5.2.2. Перетворення частоти на гармоніках

Приведений вище аналіз роботи перетворювача частоти виконаний бреши наступних допущеннях:

напруга вхідного сигналу мала (7... 10 мВ) і не виходить за межі лінійної ділянки характеристики крутизни преобразовательного приладу;

напруга гетеродина хоча у багато разів більше напруги сигналу (/Уг=100... 150 мВ), але амплітуда його не виходить за межі лінійної ділянки характеристики крутизни преобразовательного приладу.

З а цих умов крутизна характеристики преобразовательного приладу залежно від напруги гетеродина

Таке перетворення називається простим лінійним перетворенням частоти на першій гармоніці крутизни преобразовательного приладу. Амплітудно-частотна характеристика перетворювача частоти в лінійному режимі доведена на мал. 5.6.

М ал. 5.6. Амплітудно-частотні характеристики перетворювача частоти в лінійному режимі

Але в загальному випадку крутизна характеристики преобразовательного приладу (або провідність параметричного приладу

змінюється по нелінійному закону тобто містить n гармонійних складових. У такому разі при великій амплітуді вхідного сигналу, коли захоплюється нелінійна ділянка вольт-амперной характеристики приладу, у складі струму сигналу з'являються гармонійні складові як на частоті сигналу, так і на частоті гетеродина. Отже, у складі струму преобразовательного приладу міститься багато коливань комбінаційних частот виду

fnp — nfг ± mfc_,

де« і т — номери гармонік частот гетеродина і сигналу. Таке перетворення називається нелінійним комбінаційним.

Оскільки амплітуди комбінаційних складових струму у вихідному ланцюзі преобразовательного приладу убьгоают із збільшенням номера гармоніки (п і т), можна враховувати тільки складові з /г^З і т^.3.

Оскільки виборча система перетворювача частоти налаштована на проміжну частоту, напруга проміжної частоти може бути отримана на будь-якій гармоніці крутизни при виконанні умов

Але оскільки із збільшенням номера гармоніки п амплітуда зміни крутизни зменшується, перетворення частоти найчастіше проводиться на першій гармоніці крутизни (п=\), при цьому виходить більший коефіцієнт передачі напруги перетворювача частоти.

Проте в перетворювачах частоти приймачів УКВ-диапа-зона 'часто використовуються вищі гармоніки (п>1). Це дозволяє підвищити стабільність частоти гетеродина і зменшити взаємний вплив настроєних сигнального і гетеродинного контурів. Схеми гетеродинів при цьому спрощуються.

Шуми перетворювача частоти роблять істотний вплив на коефіцієнт шуму радіоприймального пристрою в цілому, оскільки перетворювач є одним з перших каскадів приймача. Крім того, в перетворювачі частоти гетеродин є додатковим джерелом шуму.

6.2.3. Побічні канали прийому

З приведеного вище аналізу роботи перетворювача частоти видно, що навіть при лінійному режимі роботи струм на виході має складний спектр і містить комбінаційні частоти /г—/с і /г+/о У вихідному ланцюзі перетворювача виборча система налаштована на проміжну частоту /пр=/г—/с, тому вихідна напруга проміжної частоти може створювати будь-яка складова спектру, частота якої рівна /ПР. Крім того, напруга на виході перетворювача частоти створюється і у тому випадку, коли на його вхід поступає напруга перешкоди з частотою, рівній проміжній частоті приймача. В цьому випадку перетворювач частоти працює як підсилювач, що підсилює без перетворення. Причому це посилення відбуватиметься і при вимкненому гетеродині. Таке посилення називається прямим проходженням.

Таким чином, на виході перетворювача частоти напруга проміжної частоти може бути створена при дії на його вході трьох напруги, що має частоти f\=-fr—/пр, /2= =/г+/щ> і fnp. З цієї трьох напруги тільки одне є корисним сигналом, інші — перешкоди. Наприклад, якщо fi — сигнал, то if г і /Пр —помехи. Графічно спектр частот на вході перетворювача частоти показаний на мал. 5.6. Тут видно, що

частоти fci і /с2 розташовані симетрично по відношенню до частоти гетеродина /г. Тому один з каналів прийому називають основним (наприклад /С1), а інший (/_С2) — симетричним або дзеркальним. Якщо основним буде сигнал з частотою fcz, то сигнал з частотою /ci стоятиме на заваді.

Для нормальної роботи радіоприймача на виході перетворювача частоти повинна бути створена напруга проміжної частоти тільки за рахунок напруги сигналу, що приймається по основному каналу. Напруга коливань, що поступили на вхід приймача по побічних каналах (дзеркальному і на 'проміжній частоті), повинна бути значно ослаблена, оскільки вони є перешкодами.

Перешкода по дзеркальному каналу ослабляється виборчою системою преселектора, до складу якого входять вхідний ланцюг і УРЧ. Частотна характеристика преселектора показана штриховою лінією на мал. 5.6.

Перешкода на проміжній частоті ослабляється режекторними фільтрами, що включаються в ланцюг антени або вхідний ланцюг, як показано на мал. 2.3.

Паралельний коливальний контур Z-фСф, налаштований на проміжну частоту /пр, матиме великий опір для сигналу на цій частоті. Тому контуром 1фСф фільтрується напруга перешкоди на проміжній частоті.

У нелінійному режимі роботи перетворювача частоти з'являється безліч додаткових побічних каналів прийому. Із збільшенням номера гармоніки крутизни вольт-амперної характеристики преобразовательного приладу амплітуда напруги додаткового каналу зменшується і чим більше номер гармоніки, тим вона менша.

Отже, зі всієї безлічі побічних каналів прийому реальні перешкоди створюють тільки канали прямого проходження і перший дзеркальний канал.

Щоб зменшити можливість утворення побічних каналів, бажано обмежити роботу преобразовательного приладу лінійною ділянкою характеристики крутизни. Проте при цьому зменшиться коефіцієнт посилення перетворювача частоти унаслідок зменшення крутизни перетворення.

Слід нагадати, що виборчі ланцюги підсилювача проміжної частоти не ослабляють перешкод на проміжній частоті і, отже, не здійснюють вибірковості по побічних каналах. Вибірковість по цих каналах забезпечується преселектором, тобто вхідними ланцюгами УРЧ.