Результирующий коэффициент шума

,

где - коэффициент шума УПЧ; - номинальный коэффициент передачи по мощности преобразователя при его согласовании на входе и выходе одновременно.

Выводы:

1. Преобразование частоты в диодном преобразователе осуществляется благодаря периодическому изменению крутизны диода под действием напряжения гетеродина. Для расчета диодного преобразователя определяют его эквивалентные параметры преобразования. Так как схема диодного преобразователя взаимна, то параметры прямого и обратного преобразования равны между собой.

2. Постоянная составляющая тока диода пропорциональна амплитуде напряжения гетеродина , что позволяет проще косвенно оценить по .

3. При мощность шумов на выходе диодного ПЧ определяется шумами сопротивления перехода диода; при через диод проходит ток с постоянной составляющей , являющийся источником дополнительных дробовых шумов. Коэффициент шума ПЧ совместно с УПЧ зависит от напряжения ; режим работы диодного ПЧ () выбирают по минимальному , особенно при отсутствии в приемнике УРЧ.

Балансный преобразователь частоты – соединение двух небалансных преобразователей. В зависимости от подачи напряжения и на ПЭ возможны два варианта построения балансных ПЧ:

1) напряжения сигнала на ПЭ равны по значению, но противоположны по фазе (противофазные сигналы); напряжения гетеродина на обоих ПЭ равны по значению и действуют в одной фазе (синфазные напряжения);

2) напряжения сигнала на ПЭ синфазные, а напряжения гетеродина противофазные.

Общим для обоих вариантов построения балансных ПЧ является то, что из двух подводимых к ПЭ напряжений и одно действует на оба ПЭ синфазно, а другое – противофазно. Напряжение на выходе балансного ПЧ определяется разностью выходных токов ПЭ.

Таким образом, балансный ПЧ имеет основные свойства:

1) компенсация всех помех от любых источников на выходе каскада при их синфазном воздействии на ПЭ. При отсутствии противофазных сигналов на входе балансного преобразователя и действии на ПЭ только синфазных напряжений гетеродина напряжения на входном и выходном контурах ПЧ равны нулю; при этом на выходе преобразователя нет напряжения шумов гетеродина, а во входную цепь приемника не просачивается напряжение с частотой гетеродина. При подаче напряжения это свойство ПЧ не нарушается;

2) компенсация четных гармоник токов ПЭ в нагрузке, что приводит к уменьшению в балансном ПЧ числа побочных каналов.

Схема диодного балансного ПЧ показана на рисунке 11.10.

 

Рисунок 11.10 Схема диодного балансного ПЧ

 

Напряжение сигнала на диоды и подается в противофазе от входного трансформатора со средней точкой.

Напряжения на обоих диодах действуют в одинаковой фазе.

Напряжение на выходе преобразователя

где - коэффициент пропорциональности.

При отсутствии входного сигнала на каждый диод подается напряжение . Так как напряжения на диодах от напряжения действуют в фазе, то и ; при этом на выходе преобразователя отсутствует напряжение, обусловленное шумами гетеродина, а также компенсируются изменения токов и за счет паразитной модуляции напряжения гетеродина.

При действии напряжения сигнала составляющие токов диодов с промежуточной частотой в случае преобразования на первой гармонике крутизны соответственно

,

,

выражения для токов и приближенные, не учитывающие реакции нагрузки.

Так как , то .

Тогда .

Таким образом, напряжение на выходе балансного диодного преобразователя в два раза больше напряжения небалансного ПЧ.

Так как составляющие токов и с частотой в половинках вторичной обмотки трансформатора протекают в противоположные стороны и взаимно компенсируются, то напряжение с частотой в балансном преобразователе не просачивается во входную цепь приемника (контур ).

Для повышения развязки между цепями сигнала и гетеродина, а также для обеспечения практически полного исключения прохождения сигнала и гетеродина в цепи промежуточной частоты используют двойные балансные преобразователи, получившие название кольцевых.

На рисунке 11.11 приведена с хема диодного кольцевого ПЧ, в котором диоды образуют кольцо с односторонней проводимостью.

 

Рисунок 65 – Схема диодного кольцевого ПЧ

 

Напряжение сигнала через согласующую катушку связи со средней точкой подводится к кольцу из диодов (первая диагональ моста), во вторую диагональ моста включена катушка связи с фильтром на частоте . Напряжение подключено между средними точками катушек связи.

На выходе кольцевого преобразователя при высокой симметрии плеч обеспечивается подавление побочных эффектов преобразования. Снизить уровень нелинейных эффектов при преобразовании удается применяя диоды Шотки. Подобные преобразователи имеют низкий уровень шумов и большой линейный участок амплитудной характеристики, однако обладают значительными потерями при преобразовании. Для уменьшения потерь преобразователь должен быть согласован по сигнальному и гетеродинному входам, а также по выходу на частоте .

Использование в преобразователях диодов Шотки позволяет осуществить лучшее согласование по сравнению с обычными кремниевыми и германиевыми диодами.

Кольцевые преобразователи используют в диапазоне частот до 100 МГц; их широко применяют в профессиональных РПУ декаметрового диапазона.

Выводы:

1. Характерным для балансных ПЧ является то, что из двух подводимых к ПЭ напряжений сигнала и гетеродина одно действует на оба ПЭ синфазно, а другое – противофазно.

2. При синфазном воздействии на оба ПЭ любого источника в балансном преобразователе, напряжение на выходе которого определяется разностью выходных токов ПЭ, обеспечивается на выходе ПЧ компенсация всех помех.

3. При противофазных сигналах и синфазных напряжениях гетеродина на ПЭ в строго симметричном балансном преобразователе обеспечивается компенсация шумов гетеродина и во входную цепь приемника не просачивается напряжение с частотой гетеродина.

4. В балансных ПЧ уменьшается число побочных каналов приема, снижается уровень нелинейных эффектов при преобразовании.

5. Кольцевые ПЧ позволяют существенно ослабить взаимную связь между цепями сигнала и гетеродина, а также обеспечить компенсацию токов сигнала и гетеродина в нагрузке.

6. При некотором усложнении балансные ПЧ позволяют скомпенсировать зеркальный канал приема.

 

 

АМПЛИТУДНОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ

Детектором называют устройство, служащее для создания напряжения, изменяющегося в соответствии с законом модуляции одного из параметров входного сигнала.

Детекторы классифицируют по характеру входного сигнала и виду параметра, который подвергается модуляции; по способу выполнения и т.д.

Радиосигналы можно разделить на три основные группы:

1) непрерывные гармонические (рисунок 12.1, а), в которых передаваемое сообщение заложено в модуляцию одного из следующих параметров гармонического колебания: амплитуды , частоты , фазы . В зависимости от вида модуляции детектируемого сигнала различают амплитудные (АД), частотные (ЧД) и фазовые (ФД) детекторы;

Рисунок 12.1 Входные характеристики различных сигналов

 

2) радиоимпульсные сигналы (рисунок 12.1, б), в которых сообщение передается с помощью модуляции одного из следующих параметров сигнала: пикового напряжения , частоты , длительности импульса (широтно-импульсная модуляция – ШИМ), времени начала импульса (временная импульсная модуляция – ВИМ). Для детектирования подобных сигналов используют детекторы радиоимпульсов;

3) видеоимпульсные сигналы (рисунок 12.1, в); модуляция в видеоимпульсах может осуществляться изменением пикового значения импульса (амплитудно-импульсная модуляция – АИМ), длительности импульса (ШИМ); времени начала импульса (ВИМ или ФИМ); возможно изменение комбинации импульсов в группе – импульсно-кодовая модуляция (ИКМ). Детектирование подобных сигналов осуществляется детектором видеоимпульса. Детектор, реагирующий на пиковое значение видеоимпульса, называют пиковым.

Амплитудный детектор – устройство, на выходе которого создается напряжение в соответствии с законом модуляции амплитуды входного гармонического сигнала. Если на входе АД действует напряжение , модулированное по амплитуде колебанием с частотой , то график изменения этого напряжения во времени и его спектр имеют вид (рисунок 12.2, а). Напряжение на выходе детектора (рисунок 12.2, б) должно меняться в соответствии с законом изменения огибающей входного напряжения .

 

Рисунок 12.2 Графики изменения напряжения и его спектр на входе и выходе АД

 

Спектр АМ – колебания на входе АД состоит из трех составляющих: несущего колебания с несущей частотой и амплитудой и двух боковых составляющих с частотами и и амплитудами ( - коэффициент модуляции); спектр продетектированного напряжения состоит из двух составляющих: постоянной составляющей на частоте и низкочастотной составляющей с частотой и амплитудой (рисунок 12.2, б).

Таким образом, напряжение на выходе АД содержит составляющие частот, которых не было во входном напряжении.

Следовательно, в зависимости от способа выполнения АД можно подразделить на:

- синхронные детекторы, использующие линейную цепь с периодически меняющимися параметрами;

- детекторы на основе нелинейной цепи.

В зависимости от типа электронного прибора, реализующего нелинейную цепь, АД подразделяют на диодные и транзисторные.

В зависимости от тог, нелинейность характеристики какого типа транзистора используется для детектирования, транзисторные АД делят на коллекторные, базовые, эмиттерные, стоковые, затворные и истоковые.

На практике наиболее частот используют диодные АД.