Устройство и принцип действия ПЧ.
Лекция Преобразователи частоты
Цель:
изучить теоретические основы построения преобразователя частоты (ПЧ) и его основные характеристики.
Общие сведения о ПЧ
Преобразователь частоты (ПЧ) предназначен для переноса модулирующего сигнала с одной несущей частоты на другую с целью понижения несущей частоты. Частота, на которую переносится модулирующий сигнал, называется промежуточной частотой 
.
Цели понижения частоты:
1) На более низкой частоте проще осуществить устойчивое усиление сигнала, т.к. при этом возрастает проводимость УП 
и уменьшается проводимость 
, а коэффициент устойчивого усиления увеличивается, т.к.
.
2) На более низкой частоте проще осуществить частотную селекцию сигнала (избирательность 
), т.к. МЦ можно выполнить на элементах с сосредоточенными параметрами и добиться требуемых характеристик.
3) На более низкой частоте проще сузить полосу пропускания приёмника до ширины спектра усиливаемого сигнала, уменьшив при этом шумы, т.к.
,
где 
- эквивалентное затухание контура.
На рисунке 14.1 - функциональная схема ПЧ. Он состоит из смесителя (СМ), генератора немодулированных колебаний, который называется гетеродином (Г), и фильтра (Ф).
Рисунок 14.1
В СМ происходит «вычитание» частот сигнала 
и гетеродина 
по одной из схем:
или 
,
где - несущая частота полезного сигнала;
- частота гетеродина.
|
|
|
В результате - образуется промежуточная частота , меньше сигнальной, т.е.
.
Как следует из приведенных выражений, настройка гетеродина может быть верхней (когда 
) или нижней (когда 
). В обоих случаях спектр радиосигнала можно перенести на одну и ту же промежуточную частоту. Закон модуляции при этом не изменяется.
Отличие верхней настройки гетеродина от нижней состоит лишь в том, что при ней происходит инвертирование (переворачивание) спектра, что не отражается на качестве приёма сигналов (см. рисунок 14.2).
Рисунок 14.2
Основное требование к ПЧ: перенести модулирующий сигнал на низкую несущую частоту с минимальными искажениями (или без них).
Рисунок 14.3
Рисунок 14.3 поясняет, что огибающая модулированного сигнала до ПЧ и после него не должна меняться.
Как отмечалось, приёмники с преобразованием частоты называются супергетеродинными. Они обладают наиболее высокими чувствительностью и избирательностью. Кроме того, эти приёмники просто перестраивать в диапазоне рабочих частот, не ухудшая их характеристики, т.к. перестройка осуществляется одновременно входной цепью и гетеродином. УПЧ не перестраивается, т.к. промежуточная частота, при таких перестройках не меняется и является постоянной для приемника.
|
|
|
Устройство и принцип действия ПЧ.
Математическое обоснование принципа действия ПЧ
Покажем, что устройство, способное перемножать два гармонических сигнала, можно использовать в качестве смесителя.
Пусть на входы перемножителя подаются: напряжение полезного сигнала
,
и напряжение гетеродина 
. (См. рисунок 14.4).
Рисунок 14.4
На основании известной тригонометрической формулы 
на выходе перемножителя получаем следующее:
.
Таким образом, на выходе перемножителя получаются спектральные составляющие с разностной ( 
) и суммарной 
частотами. Полезным результатом следует считать разностную (пониженную) частоту, т.е. первое слагаемое:
,
где 
- коэффициент пропорциональности, зависящий от типа смесителя.
Обозначим:
; 
,тогда 
, или 
.
Выводы:
1) Изменения амплитуды напряжения промежуточной частоты соответствуют изменениям амплитуды полезного (входного) сигнала, т.е. амплитудная модудяция сохраняется.
2) Фаза входного сигнала переносится на промежуточную частоту. Следовательно, на выходе ПЧ фазовая и частотная модуляции также сохраняются.
|
|
|
3) Фаза напряжения промежуточной частоты зависит от фазы напряжения гетеродина. Следовательно, если гетеродин - нестабильный генератор, то это приведёт к нестабильности сигнала на выходе ПЧ (это вредное явление).
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 23; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!