Файл: Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие].pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 280

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

стоты. Оно осуществляется за счет значительного понижения ча­ стоты колебаний гетеродина.

Для выяснения такой возможности необходимо произвести ма­ тематический анализ частотного состава анодного тока лампы смесителя. С целью его упрощения будем учитывать, что ампли­ туда напряжения сигнала Umc всегда много меньше амплитуды напряжения гетеродина Umr. В этих условиях можно считать, что крутизна лампы смесителя для напряжения сигнала периодически изменяется с частотой гетеродина.

Рис. 2.173. Зависимость крутизны характеристики смесителя в типовом режиме работы от напряжения гетеродина и первые составляющие кру­ тизны

В режиме работы с отсечкой анодного тока смесительной лам­ пы, близкой к 90°, закон изменения крутизны рабочего участка сеточной динамической характеристики показан на рис. 2.173.

Из этого рисунка ясно, что уравнение для мгновенных значе­ ний крутизны смесителя можно записать в виде ряда Фурье:

Sd = S0 - f Sml

• cos art + Sm7 • cos 2wrt + ...,

где Smu Sm2 — амплитуда

гармоник крутизны смесителя.

Мгновенное значение анодного тока смесительной лампы опре­ деляется уравнением

В этом уравнении крутизна Sd является функцией напряжения гетеродина, а напряжение ug состоит из постоянного напряжения смещения Eg и переменного напряжения сигнала ис- Напряжение сигнала удобно считать косинусоидальным, так как при этом полу­ чаются более простые тригонометрические преобразования.

Поэтому полагаем

 

 

ug

== Eg + Umc

cos шс*.

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h = (So + S„n cos u),i +

Sm2

cos 2ш г / +

. . . ) (Eg + Umc • cos шс2!) =

=

S0Eg + S„n Eg cos wrt + Sm2

Eg

cos 2u>r / +

. . . +

+ S0Umc

cos <oct + Sml Umc

• cos wrt • cos wct +

 

 

+ 5,„ 2

c7,„c cos 2<art • cos ш с £

- + - . . .

 

Известно, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

COS a COS P =

 

COS (a -f |3) +

- i -

COS (a — P).

В соответствии с этой формулой получим:

 

 

h =

+ Sml Egcos

а>гг +

Sm2Eg

cos 2шгг +

. . . +

+

S0 Umc

• cos <uci + -L Sml

• Umc

cos (a>r +

a>c) if +

+ SM i • £/r a c

cos (ier — cuc) t +

- i - S m 2 t / m c cos (2a>r + «с)* +

 

+

- i - Sr a a

c/m c cos (2шг — <oc) f + . . .

Полученное уравнение подтверждает наше предыдущее рас­ суждение о наличии в составе анодного тока смесительной лампы переменной составляющей разностной частоты, а также состав­ ляющих частот сигнала и гетеродина.

Но кроме этих составляющих в составе импульсного тока сме­ сителя имеется еще множество различных комбинационных со­ ставляющих.

Их частоты можно определять по формуле

a) = + (m<»r + дсвс )

или

/== ± (/»Л + я/с),

где т и п — произвольные целые числа, включая нуль.

Знак перед скобкой необходимо брать таким, чтобы определяе­ мая частота комбинационной составляющей получалась положи­

тельной.

 

Совершенно очевидно, что любая переменная

составляющая

тока лампы смесителя может создавать на контуре

L 3 C 3 выходное

напряжение. Однако практически для создания выходного напря-

415

жения промежуточной частоты контур

L 3 C 3 настраивают на одну

из разностных комбинационных

частот.

Преобразование частоты называется

простым, если

/ п р "

/ г / с -

 

При сложном преобразовании получают промежуточную ча­ стоту

/ п р = 2 / г

/ с

или

 

• / п р = 3 / г

/ с .

В последних случаях контур гетеродина настроен на частоту, значительно более низкую, чем сигнальный контур. Поэтому со­ противление гетеродинного контура между точками его для тока частоты сигнала является емкостным и очень малым по величине. В этих условиях входное сопротивление смесителя со стрроны сигнального контура не уменьшается за счет контура гетеродина.

При использовании высших гармоник гетеродина с целью по­ лучения промежуточной частоты необходимо выбирать угол от­ сечки анодного тока детекторной (смесительной) лампы таким, чтобы его полезная переменная составляющая имела наибольшую амплитуду.

Недостатком данного способа получения промежуточной часто­ ты является небольшое значение коэффициента передачи преоб­ разователя. Поэтому сложное преобразование частоты применяют

только в случае крайней необходимости.

 

В разобранной схеме преобразователя частоты

связь гетеро­

дина со смесителем была автотрансформаторной.

На практике

применяют и другие виды связи (индуктивную, емкостную, через активное сопротивление и т. д.).

В диапазоне дециметровых волн односеточное преобразование частоты обычно осуществляется на триоде маячкового типа (на­ пример, 6С5Д). В этом случае сеточным колебательным контуром смесителя служит резонансная коаксиальная линия.

Схема и конструкция смесительного каскада на маячковом

триоде изображены на рис. 2.174.

По своему

конструктивному вы­

полнению данный каскад подобен

резонансному усилителю

на той

же лампе (рис. 2.134, а), только вместо двух

коаксиальных

резона­

торов здесь имеется один. Он включен в сеточную цепь лампы и настроен на частоту принимаемого сигнала. Коаксиальный резо­ натор выполняет роль входного контура смесителя.

Напряжение сигнала и напряжение гетеродина подводятся к

коаксиальному

резонатору. Связь

автотрансформаторная.

Для

этого в подвижном мостике смесителя имеется два контакта

свя­

зи. Связь смесителя с гетеродином

выбирается

минимальной. По­

этому контакт

связи смесителя с гетеродином

находится близко

от пружинного

короткозамыкателя

резонатора.

 

416

Выходной контур смесителя LC при помощи короткого отрез­ ка гибкого коаксиального кабеля включен в анодную цепь лампы смесителя, который собран по схеме параллельного питания. Часть

элементов схемы

(высокочастотный дроссель, конденсаторы С2

и С3 , сопротивление

развязывающего фильтра R2) помещена вну-

Лружинящие контакты

Рис. 2.174. Схема и конструкция смесительного каскада на маячковом триоде

три среднего цилиндра. Настройка выходного контура на проме­ жуточную частоту обычно осуществляется изменением индуктив­ ности.

Д и о д н о е п р е о б р а з о в а н и е ч а с т о т ы

В диодных преобразователях частоты применяются вакуумные и полупроводниковые диоды. Диодное преобразование частоты с использованием вакуумных диодов получило наибольшее приме­ нение в приемниках дециметрового диапазона. Иногда оно при­ меняется и на метровых волнах. Диодное преобразование на по­ лупроводниковых диодах применяется главным образом в диапа­ зоне сантиметровых волн.

Основным достоинством диодного преобразователя частоты яв­ ляется меньший уровень собственных шумов по сравнению с односеточным преобразователем.

14—869

417

Простейшая схема диодного преобразователя частоты изобра­ жена на рис. 2.175. В этой схеме на входном контуре L{C\, на­ строенном на частоту сигнала, создается результирующее напря­ жение ис+-иг. Его амплитуда изменяется с частотой биений, рав-

1а

Рис. 2.175. Упрощенная схема диодного преобразова­ теля частоты и графическое изображение процесса де­ тектирования биений

ной разности частот колебаний сигнала и гетеродина. Результи­ рующее напряжение на контуре детектируется диодным детек­ тором.

Ток диода сострит из многочисленных переменных составляю­ щих, имеющих частоты tnfr±nfc (если fr>fc) или nfc±mfr (если fr<fc), где m/г — гармоники колебаний гетеродина, a nfc — гармо­ ники колебаний сигнала. Любой из переменных токов диода мо-

418

жет

создать выходное

напряжение при соответствующей

настрой­

ке

контура

 

L2C2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Будем

считать,

что контур

 

L2C2

 

настроен на частоту

биений, а

/ г > / с .

В этом

случае

выходное

напряжение

преобразователя

имеет

частоту

/ П р = /г — /с,

а

его амплитуда

равна

U m B b l

x = Imni>R3

=

— KnUmc

где Кп — коэффициент

передачи

преобразователя ча­

стоты.

 

 

 

 

ивык

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Напряжение

 

можно

рассматривать

как изменяющееся на­

пряжение

смещения,

подаваемое на анод диода. С

учетом

этого

на

рис. 2.175 изображен

процесс

детектирования

биений

в

диод­

ном

преобразователе

частоты. Из этого ри­

 

 

 

 

 

 

 

 

сунка

видно,

что максимальное

изменение

 

 

 

 

 

 

 

 

амплитуды импульсов анодного тока диода

 

 

 

 

 

 

 

 

от ее

среднего

значения

составляет

 

вели­

 

 

 

 

 

 

 

 

чину Мта

= 5 (1 — Ка) Umc.

 

 

составляющей

_

 

и

~

 

 

fT

Амплитуда

 

переменной

,

о'

 

u/nr

тока

 

 

J

 

r

„

 

 

 

 

/ ш п р

всегда

итг

 

от.

 

 

 

промежуточной

 

частоты

 

 

 

 

 

 

 

 

меньше

А/,„а

В несколько

раз, Т. е. /щпр =

р и с . 2.176.

Зависимость

= аоД/ша,

где ао — коэффициент ПОСТОЯННОЙ

коэффициента

передачи

составляющей

тока детектора.

 

 

 

 

 

диодного

 

 

преобразова-

В

зависимости

от

угла

 

отсечки

тока

т е л

я

ч а с т

о

т ы

о

т

ампли-

диода,

 

.

 

 

 

 

J

 

 

 

 

 

и ампли-

туды

 

напряжения

гете-

 

формы его характеристики

J

 

родина

 

 

туды напряжения

гетеродина

 

коэффициент

 

 

 

 

 

 

 

 

ао обычно бывает в пределах

 

0,1—0,3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Амплитуда

 

выходного напряжения промежуточной частоты

 

 

 

Uт пр=

Ав пр • Кэ = а0$ (1 — -Кп) Umc

• R3 =

 

Кп • Umc-

 

 

Откуда

 

 

 

 

 

 

 

*" = П^к-

 

 

 

 

 

(2-258)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При

неизменной

величине

 

резонансного

сопротивления

конту­

ра Ь2С2

 

коэффициент

передачи

диодного

преобразователя

частоты

зависит

от амплитуды

напряжения

гетеродина

(рис. 2.175).

Если

Umr

мала,

то используется пологий

участок

характеристики

диода

и изменение импульсов анодного тока лампы происходит в не­

больших пределах.

При увеличении

Umr крутизна рабочего участ­

ка характеристики

диода сначала

возрастает, а затем остается

практически неизменной. Аналогично изменяется и коэффициент

передачи

диодного преобразователя частоты (рис. 2.176)

. Эта за­

висимость

показывает,

что оптимальная

величина напряжения ге­

теродина

не является

критичной. Обычно

берут с 7 о т г = 1 —

5 е.

Так как диод не обладает усилительными свойствами, то коэф­ фициент передачи диодного преобразователя частоты всегда мень­ ше единицы. Обычно Лп = 0,4—0,7. Малая величина коэффициента передачи диодного преобразователя является его недостатком.

В дециметровом диапазоне волн в качестве входного контура диодного преобразователя частоты обычно используется коакси­ альная короткозамкнутая линия, а диод применяется маячкового

14*

419

Смотрите также файлы