Преобразователи частоты на полевых и биполярных транзисторах

Преобразователи на ПТ

В данной схеме напряжения сигнала и гетеродина прикладываются между затвором и истоком, таким образом, для расчёта крутизны преобразования необходимо знать зависимость крутизны транзистора от напряжения затвор-исток. Эта зависимость может быть получена дифференцированием сток-затворной характеристики транзистора. Эта характеристика имеет вид квадратичной параболы, поэтому S=S(U_Г) линейна.

 

Так как крутизна транзистора зависит от напряжения гетеродина, то и коэффициент передачи транзисторного каскада зависит от мгновенного напряжения гетеродина, и выходной сигнал будет пропорционален этому напряжению. Опять же умножение. Сигнал промежуточной частоты выделяется контуром L_КC_К.

В данной схеме контуры сигнала и гетеродина оказываются связанными и будучи настроенными на разные частоты вносят друг в друга расстраивающие реактивные сопротивления при перестройке приёмника, к тому же сигнал гетеродина частично поступает в антенну и излучается ею, что ухудшает электромагнитную совместимость устройства. Для предотвращения этого используется подача сигнала гетеродина в цепь истока. Рисунок дальше.

В этом случае изменение крутизны транзистора происходит за счёт изменения рабочей точки при помощи автоматического истокового смещения.

В подобных преобразователях гетеродин и входная цепь настроены на разные частоты. В этом случае применяется сопряжённая настройка контуров. Для того, что бы разность частот настройки гетеродина и входной цепи сохранялась при перестройке по диапазону приходится использовать специальные приёмы при построении колебательных цепей как гетеродина, так и входной цепи и УРЧ. Например, такие как добавочные конденсаторы, или многосекционные конденсаторы с различными законами изменения ёмкости.

 

Смеситель на двухзатворном транзисторе

 

В данном случае используется специальный двухзатворный смесительный полевой транзистор. Регулировка крутизны транзистора осуществляется за счёт подачи напряжения на любой из затворов.

 

Смесители на БТ

 

Принцип действия ПЧ на БТ аналогичен ПЧ на ПТ. Здесь точно так же, как и у ПТ напряжение гетеродина управляет крутизной (а соответственно и коэффициентом усиления) БТ. За счёт этого и происходит умножение сигналов.

Для устранения взаимной расстройки контуров и устранения излучения сигнала гетеродина используется другая схема.

Так же сигнал гетеродина можно подать в цепь эмиттера и через ёмкость, как и на ПТ. Будет время – нарисовать.

 

Использование ИС для преобразовании частоты

 

Уже подразумеваем что преобразование частоты есть перемножение. В качестве основного звена интегральных перемножителей используется дифференциальный усилитель с электронно-управляемым коэффициентом усиления. Один из видов реализации.

Пояснить варианты включения.

 

Диодные преобразователи.

 

Простейший вариант.

 

У всех вышеприведённых схем есть два крупных недостатка – перенос модуляции сигнала гетеродина на выходной сигнал, и передача шумов гетеродина на выход.

 

Балансный диодный преобразователь частоты.

Плечи такого балансного преобразователя должны быть полностью симметричны и идентичны. В этом случае ток сигнала гетеродина в каждом из этих плеч будет противофазен и суммируясь во входном и выходном трансформаторах сам себя компенсирует. Таким образом, сигнал гетеродина (вместе с собственными шумами) не попадает ни на вход, ни на выход ПЧ.

Балансные преобразователи используются во всех диапазонах частот. Особенно часто на СВЧ, так как на высоких частотах использование транзисторов затруднительно.

Точная балансировка плеч такого ПЧ практически не возможна. По этому часто применяют кольцевой преобразователь, у которого развязка между гетеродином, входом и выходом ещё больше.

Кольцевой преобразователь.

 

 

ПЧ на дифференциальном усилителе, по ранее приведённой схеме, так же оказывается балансным.