 2 и 3 одинаковы.

Независимо от способов реализации преобразователи частоты должны обладать следующими характеристиками:

1. Высоким коэффициентом преобразования

.

2. Стабильностью параметров в диапазоне перестройки гетеродина.

3. Малыми частотными искажениями в полосе пропускания фильтрующей системы.

4. Малыми нелинейными искажениями.

5. Стабильностью ω_ПЧ приω_С=const: │∆ω_ПЧ│=│∆ω_Г│.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется преобразованием частоты.

2. Что называется зеркальным каналом.

3. Как устраняется прием по зеркальному каналу.

4. Ка выбирается промежуточная частота.

2. Практическая реализация

1. На транзисторах

Для управления крутизной транзистора S₁(t) возможны различные варианты включения источников сигнала и гетеродина и отбора мощности на промежуточной частоте.

Например (рис.3.12,3.13):

Рис.3.12. Варианты включения источников сигнала и гетеродина

Схема б) более предпочтительнее чем а), так как меньше взаимосвязь контуров сигнальной и гетеродинной частей.

Схема б) по отношению к источнику с общим эмиттером, а по отношению к гетеродину с общей базой.

Один из вариантов практической реализации приведен на рис.3.13.

Рис.3.13. Вариант практической реализации преобразователя

2) Диодные преобразователи. Как правило имеют отдельный гетеродин.

Схема простейшего диодного преобразователя имеет следующий вид(рис.3.14)

Рис.3.14. Схема диодного преобразователя

Недостаток: наличие эффекта обратного преобразования частоты, что приводит к увеличению уровня шумов. Коэффициент шума диодного преобразователя частоты равен:

, гдеK_P<1

При предельной величине (K_P=1),K_Ш=2

Перед диодными преобразователями частоты используют усилители радиочастоты с большим усилением.

Для уменьшения влияния шумов гетеродина используют балансные смесители на диодах(рис.3.15)

Обмотки выполнены таким образом, что напряжение гетеродина на диоде поступает в фазе, а сигналы в противофазе. В идеальной симметричной схеме:

1. Отсутствует просачивание колебаний так как сигналы i^”_Г иi^’_Г противофазные и не создают ЭДС во втором контуре сигнала

2. Отсутствует преобразования шумов гетеродина в такт промежуточной частоты, так как сигналы i^”_ПЧШ иi^’_ПЧШ– противофазные

Рис.3.15. Схема балансного смесителя

В этом преобразователе усиливается эффект прямого преобразования, но необходима удвоенная мощность гетеродина

Вопросы для самопроверки

1. Назовите методы реализации преобразователей частоты.

2. Нарисуйте схему балансного преобразователя частоты.

3. Нарисуйте схему преобразователя частоты на биполярном транзисторе.