Виды преобразователей частоты

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

ГОУ ВПО ДВГУПС

ФАКУЛЬТЕТ СПО-ХТЖТ

Практическая работа №4

Дисциплина: Радиоприемные устройства

Тема: «Виды преобразователей частоты»

Выполнил:

06-РС-735

Ю.И.Коршунова Проверил:

Н.А Дорофеева

Хабаровск

2011

1. Диодный преобразователь частоты

В большинстве приемниках сверхвысоких частот в качестве преобразовательного элемента преобразователей частоты используют кристаллические диоды, обладающие малым временем пролета электронов (малой инерционностью и сравнительно малыми шумами. Недостаток диодных преобразователей - отсутствие усилительных свойств. Такие преобразователи частоты применяют в профессиональных радиоприемных устройствах.

Вариант схемы диодного преобразователя частоты

Фильтр настроен на частоту fопр. Частичное подключение диода к входному и выходному контурам снижает шунтирующее действие на них сопротивления диода. В реальных конструкциях диодных преобразователей СВЧ входной контур выполняют в виде отрезков полосковых или коаксиальных линий, а также в виде объемных резонаторов . В некоторых преобразователях предусматривают источник напряжения смещения Е, оптимизирующий рабочий участок ВАХ диода.

2. Транзисторный преобразователь частоты

В транзисторных преобразователях частоты в качестве преобразовательного элемента используют биполярный или полевой транзистор. Под действием напряжения гетеродина Uг периодически с частотой гетеродина fг меняется во времени крутизна S транзистора, за счет чего происходит преобразование частоты. По аналогии с усилителем, в транзисторных преобразователях напряжение сигнала может подаваться в цепь базы, либо цепь эмиттера, показана упрощенная схема по переменному току преобразователя с ОЭ, в котрой напряжение сигнала Uc подано в цепь базы транзистора, а напряжение гетеродина Uг - в цепь эмиттера; для сигнала транзистор включен по схеме с ОЭ, а для гетеродина - по схеме с ОБ. В обоих преобразователях суммарное напряжение сигнала и гетеродина действует между эмиттером и базой.

В преобразователе с ОЭ ( рис. а) Iвх с частотой fс определяется током базы, а в преобразователе с ОБ (рис.б) - током эмиттера; поскольку ток базы меньше тока эмиттера, преобразователь с ОЭ потребляет от источника сигнала меньший ток по сравнению-с преобразователем с ОБ.

3. Балансный преобразователь частоты

Балансный преобразователь частоты - это соединение двух небалансных преобразователей. В зависимости от подачи напряжений Uc и Uг на преобразовательный элемент возможны два варианта построения балансных преобразователей частот . При первом варианте напряжения сигнала на преобразовательный элемент равны по значению, но противоположны по фазе ( противофазные сигналы); напряжения гетеродина на обих преобразователях элементах равны по значению и действуют в одной фазе ( синфазные напряжения). При втором варианте напряжения сигнала на преобразовательный элемент синфазные, а напряжения гетеродина противофазные. Общим для обоих вариантов построения балансных преобразователей частоты является то, что из двух подводимых к преобразовательному элемету напряжений Uг и U, одно дейсвует на оба преобразовательных элемента синфазно, а другое - противофазно. Напряжение на входе балансного преобразователя частоты, как правило, определяется разностью выходных токов преобразовательного элемента.

Особенно важны для балансных преобразователей два свойства:

- Конпенсация всех помех от любых источников на выходе каскада при их синфазном воздействии на ПЭ. При отсутствии противофазных сигналов на входе балансного преобразователя и действии на ПЭ только синфазных напряжений гетеродина напряжения на входном и выходном контурах преобразователя частоты равны нулю; при этом на выходе преобразователя нет напряжения шумов гетеродина , а во входную цепь приемника не просачивается напряжение с частотой гетеродина . При подаче напряжения Uc это свойство преобразователя частоты не нарушается;

- компенсация четных гармоник токов преобразовательного элемента в нагрузке, что приводит к уменьшению в балансном преобразователе частоты числа побочных каналов.

4. Кольцевой преобразователь частоты

Кольцевой преобразователь служит для повышения развязки между цепями сигнала и гетеродина, а также для обеспечения практически полного исключения прохождения сигнала и гетеродина в цепи промежуточной частоты для этого используют двойные балансные преобразователи, получившие название кольцевые

На рисунке приведена схема диодного кольцевого преобразователя, в котором диоды образуют кольцо с односторонней проводимостью. Напряжение сигнала через согласующую катушку связи со средней точкой подводится к кольцу из диодов Д1-Д4 (первая диагональ моста), во вторую диагональ моста включена катушка связи с фильтром на частоте f0 . Напряжение Uг подключено между средними точками катушек связи.

преобразователь частота

На входе кольцевого преобразователя при высокой симметрии плеч обеспечивается подавление побочных эффектов преобразования . Снизить уровень нелинейных эффектов при преобразовании удается использованием диодов Шотки . Подобные преобразователи имеют низкий уровень шумов и большой линейный участок амплитудной характеристики, однако обладают значительными потерями при преобразовании.

Обоснование преобразовательной частоты.

Назначение. Преобразователи частоты служат для переноса спектра частот из одной области в другую без изменения характера модуляции. Они являются частью супергетеродинного приемника. В результате преобразование получается новое значение частоты fпр, называемой промежуточной. Частота может быть как выше, так и ниже частоты сигнала fc; в первом случае происходит преобразование частоты вверх, во втором - вниз. Как видно из диаграммы напряжений на входе и выходе преобразователя частоты, при преобразовании частоты закон модуляции uвх (в данном примере - амплитудой ) не нарушается, а изменяется только частота несущего колебания на выходе преобразователя.

Структурная схема и принцип работы

Для преобразования частоты в радиоприемниках используются линейные цепи с периодически меняющимися параметрами. Структурная схема преобразователя частоты содерхит преобразовательный элемент, гетеродин Г и фильтр Ф.