ваются |
друг на друга, называется |
с м е с и т е л е м , а часть |
схемы, |
охватывающая смеситель и гетеродин — п р е о б р а з о в а |
т е л е м |
(рис. 5.6). Для того чтобы в кривой напряжения на выходе |
смесителя содержалась гармоническая |
составляющая, |
не имевшаяся |
в кривых напряжений, подаваемых на вход, необходимо, |
чтобы преоб |
разование, которому подвергается сигнал в преобразователе, было нелинейным. Так как электронные лампы имеют нелинейные характе ристики, их можно использовать для преобразования частоты. Это относится не только к многоэлектродным лампам, но и к диодам и триодам.
В зависимости от количества электродов используемых ламп на пряжения сигнала и гетеродина подаются оба на один и тот же электрод или на разные электроды. Механизм преобразования в обоих случаях несколько различен.
I. При использовании диода в качестве смесителя напряжения сигнала и гетеродина включаются последовательно в цепь анода лампы,
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при |
использовании |
|
триода — в |
цепь |
управляющей |
сетки. |
Такое |
преобразование соответственно называется д и о д н ы м |
или о д н о - |
с е т о ч н ы м . |
|
При |
включении |
обоих |
управляющих |
напряжений |
в цепь одного |
|
|
|
|
|
|
и того же электрода |
они |
|
|
|
|
|
|
одновременно |
воздейству |
|
|
|
|
|
|
ют на каждый |
слой |
|
пото |
|
|
|
|
|
|
ка электронов, проходя |
|
|
|
|
|
|
щего по лампе. Для того |
|
|
|
|
|
|
чтобы при этом на выхо |
|
|
|
|
|
|
де смесителя могла полу |
|
|
|
|
|
|
читься гармоника |
новой |
|
|
|
|
|
|
частоты, необходимо рабо |
|
|
|
|
|
|
тать на нелинейном участке |
|
|
|
|
|
|
соответствующей характе |
|
|
|
|
|
|
ристики лампы. |
|
|
|
Рнс. |
5.6. |
Функциональная |
схема |
каска |
2. |
При |
использовании |
|
да |
преобразования |
частоты |
|
в |
качестве |
смесителя |
|
|
|
|
|
|
многоэлектроднон |
лампы |
гетеродина |
можно подавать |
на |
различ |
напряжения |
сигнала |
и |
ные сетки системы электродов. Такой вид преобразования называется д в у х с е т о ч н ы м . В этом случае оба управляющих напряжения воздействуют на один и тот же слой потока электронов в лампе не одновременно, а одно за другим; их действия на электронный поток здесь не складываются, как в первом случае, а перемножаются. Так как перемножение даже линейных функций дает уже нелинейную зависимость (ах-Ьх — сх2),.то здесь отпадает необходимость работать на нелинейных участках характеристик. Поэтому при двухсеточном преобразовании возможен более рациональный выбор рабочей точки лампы и тем самым более эффективное преобразование.
Преобразование частоты является промежуточным этапом обра ботки сигнала в приемнике и получаемая при этом разностная частота соответственно называется п р о м е ж у т о ч н о й (/пР). Так как
частота гетеродина /у делается обычно выше частоты сигнала /с, то
/пр ~ t r /с-
Название «промежуточная» не характеризует «высоту» получен ной разностной частоты. Частота fnV всегда является высокой и может быть даже выше, чем fc. Поэтому смесительные лампы должны обла дать всеми особенностями ламп, предназначенных для работы на вы соких частотах.
Теперь рассмотрим более подробно, как при двухсеточном преобра зовании в анодной цепи лампы получается ток промежуточной часто ты. В качестве смесительной лампы используем пентод. Пусть напря жение сигнала ис будет подано на первую сетку лампы, напряжение гетеродина иР— на третью сетку (рис. 5.7). Пусть напряжение сме-
Рис. 5.7. Принципиальная схема включения пентода как двухсеточного смесителя
щения в цепи первой сетки будет £ С1, в цепи третьей — Есз. В резуль тате напряжения первой и третьей сеток будут
uCi = Ес1 Ч- ис,
исз = ЕсЯ-В ир.
Тогда ток в анодной цепи будет представлять собой функцию не зависимых переменных мС1 и «сз;
Ч = / (U«. ^сз)- |
|
|
|
Разложим теперь эту функцию |
в ряд, используя для этого ряд |
Тэйлора для функций двух переменных. |
|
|
|
/ (х + Л, у k) — / (х, у) 4- дЦ х, у) |
h | df(x, |
у) к ) |
1 Гб>2/ |
(х, у) |
дх |
ду |
|
2 |
дх2 |
+ 2 т ь л кк + д2[ (х, у) |
j |
|
|
дх ду |
ду2 |
|
|
|
где h и k — приращения переменных |
х и у. Полагая х — £01, h — ис, |
у = Есз и k = uv, получим для га: |
|
|
|
|
1а — / {Еа , Есз) 4* дПЕсг, Есз) Up 4" д/ (fia, £сз) |
«г4- |
|
дЕ,С1 |
|
дЕгъ |
|
|
1 |
д-f (Ecj, Ec3) |
j |
(Eci, Et3) |
|
|
1 |
d»f (Ea , £ C3) |
2 |
4--------------------- 5-------- |
it - --------------------U. «г 4------- • ----------- =------и |
4- ... |
2 |
ЭЕ®, |
c |
d£c, dEa |
|
c |
2 |
c>£23 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(5-5) |
В этом ряде выражение / |
ZTcrs) |
представлет собой анодный ток |
в рабочей точке / а0, |
д/ (Е |
Е |
) |
|
|
анодного тока по напря- |
91:—— — крутизну |
|
|
дЕа |
|
|
|
|
|
|
|
женшо |
„ |
г, |
д! ( Е п , Егч) |
|
|
|
|
первой сетки |
6 ас„ |
— — —— — крутизну анодного тока по |
|
|
|
|
дЕа |
|
|
|
|
|
|
напряжений третьей |
сетки |
5 |
с3, —- |
-С1 ’■ — — коэсрфнциент двойного |
|
|
|
|
д£С] дЕсз |
|
|
|
|
управления £д.у. Подставляя эти величины в (5.5), получаем |
|
|
h — Aio + ^ aci ис + |
^асз ur + |
1 |
d S aci |
,2 |
-f- ^ д .у Uf, UT -{- |
|
|
|
|
|
2 |
d£Cj |
|
|
|
|
|
|
+ Д - -^2£L u2 + ... . |
|
|
|
(5.6) |
|
|
|
2 |
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Полагая для упрощения выкладок, |
|
что ис и иг чисто синусоидаль |
ны, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«с = UzmCOSmc(, |
|
|
|
|
|
|
|
|
UpmCOS Шр t, |
|
|
|
|
где юс и «)г — соответственно круговая |
частота напряжений |
сигнала |
и гетеродина, (5.6) можно представить в виде |
|
|
|
|
';а = /ао + Sacl ^cm COS о>с t + |
Sacb UrmCOS 0)г/ + |
- i6- |
(7£j£| |
COS2 (0C* + , |
4- *д.у Ucm UrmCOS Mc/ COS COrf + -i- . |
|
lj\mCOS2 «0Г/ + ... . |
(5.7) |
Учитывая, что по правилам тригонометрии |
|
|
|
|
|
cos2 а = |
-i- (] -}- cos 2а), |
|
|
(5.8) |
|
cos a cos р = -i- cos (а -f Р) -j— |
cos (а — P), |
|
(5.9) |
переменные составляющие анодного тока, согласно (5.7), все будут иметь частоту или сигнала, или гетеродина, или им кратные, за исклю чением члена k ^yucuv, содержащего произведение ысиг. Его согласно (5.9) можно разложить на член с суммарной частотой ((вг + шс) и член с разностной частотой (шг — и>с). Последний и представлет собой ток промежуточной частоты
*лр ~ "7р" ^д.у Ucm Upm COS (lOr №c) t. |
(5. 10) |
Его амплитуда равна |
|
|
(пр m |
2 ^Л-У т ^гт- |
(5.11) |
Она определяется как амплитудами напряжений сигнала и гетеродина, так и величиной коэффициента двойного управления и зависит от ре жима работы лампы.
Для того чтобы выделить из анодного тока лампы составляющую промежуточной частоты и получить на выходе смесителя соответст вующее переменное напряжение, в ее анодную цепь включается коле бательный контур, настроенный на частоту /пр (рис. 5.7).
Для оценки эффективности процесса преобразования вводится специальный параметр, называемый крутизной преобразования и определяемый как отношение амплитуды тока промежуточной частоты к амплитуде напряжения сигнала
1П р ГТ1 |
(5.12) |
5Пр — Uст |
Она указывается, как обычно параметры вида крутизны, в мА/В. Если для / крт подставить (5.11), то SnP можно представить в виде
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Sup — 1' ^' д.у Urmг' - |
|
|
|
|
|
|
|
(5.13) |
Из этого уравнения следует, |
что для |
увеличения |
5 пр |
напряжение |
гетеродина нужно делать побольше. |
Однако это имеет смысл |
только |
до определенного |
предела: |
при |
дальнейшем |
|
увеличении |
|
Uvm |
|
|
|
значение |
/ прт |
перестает |
расти |
|
|
|
и может даже падать. Это свя |
|
|
|
зано |
с нелинейностью |
зависи |
|
|
|
мости |
|
5 аС1 |
= |
f (UC3) |
[Л.5.1 ]. |
|
|
|
У, |
большинства |
смесительных |
|
|
|
ламп |
предел |
для значения |
(Угт |
|
|
|
лежит около 10 В. |
меньше ста |
|
|
|
|
Величина |
|
5 пР |
|
|
|
тической |
крутизны |
Sacl. |
|
Для |
|
|
|
ориентировочной |
оценки их от |
|
|
|
ношения предположим, что за |
|
|
|
висимость SaCl = |
/ (UC3), |
кото |
|
|
|
рая была представлена на рис. |
|
|
|
5.4, |
линейна |
(рис. 5.8). Коэф |
|
|
|
фициент |
двойного |
управления, |
|
|
|
равный |
тангенсу |
угла |
наклона |
Рис. 5.8. К оценке |
величины |
кру |
этой прямой, |
|
тогда можно |
оп |
ределить как |
|
|
|
|
|
|
|
тизны преобразования |
|
|
|
|
|
|
|
|
где Saolo — значение Sa01 при Дсз = 0, т. е. значение Saci при ис-