Напряжение сигнала
?мод
Напряжение гетеродина
Результириющее |
напряжение |
на входе |
смесителя |
Так лампы |
смесителя |
fnp -fr'^c |
^мод |
жшш |
t |
Выходное |
напряжение |
J8blX |
t мод |
Рис. 2.187. Графическое изображение процесса понижения ча стоты сигнала в односеточном преобразователе частоты при приеме AM колебаний
Коэффициент передачи односеточного преобразователя |
часто |
ты, изображенного на рис. 2.186, |
при критической связи |
между |
контурами полосового фильтра |
равен |
|
Д в у х 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 |
Двухсеточное преобразование частоты в приемниках связи осу ществляется на пентодах и многосеточных лампах. Пример схемы двухсеточного преобразователя частоты на пентоде изображен на
Рис. 2.189. Схема двухсеточного преобразователя частоты на пентоде
рис. 2.189. Воспользуемся этой схемой для объяснения основных принципов двухсеточного преобразования.
На первую (сигнальную — управляющую) сетку лампы подает ся переменное напряжение сигнала «с , имеющее частоту /с , и по
стоянное отрицательное |
смещение Egi. На третью |
(гетеродин |
ную— защитную) сетку |
лампы подается переменное |
напряжение |
гетеродина иг, имеющее частоту /г , и постоянное отрицательное сме щение Egz. На экранирующей сетке напряжение постоянное, и на изменения анодного тока она не оказывает влияния. Эта сетка служит экраном между сигнальной и гетеродинной сетками.
Анодный ток лампы пульсирует как с частотой сигнала, так
и с частотой гетеродина. В результате этого получается |
смеши |
вание двух колебаний электронного потока лампы, и так |
как при |
этом одновременно имеет место эффект детектирования |
(за счет |
нелинейности динамической характеристики лампы), то в анодной цепи можно выделить напряжение частоты биений. Для этого контуры полосового фильтра настроены на разностную частоту. Покажем, что в составе анодного тока пентода действительно имеется переменная составляющая разностной (промежуточной) частоты.
Рис. 2.190. Зависимость кру- |
Рис. 2.191. Зависимость крутизны характе- |
тизны |
характеристики |
пентода |
ристики смесительной лампы от напряже- |
|
от |
напряжения ug3 |
|
ния гетеродина |
|
Мгновенные значения анодного тока усилительной лампы опре |
деляются выражением k = SdUg\, где Sd— крутизна |
рабочего уча |
стка |
сеточной |
динамической |
характеристики. |
|
Для |
усилителя |
на пентоде |
сеточная динамическая характери |
стика |
практически |
совпадает |
со статической характеристикой и |
в этом |
случае |
ia = |
Sugi. |
рис. 2.189, крутизна |
рабочего уча |
В |
схеме, изображенной на |
стка сеточной характеристики пентода не остается постоянной, а изменяется с частотой гетеродина под воздействием напряжения, приложенного к третьей сетке. Сказанное поясняется рис. 2.190,
на котором приведены сеточные характеристики пентода, |
снятые |
при различных напряжениях на третьей сетке. Каждому |
напря |
жению Ugz соответствует определенная крутизна рабочего |
участка |
(при неизменной величине напряжения E g \ ) . У большинства пен тодов крутизна сеточной характеристики под воздействием гете родинного напряжения, приложенного к третьей сетке, изменяется в некоторых пределах по линейному закону. Графически это пока зано на рис. 2.191. Поэтому мгновенное значение крутизны харак-
теристики |
смесительной |
лампы |
можно |
записать |
в |
следующем |
виде: |
|
|
|
|
|
|
Sm |
|
(ort, |
|
|
|
|
|
5 = |
S0 |
+ |
sin |
|
|
где S0 |
— среднее значение |
крутизны |
характеристики, |
определяе |
|
|
мое |
величиной |
постоянного |
отрицательного смеще |
Sm |
|
ния |
Е83; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— максимальное |
изменение |
крутизны от ее |
среднего зна |
|
|
чения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Оно определяется величиной амплитуды напряжения гетероди |
на. Если |
на управляющую |
сетку |
пентода |
подано напряжение |
|
|
|
ugl |
= |
Egl |
+ |
Umc |
sin |
mct, |
|
|
то мгновенные значения анодного тока будут определяться вы ражением
ia = |
Sagl = (S0 + S,„ sin iort) (Egl |
+ |
Umc |
sin шс /) = |
|
= S0Egl |
+ SmEgl |
sin wrt + S0c/fflC sin azt + |
+ |
SmUmc |
sin шг* sin aet |
S0Egl |
+ |
SmEgl |
sin cor^ + |
+ |
S0Umc |
sin wct + |
- j - |
SmUmc |
cos |
(a)r — coc) t — |
— - y SA c cos (u>r - f a>c) /.
Отсюда видно, что в анодном токе смесительной лампы содер жится переменная составляющая разностной (промежуточной) частоты. Ее мгновенное значение равно
h np = \ |
Sm Umc СОЗ (шг — U ) c ) |
t = |
Snp |
Umc |
COS (шг — Ш с ) t |
= |
|
|
= |
lm np COS (<Or — |
( U e ) |
*, |
|
|
где Sn p = |
-5- Sm |
— крутизна преобразования |
смесительной |
лампы. |
Если |
колебательные |
контуры |
полосового |
фильтра настроены |
на промежуточную частоту, а связь между ними критическая, то на выходе преобразователя частоты создается переменное напря жение
и в ы х = 4" i& |
"Р ^ э = Т I m |
"Р ^ C O S ^ R ~ M |
* ) T |
= |
= 4" |
5 "Р • ^ « с • ^ ' |
cos К |
- шс) t. |
|
(2.260) |
Из формулы 2.260 |
следует, что |
при |
изменении |
UmC |
происхо |
дит пропорциональное изменение амплитуды напряжения проме жуточной частоты. Если же производится прием ЧМ колебаний и по закону полезных сигналов изменяется частота шс, то промежу точная частота приемника изменяется в тех же пределах, но около нового среднего значения. Следовательно, в процессе преобразо-
вания частоты закон модуляции преобразуемых колебаний со храняется неизменным. Амплитуда напряжения промежуточной частоты, действующего на выходе, разбираемой схемы, равна
Uт пр |
2 ^пр ' Re Uтс — |
U тс- |
Откуда коэффициент передачи двухсеточного преобразователя частоты с нагрузкой из двух связанных контуров при критической связи равен
|
|
|
Kn^-^-SnpR3 |
|
|
= ^-SmR3. |
|
|
(2.261) |
Из рис. 2.191 ясно, что наибольшая |
крутизна |
преобразования |
тучаетс |
|
, |
|
U |
mr |
= |
E |
g3 |
= -тр |
g |
|
|
получается |
в том случае, когда |
|
|
E |
3o. |
|
В этом |
случае |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
— J_ с |
|
|
|
— 9 • |
|
|
|
|
|
|
•-"пр. макс |
2 |
т |
макс |
|
4 '-'ыако |
|
|
|
где 5 м а к 0 |
— максимально |
возможная |
крутизна |
сеточной характе |
ристики |
лампы |
(указывается |
в |
справочниках). |
|
|
Для |
такого |
режима |
преобразователя |
частоты |
имеем |
|
|
|
Кп макс = |
~о~ "^макс Ra- |
|
|
(2.262) |
В двухсеточном преобразователе частоты на пентоде требуется отдельная лампа для гетеродина. Этот недостаток устраняется, если преобразователь частоты выполнить на пятисеточной лампе (гептоде). Одна из схем преобразователя частоты на гептоде изо бражена на рис. 2.192. В этой схеме лампа выполняет две функ ции: гетеродина и смесителя. Напряжение сигнала подается на третью сетку, и поэтому она называется сигнальной сеткой. Вто рая сетка (точнее, двойная экранная сетка) используется в каче стве анода гетеродина, собранного по трехточечной схеме с авто трансформаторной обратной связью. Первая сетка лампы является управляющей сеткой гетеродина и называется гетеродинной сеткой.
Работа преобразователя частоты на гептоде не отличается от работы преобразователя на пентоде. Под воздействием напряже ния гетеродина происходит качание характеристики с частотой fT, а под воздействием напряжения сигнала рабочая точка на харак
теристике перемещается вправо и влево с частотой fc |
(рис.2.193). |
Поэтому анодный ток лампы |
пульсирует с частотой |
гетеродина и |
с частотой сигнала. |
|
|
Благодаря нелинейности |
динамической характеристики гепто- |
да среднее значение анодного тока |
изменяется с разностной ча |
стотой. Эта |
составляющая' анодного |
тока, |
протекая через первич |
ный контур |
полосового фильтра, создает |
на нем (а |
следователь |
но, и на втором контуре) напряжение промежуточной |
частоты. |
Общим недостатком всех преобразователей частоты на много сеточных лампах является высокий уровень внутренних шумов. Поэтому применять их можно только при значительной величине входного сигнала.
•0
Рис. 2.192. Схема преобразователя частоты на |
Рис. 2.193. Зависимость кру- |
гептоде |
тизны |
характеристики |
геп- |
|
тода |
по третьей |
сетке |
от |
|
|
напряжения |
ugi |
|
Т р а н з и с т о р н ы е п р е о б р а з о в а т е л и ч а с т о т ы
Транзисторные преобразователи частоты (ТПЧ) аналогичны ламповым. Они бывают с внешним (отдельным) гетеродином или с внутренним (совмещенным) гетеродином. Вариантов схем ТПЧ существует очань много, но основные особенности таких .преоб разователей можно пояснить на двух простейших примерах.
На |
рис. 2.194 |
изображена упрощенная |
схема ТПЧ с отдель |
ным |
гетеродином. |
Она аналогична |
односеточному |
преобразова |
телю. |
В данной схеме напряжение |
сигнала |
введено |
в цепь базы, |
а гетеродина в цепь эмиттера. Между собой Напряжения ис и иг включены последовательно. Суммарное напряжение ис + иг при ложено к эмиттерному переходу транзистора. Транзистор рабо тает в режиме коллекторного детектирования. Такой режим обес
печивается резисторами RQI, |
/ ? б 2 |
и R D . Резистор |
R 6 |
2 иногда отсут |
ствует. Благодаря |
резистору |
# э |
осуществляется |
температурная |
стабилизация |
выбранного режима |
транзистора |
(за |
счет ООС по |
постоянному |
току |
эмиттера). |
|
|
|
Поскольку режим транзистора нелинейный, то в составе его коллекторного тока имеется переменная составляющая разност ной (частоты. Ее амплитуда пропорциональна крутизне преобра зования. В зависимости от исходного режима смесителя и ампли-
