13.4. Преобразователи частоты

Преобразователи частоты (ПЧ) используются в радиоприемных устройствах для преобразования поступающего из антенны радиочастотного сигнала в сигнал промежуточной частоты. Принцип преобразования частоты сигналов заключается в

перемножении двух гармонических колебаний

Результирующее колебание описывается выражением:

(13.8)

Это колебание представляет собой сумму двух колебаний с частотами и

Выделяя с помощью фильтра ту или иную составляющую выражения (13.8), получим колебание с другой, более низкой или более высокой частотой. Схема ПЧ, реализующей такой алгоритм, показана на рис. 13.21, а. Она содержит два источника гармонических колебаний X(t) и Y(t), перемножитель М с коэффициентом передачи 1, переключатель Z для переключения режимов моделирования, контрольно-измери тельные приборы и фильтр с резонансной частотой около 3,18 кГц на рассмотренной в разд. 13.3 двухконтурной системе с внешней емкостной связью.

В положении ключа Z, показанном на рис. 13.21, а, производится моделирование ПЧ. Согласно данным, приведенным на рис. 13.21, а для источников входных сигналов, сигнал на выходе перемножителя имеет комбинационные составляющие с частотами 16,82 и 3,18 кГц. Поскольку фильтр настроен на 3,18 кГц, будет выделена комбинационная составляющая с разностной частотой, в чем можно убедиться из рис. 13.21,6.

Из рис. 13.21,6 видно, что период сигнала на выходе ПЧ составляет Т2-Т1=0,325 мс, что соответствует частоте 3,18 кГц. Амплитуда сигнала на выходе фильтра составляет около 31 В. Поскольку коэффициент передачи перемножителя выбран равным 1, амплитуда сигнала на входе фильтра равна 1В и, следовательно, коэффициент передачи фильтра должен быть равен 31 на частоте 3,18 кГц. Проверим этот вывод на модели. Для этого переключатель Z переведем в нижнее положение и снимем АЧХ фильтра. Результат моделирования показан на рис. 13.22, из которого видно, что коэффициент передачи фильтра на частоте 3,16 кГц составляет 30 дБ, что в относительных единицах составляет 31,6, т.е. практически равно расчетному.

Контрольные вопросы и задания

1. Для каких целей используется преобразование частоты в радиоприемных устройствах?

2. Из каких соображений выбирается частота гетеродина ПЧ?

3. Можно ли использовать ПЧ для детектирования AM- колебаний?

4. Проведите моделирование ПЧ при выделении верхней комбинационной составляющей, выбрав соответствующим образом параметры фильтра.