Преобразователь частоты без зеркального канала.

Преобразователь частоты — радиоэлектронное устройство для преобразования электрического (электромагнитного) сигнала путём переноса его спектра на некоторый интервал по оси частот.

Преобразователь частоты применяется, главным образом, в супергетеродинных радиоприемниках. Также в различных радиоизмерительных приборах: селективных вольтметрах, анализаторах спектра, модулометрах и девиометрах. Его применение позволяет снизить рабочую частоту основного тракта усиления и селекции сигнала (тракта ПЧ), сделать этот тракт неперестраеваемым. То есть, для настройки радиоприёмника на разные несущие частоты изменяется частота гетеродина преобразователя, несущая частота выходного сигнала, называемая промежуточной частотой (ПЧ), остаётся неизменной. Кроме выработки сигнала ПЧ преобразователь может использоваться и в других случаях, например, ультразвуковых линиях задержки электромагнитного СВЧ — сигнала.

При низкой промежуточной частоте зеркальный канал находится близко к основному и плохо ослабляется преселектром. В этих условиях можно применить компенсационный метод устранения приема зеркального канала.

Структурная схема преобразователя частоты, построенного на этом принципе, изображена на рисунке 3. Устройство состоит из двух трактов преобразователя частоты, подключенных к общему сумматору. В каждом из трактов включены два фазосдвигающих контура. Один из них включен между общим гетеродином и преобразующим прибором (φг1 – в первом плече преобразователя и φг2 – во втором плече), а второй – между преобразующим прибором и сумматором (φп1 – в первом плече, φп2 – во втором).

Рис. 3 Структурная схема преобразователя частоты.

Согласно общей теории преобразования частоты при ωп =  ωг — ω0 выходное напряжение преобразованного сигнала основного канала, подводимое к сумматору,

Ùmп = Ќп Ùmс,

где Кп = Кп exp [1 (φг + φп)] – комплексный коэффициент передачи преобразователя частоты.

Для зеркального канала частота гетеродина ниже частоты сигнала. Выходное напряжение преобразованного сигнала:

где Кп з к = Кп exp i [-φг + φп)] — комплексный коэффициент передачи преобразователя для зеркального канала.

Выходное напряжение сумматора при действии сигнала Ùmс  по основному каналу приема на выходе первого плеча:

На выходе второго плеча:

Напряжение преобразованного сигнала по основному каналу приема на выходе сумматора:

Если модули коэффициентов передачи первого и второго плеча одинаковы, то Кп1 = Кп2 = Кп., то:

Выполним два требования: эффект от использования частоты основного канала должен быть максимальным, а эффект от преобразования частоты зеркального канала должен быть равный нулю.

Максимальное значение модуля обеспечено при совпадении единичных векторов с произвольным фазовым сдвигом на комплексной плоскости, т.е. при:

где k = 0,1,2,3,…натуральный ряд чисел.

обращается в нуль, фазы единичных векторов exp i [-φг1 + φп1)] и exp i [-φг2 + φп2)] различаются на (2k +1)π. То есть, при:

где k = 0,1,2,3,…натуральный ряд чисел.

Фазовый сдвиг в цепи гетеродина второго плеча должен быть равен фазовому сдвигу в цепи гетеродина первого плеча ±π/2.

Таким образом, возможно множество реализаций, позволяющих получить компенсацию приема симметричного канала и суммирование результата преобразования частоты основного канала приема. Эти реализации отличаются возможностями произвольного выбора φг1 и φг2 и различными значениями k.

Условия компенсации зеркального канала приема сохраняются при достаточно широких пределах изменения φг1 и φг2. Возможна одновременная компенсация не только одного колебания, но и целого спектра частот.

При выборе φп1 = + π/2, φг1 = — π/2, φп2 = 0, φг2 = 0 или любом другом, удовлетворяющем координатам точек, лежащих на линиях графиков рис. 4, осуществляется компенсация нежелательного канала приема.

Рис.4.

Реализация абсолютно одинаковых модулей коэффициента передачи плеч преобразователей и необходимых фазовых сдвигов φг, φп затруднена. Однако при расхождении характеристик плеч, не превышающем 10%, можно ожидать ослабления зеркального канала приема не менее 20 Дб. При использовании современной технологии производства микросхем можно получить более высокие результаты, реализуемые в устройствах компенсации приема зеркального канала СВЧ.





Похожие статьи





Добавить комментарий