Преобразование частоты. Требования к смесителям. Искажение сигналов.

Основой ПЧ является математическая основа – операция перемножения 2-х сигналов (гетеродина и сигнала). Покажем, что операция перемножения реализуется не только на специализированных устройствах но и на многих нелинейных элементах. Рассмотрим:

; считаем что Uвх=Uг+Uс.

Квадратурный член степенного ряда обеспечивает процедуру перемножения сигнала. Поэтому можно реализовать преобразование частоты путем подавания «+»Uг и Uс на нелинейный элемент в котором достаточно сильно выражен квадратичный член степенного ряда. Наличие всех прочих членов степенного ряда является «вредным» и обуславливает образование комбинационных гармоник на вых. нелинейного элемента. fк=|m×fг±n×fc|, m и n-целые.

Наличие комбинационных гармоник приводит к специфическим искажениям сигнала в смесителе. Если искаженный сигнал в смесителе продетектировать и прослушать, имеет место «свист» с переменной тональностью т.е. говорят об искажениях сигнала типа «свист». fпч=fc-fг. Предположим, что возникла комбинационная гармоника fк=m×fс-n×fг = и пусть она попала в полосу пропускания = fпч. Т.е. в данном случае сигнал и гетеродин порождают две спектральных составляющих на вых. смесителя, которые попадают в полосу пропускания УПЧ.

Предположим, что из-за нестабильности fг она приняла fг’= fг+D.

Имеет место сумма двух ВЧ компонентов с малой разницей частот (n-1)D. Возникают биения, а следовательно на вых. демодулятора появляется дополнительный тон с частотой Fтон=(n-1)D.

Для подавления данного вида помех надо использовать смесители с малым уровнем комбинационных гармоник. Если не удается обеспечить достаточно малого уровня комбинационных гармоник, то соответствующие настройки приемника помечаются как нерекомендуемые.

Рассмотрим общие требования предъявляемые к смесителям.

При реализации Смеситель стараются обеспечить большую развязку между входами, а также между вх. и выходом. Если развязка между входами не велика то мощные колебания гетеродина могут проникнуть на сигнальный вх. смесителя, и далее через преселектор поступить в антенну, приемник превращается в передатчик который создает помехи к близлежащим радиоэлектронным средствам.

Если мощные сигнальные колебания попадают на гетеродинный вход смесителя, то произойдет паразитная внешняя синхронизация колебаний гетеродина, что приведет к «подтягиванию» частоты гетеродина к частоте сигнала.

Прямое прохождение гетеродинного колебания на вых. смесителя обуславливает, перенос шума гетеродинного колебания на вых. смесителя, снижается с/ш.

Совокупное проникновение U₁ и U₂ на вых. обуславливает высокий уровень комбинационных гармоник.

31. Схемотехника смесителей. Гетеродины.

Наиболее простым является одно-диодный смеситель.

На нелинейный элемент – диод поступает сумма колебаний сигнала и гетеродина. Ток диода содержит множество комбинационных гармоник. Данная спектральная составляющая выделяющая на контуре смесителя, все остальные комбинационные гармоники этим контуром подавляются.

Достоинства: низкая стоимость и широкий частотный диапазон вх. колебаний.

Недостатки: развязка между входами низкая; развязка между входами и выходом обусловлена только фильтрующими свойствами контура.

Покажем каким образом шум гетеродина проникает на вых. смесителя.

Если рассматривать выделенные шумовые полосы в спектре гетеродина как совокупность 3-х отдельных узкополосных колебаний которые попадают на нелинейный элемент формируют свою группу комбинационных гармоник и среди этих гармоник, существуют гармоники с разностной частотой, равны по частоте настройки контура. Следовательно контур выделит данные шумовые гармоники, что приведет к снижению с/ш.