Курсовая работа: Расчет преобразователя частоты
На рисунке 3, а показана схема преобразователя со смесителем на полевом МОП-транзисторе. Напряжение гетеродина подается в цепь истока транзисторного смесителя. Другая схема (рисунок 3, б)с двухзатворным смесителем. Здесь напряжение гетеродина и сигнала подаются на разные затворы. Этим достигается хорошая развязка контуров гетеродина и сигнала, а также требуется меньшая амплитуда гетеродина, чем в схеме с обычным МОП-транзистором. Еще большое ослабление связи между упомянутыми контурами обеспечивают схемы рисунок 3, в и г. Как видно из приведенных схем, полевые транзисторы соединены в них последовательно. Изменение крутизны по напряжению на затворе входного транзистора получается за счет изменения проводимости цепи сток—исток дополнительного транзистора при подаче на него напряжения гетеродина.
Для повышения эффективности подавления побочных каналов приема, а также для уменьшения излучения гетеродина через цепь антенны в рассматриваемом диапазоне волн могут применяться смесители на диодах с резистивной проводимостыю — балансные, мостовые и кольцевые.
Рисунок 4. Схемы преобразователя на диодах: а — балансного; б — балансного в другом варианте; в — кольцевого
На рисунке 4, а приведена упрощенная схема балансного диодного преобразователя частоты. В хорошо отсимметрированной схеме балансного преобразователя на его выходе и входе образуются составляющие частотного спектра ωс , ωг ± ωс , 3ωг ± ωс , 5ωг ± ωс ,…,в то время как в простом преобразователе, кроме того, 0, ωг , 2ωг , 4ωг , 6ωг … .Отсутствие составляющей ωг в спектре балансного преобразователя частоты уменьшает излучение гетеродина через антенну и шумы в тракте приемника. Другая схема балансного преобразователя частоты показана на рисунке 4, б. По своим электрическим свойствам она не отличается от предыдущей.
Схема кольцевого преобразователя иа диодах дана на рисунке 4, в . В спектре кольцевого преобразователя отсутствуют те же составляющие, что и в балансном, и, кроме того, составляющая с частотой ωс .
В качестве диодов в сложных диодных преобразователях частоты могут применяться точечные, микросплавные, туннельные диоды с резистивной проводимостью, а также более современные диоды, называемые диодами Шоттки.
Последние обеспечивают более низкий коэффициент шума преобразователя, чем точечные, и больший динамический диапазон смесителя.
На рисунке 5 представлена схема смесителя на диодах Шоттки.
 |
Рисунок 5. Схема преобразователя на диодах Шоттки с двумя мостами
Наряду с электронными приборами, работающими на резистивной ветви вольтамперной характеристики, в преобразователях частоты в диапазонах КГД- и М-волн могут применяться нелинейные реактивные приборы. К таким приборам относятся параметрические диоды — варакторы. Это диоды с р—n-переходом, в которых используется зависимость емкости запирающего слоя от напряжения. Такие диоды обычно работают без захода в область прямого тока.
Варакторы обладают сравнительно большой нелинейной емкостью и малыми потерями.
Поскольку в рассматриваемом преобразователе частоты переменным параметром, изменяющимся от напряжения гетеродина, является емкость, такой преобразователь называется емкостным.
Принцип действия преобразователя частоты такой же, как и резистивного. Напряжение гетеродина, действуя на нелинейную емкость параметрического диода изменяет крутизну вольт-фарадной характеристики его, в результате чего на выходе преобразователя образуется широкий спектр частот.
Рассматриваемый преобразователь частоты обладает тем замечательным свойством, что в случае неинвертирующего преобразования, т. е. при кfпр = fс + fг коэффициент передачи по мощности преобразователя имеет значение
Kпч м = fпр /fc
т. е. он тем больше, чем больше превышение промежуточной частоты над частотой сигнала.
Так как коэффициент шума преобразователя на параметрических диодах очень мал и его коэффициент усиления по мощности можно сделать достаточно большим, емкостные преобразователи частоты применяются в приемниках с высокой чувствительностью.
Практически для получения большого усиления в емкостном преобразователе производится преобразование «вверх», т. е. по закону
fпр = fс + fг , а затем «вниз» т. е. по закону fпр fг −fс для получения нужной избирательности и усиления в обычном усилителе промежуточной частоты. В емкостных преобразователях частоты могут использоваться параметрические диоды, выпускаемые промышленностью, а также диоды Шоттки. Преобразование «вверх» может применяться также с целью увеличения ослабления зеркальной помехи.
Существующие принципы построения функциональных схем супергетеродинных приемников предусматривают понижение частоты принимаемого сигнала до промежуточной (часто до 455— 465 кГц).
Такое понижение предпринимается с целью обеспечения высокой селективности сигнала. Однако при этом крайне затрудняется ослабление помехи по зеркальному каналу на высших частотах рабочего диапазона.
Вот некоторые особенности построения функциональной схемы супергетеродинного приемника при преобразовании «вверх».
В тракте промежуточной частоты в качестве селективных систем используются стандартные высокоселективные кварцевые фильтры диапазона метровых волн (30—120 МГц). Выбрав промежуточную частоту, например, 40 МГц в приемнике с диапазоном 2—30 МГц и используя до преобразователя эллиптический фильтр нижних частот с частотой среза, например, 31 МГц, можно получить на всех частотах рабочего диапазона ослабление зеркальной помехи, не зависящее от частоты сигнала, 80 дБ. Этот же фильтр нижних частот уменьшает излучение гетеродина в антенну. Кроме того, в рассматриваемом случае упрощается конструкция гетеродина.
Естественно, что при работе УПЧна частотах, выше чем верхняя частота диапазона приемника, требуется соответствующая оценка его коэффициента шума.
3. РАСЧЁТ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ
Рассматриваемая мною схема представляет собой простейшую схему смесителя на одном диоде ( рисунок 6 ).
Рисунок 6