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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 278

Скачиваний: 3

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

В результате сложения двух колебаний, имеющих различные частоты, происходит образование результирующей электромагнит­ ной волны, амплитуда которой изменяется с частотой биений. Эта волна распространяется к диодному детектору 4, расположенному параллельно узким стенкам волновода.

Для согласования входного сопротивления диода с волновым сопротивлением волновода применяется поршень 5 настройки. Он расположен от диода на расстоянии четверти волны результирую­

щего

электромагнитного поля. Под воздействием этого поля в

цепи

диода

возникает ток, среднее значение которого изменяется

с частотой

биений.

Рис. 2.183. Схема двухтактного диодного преоб­ разователя частоты

Нагрузкой диода является входной контур УПЧ, настроенный на промежуточную частоту. Он соединяется с диодом при помощи гибкого коаксиального фидера. Высокочастотные составляющие тока диода в фидер промежуточной частоты не поступают. Они замыкаются через небольшую емкость 7.

Для повышения чувствительности приемника сантиметрового диапазона необходимо, чтобы преобразователь частоты обладал малым уровнем внутренних шумов. Напряжение шумов на вы­ ходе преобразователя частоты создается антенной, входной цепью, полупроводниковым диодом и гетеродином. Если в качестве гете­

родина используется

отражательный клистрон, то в общем

уровне

шумов преобладают

шумы, создаваемые

гетеродином.

 

Для борьбы с шумом гетеродина на сантиметровых

волнах

часто применяется двухтактный диодный

преобразователь

часто­

ты. Его принцип действия поясняется с помощью схемы, изобра­

женной

на рис. 2.183. В данной схеме

имеются два полупроводни­

ковых

диода. Они включены

так,

что

напряжение

гетеродина ыг

воздействует на оба диода в одинаковой

фазе, а напряжение сиг­

нала ис

приложено к ним в противофазе. Верхняя и нижняя по­

ловины

 

схемы

строго

симметричны.

 

 

 

 

 

 

Допустим,

что гетеродин

работает,

а

сигнала

нет

с = 0).

В этом

 

случае происходит

детектирование

напряжения

гетероди­

на. Но так как токи обоих диодов в катушке Ц

протекают на­

встречу

друг другу, то на выходе схемы

напряжения

нет. Таким

образом,

происходит

компенсация

любой

гармоники

гетеродина,

а следовательно, и всех его шумовых

составляющих.

 

426


Если же на входе схемы действует только один сигнал (гете­ родин не работает), то диоды работают поочередно и, следова­ тельно, происходит двухполупериодное детектирование сигнала. Однако на выходе схемы напряжения не будет, так как емкость С имеет значительную величину и ее сопротивление для частоты сиг­ нала мало.

Если в схеме действуют оба напряжения (сигнала и гетероди­ на), то в результате сложения напряжения гетеродина с напряже­ ниями сигнала иаб и ибв возникают биения, которые детектируют­ ся. Так как напряжение сигнала подводится к диодам в противофазе, то переменная составляющая промежуточной частоты проте-

Электричес кое поле сигнала

Электричес кое поле колебаний гетеродина

Рис. 2.184. Двухтактный

пре­

Рис. 2.185.

Конфигура­

образователь частоты с Т-об­

ция

электрического поля

разным волноводным развет-

сигнала в Т-образном

вителем

 

волноводном

разветви-

 

 

 

теле

кает через диоды Д\ и Дг также

в противофазе. Это означает, что

в катушке L 3 переменные

составляющие

промежуточной частоты

обоих диодов протекают в одном направлении и, складываясь, на­ водят ЭДС в катушке L 4 . Контур L4 C настроен на промежуточную частоту. Поэтому на выходе схемы действует напряжение проме­ жуточной частоты. Оно подается на управляющую сетку лампы первого каскада УПЧ.

Разобранная схема двухтактного преобразователя частоты на

сантиметровых волнах конструктивно выполняется в виде

двой­

ного Т-образного волноводного разветвителя (рис. 2.184).

Элек­

тромагнитное поле сигнала распространяется в волноводе / в виде волны типа НюЭлектрическое поле действует между широкими

стенками

волновода и, распространяясь по

разветвлениям 3 и 4,

достигает

диодов с' разностью фаз в 180° (рис. 2.185). Электромаг­

нитное

поле от гетеродина распространяется

в волноводе

2 также

в виде

волны Ню. Распространяясь по разветвлениям 3

и 4, оно

достигает

диодов с разностью фаз, равной

нулю.

 

Колебания промежуточной частоты от диодов по гибким коак­ сиальным фидерам поступают на двухтактную входную цепь УПЧ. Двухтактные преобразователи частоты часто называются баланс­ ными преобразователями.

427


8. Преобразование частоты в приемниках связи

Преобразователь частоты в приемнике связи выполняет ту же роль, что и в радиолокационном приемнике, В нем происходит понижение несущей частоты принимаемых сигналов и их боковых частот.

В приемниках связи применяют односеточное, двухсеточное и транзисторное преобразование частоты.

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

Односеточный преобразователь частоты приемника связи прин­

ципиально не отличается от аналогичного

преобразователя

ра­

диолокационного

приемника. Но он

имеет

некоторые

специфиче­

 

 

 

ские

особенности.

Один

|

\

^ + £ о

из возможных

 

вариантов

 

 

 

односеточного

 

преобразова­

 

 

 

теля

частоты

приведен на

 

 

 

рис.

2.186. В

данной

схеме

 

 

 

связь

смесителя

с гетероди­

 

 

 

ном

емкостная. Она осуще­

 

 

 

ствляется

через конденсатор

 

 

 

С с в , емкость

которого

|часто

 

 

 

выбирают

равной 5—30 пф.

 

 

 

Возможны

и

другие

виды

 

 

 

связи (индуктивная,

авто­

 

 

 

трансформаторная

 

и пр.).

 

 

 

 

Отметим

две

особенно­

 

 

 

сти

схемы.

Первая

заклю­

 

 

 

чается

в том, что

 

анодной

 

 

 

нагрузкой

смесительной

 

 

 

лампы

является

полосовой

 

 

 

фильтр—система двух свя­

 

 

 

занных

контуров.

Оба кон­

Рис. 2.186.

Пример схемы

односеточного

тураодинаковы и

настрое­

преобразователя частоты приемника связи

ны

на

промежуточную ча­

 

 

 

стоту.

Такая

 

нагрузка

смесителя

встречается

и в радиолокационных

приемниках,

но зна­

чительно

реже, чем в

приемниках связи. Вторая

особенность со­

стоит в том, что контур гетеродина

содержит два дополнительных

конденсатора Cs и С6 , которые называются

сопрягающими. О их

назначении сказано ниже.

 

 

 

 

 

 

Промежуточная частота приемника связи всегда равна частоте биений, возникающих при смешивании колебаний сигнала с коле­

баниями гетеродина. В дальнейшем будем

считать,

что fnp —

Уравнение для переменной составляющей

анодного

тока про-

428


межуточной

частоты

смесительной

лампы

может

быть записано

в следующем

виде:

 

 

 

 

 

h

пр =

1т

п Р

• s i n (а)г — ( о с ) t =

5 п р

£7,„с

s i n ( ш г <Dc) г.

Если контуры

полосового фильтра

L3C3

и L 4 C 4

настроены на

частоту биений, а связь между контурами критическая, то напря­

жение

на выходе

преобразователя

частоты

 

 

 

Квь.х =

4" 7 "< пр # э

S i n ( 0 ) г ~(Oc)t

=

 

 

=

4"

5 п Р Ume

• R3

• s i n г шс) Л

(2.259)

где /?э — резонансное

сопротивление одного из контуров полосо­

вого фильтра без учета влияния

второго контура.

 

Из уравнения (2.259) следуют два важных вывода: 1) если

принимаемые колебания модулированы по амплитуде

(изменяется

Umc),

то и напряжение

промежуточной частоты

будет

амплитудно-

модулированным; 2) если принимаемые колебания модулированы по частоте (изменяется шс ), то и напряжение промежуточной ча­ стоты будет частотно-модулированным. Следовательно, в процессе преобразования частоты закон модуляции преобразуемых колеба­

ний сохраняется

неизменным.

 

 

 

 

Физические

процессы, происходящие

в односеточном

преобра­

зователе частоты приемника

A M колебаний,

иллюстрируются

рис. 2.187.

контуре Ь\С\

 

 

 

 

На входном

(рис. 2.186) действует амплитудно-

модулированное

напряжение

сигнала,

имеющее

частоту

/ с . На

этом же контуре создается напряжение гетеродина. Оно имеет ча­ стоту /г . В результате сложения двух напряжений различной ча­ стоты возникают биения, происходящие с разностной частотой. Однако амплитуда биений не постоянна, а изменяется по закону модуляции сигнала (рис. 2.187,в). Поэтому у суммарного напря­ жения есть две огибающие. Одна из них имеет частоту модуля­ ции ^мод, а другая — разностную частоту fr /с- Это напряжение детектируется. В составе анодного тока лампы смесителя (рис. 2.187, г) имеется переменная составляющая разностной часто­ ты. Ее амплитуда изменяется по закону модуляции сигнала.

Поскольку контуры полосового фильтра настроены на частоту биений, то на выходе преобразователя создается переменное на­ пряжение промежуточной частоты, модулированное по амплитуде (рис. 2.187,5).

/ На рис. 2.188 изображены графики процессов, происходящих в односеточном преобразователе частоты приемника ЧМ колеба­ ний. В этом случае амплитуда биений постоянна, но их частота изменяется по закону модуляции сигнала. Поэтому и на выходе преобразователя действует напряжение, модулированное по ча­ стоте.

429