Н.М.Изюмов, Д.П.Линде
"ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИ"
М.,Л.; "ЭНЕРГИЯ", 1965г.

ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

11-6. 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ

В целом ряде случаев оказывается необходимым преобразовать колебания одной частоты в колебания другой, более высокой или более низкой частоты. Преобразование частоты в целое число раз осуществляется с помощью умножителей - резонансных усилителей, нагрузочные контуры которых настраиваются на одну нз высших гармоник. Несколько сложнее производится преобразование частоты при некратном отношении частот преобразуемого и преобразованного сигналов. С таким преобразованием мы уже сталкивались в процессе модуляции. При этом благодаря одновременному воздействию двух напряжений разных частот (несущей частоты и частоты модуляции), если лампа работает на нелинейном участке характеристики, на выходе, кроме колебаний несущей частоты, появляются колебания боковых частот, которые равны разности и сумме частот действующих напряжений. При преобразовании частоты используется аналогичный метод: на нелинейный элемент, в качестве которого может быть использован полупроводниковый или вакуумный диод, триод или многосеточная лампа, одновременно воздействуют два напряжения разных частот.

Рис. 11-24. Схема односеточного преобразователя частоты.

На рис. 11-24 изображена схема односеточного преобразователя частоты. Под воздействием одного из напряжений, например напряжения, имеющего более низкую частоту, крутизна лампы то возрастает, то уменьшается. Поэтому амплитуда колебаний более высокой частоты в анодной цепи лампы, пропорциональная ее крутизне S, будет увеличиваться в положительный полупериод напряжения более низкой частоты и уменьшаться за время его отрицательного полупериода (рис. 11-25, а).

Рис. 11-25. Графики, поясняющие работу преобразователя частоты.

Ток ia в анодной цепи (рис. 11-25, б) представляет собой сумму трех токов: постоянного тока ia0, тока частоты более низкочастотного сигнала i"a и тока с переменной амплитудой частоты второго сигнала i'a. Последний модулированный по амплитуде ток представляет собой результат сложения колебаний частоты второго сигнала и биений двух новых высокочастотных сигналов. Частоту их можно определить, исходя из свойств колебаний при биениях. На основании формулы (10-61) можно определить частоту изменения огибающей амплитуд

 

и частоту высокочастотных колебаний

 

Складывая и вычитая последние два равенства, мы получаем частоты колебаний, образующих биения:

(11-30)
(11-31)

Следовательно, в анодной цепи появились токи разностной и суммарной частот. Поэтому преобразователи также называют смесителями. Включая в анодную цепь контур, настроенный на суммарную или разностную частоту, можно получить на выходе колебания требуемой частоты.

Следует отметить отличие процесса преобразования частоты от процесса модуляции. Последняя, как правило, производится при работе генератора с углом отсечки < 180°, что необходимо для получения высокого к.п.д. Преобразование же частоты обычно осуществляется в маломощных устройствах, где получение высокого к.п.д. не имеет существенного значения. В этих схемах обычно одним из важнейших требований является минимальное содержание в анодной цепи комбинационных частот вида nf1±mf2 и гармоник высших порядков, что достигается работой без отсечки анодного тока, т.е. при угле отсечки = 180°. Кроме того, при модуляции частота модулирующего сигнала должна быть во много раз меньше частоты модулируемого. При смешении же соотношение между частотами может быть любым.

Рис. 11-26. Схема диодного смесителя.

В приемных устройствах, особенно на сверхвысоких частотах, часто используется диодный преобразователь (рис. 11-26). В нем напряжения колебаний смешиваемых частот подаются в анодную цепь диода. Характеристика диода в своем нижнем участке близка к квадратичной параболе, и поэтому анодный ток пропорционален квадрату приложенного напряжения:

(11-32)

где k - постоянный коэффициент.

При воздействии обоих напряжений

 

Пусть амплитуды обоих напряжений одинаковы, тогда согласно формуле (11-32) ток в анодной цепи

 

Преобразуя второе слагаемое этого выражения, получаем:

 

Отсюда видно, что в анодной цепи диода присутствуют токи суммарных и разностных частот. Включая в цепь диода контур, настроенный на одну из них, можно выделить нужную нам преобразованную частоту fП. Можно показать, что преобразование получается и при линейно-ломаной характеристике диода.

В гл. 10 мы говорили об умножителе частоты, т.е. устройстве, на выходе которого создается синусоидальное напряжение с частотой, в целое число раз превышающей частоту переменного напряжения на его входе. Теперь мы рассмотрим решение обратной задачи, т.е. получение на выходе некоторого устройства, которое в дальнейшем будем называть делителем частоты, переменного напряжения с частотой, в целое число раз меньшей частоты напряжения возбуждения. Эту задачу можно решить с помощью обычного генератора с самовозбуждением, в анодную цепь лампы которого включен контур, настроенный на частоту входного напряжения, уменьшенную в целое число раз. Внешний источник напряжения uВ, частоту которого делят, включают вместо анодной батареи (рис. 11-27). Смещение на сетку подается от отдельного источника Ec.

Рис. 11-27. Схема делителя частоты.

Во время отрицательного полупериода источника анодного напряжения анодный ток отсутствует. При положительном полупериоде в анодной цепи возникает импульс анодного тока, который возбуждает колебания в контуре, настроенном на частоту /n. Эти колебания создают благодаря наличию цепи обратной связи на сетке лампы переменное напряжение uc с частотой собственных колебаний контура (рис. 11-28). Однако из-за наличия отрицательного смещения на сетке они смогут вызвать прохождение тока через лампу только при появлении значительного положительного потенциала на ее аноде в то время, когда на сетке лампы переменная составляющая напряжения имеет также положительное значение.

Рис. 11-28. Графики, поясняющие работу делителя частоты.

Предположим для конкретности, что частота источника в 2 раза превышает частоту собственных колебаний контура. Тогда, как нетрудно видеть из рис. 11-28, условия для появления анодного тока возникают один раз за период колебаний в контуре, импульсы анодного тока пополняют запас энергии в нем, и в контуре создаются незатухающие колебания с частотой, в 2 раза меньшей частоты колебаний возбуждающего источника.

Заметим, что, если бы не было обратной связи и смещения на сетке, импульсы анодного тока проходили бы через контур дважды за период колебаний в нем. Один из них сообщал бы контуру запас энергии, а второй отбирал ее, и колебания с собственной частотой в нем не могли бы возникнуть.

В этой главе:
11-1. ПОНЯТИЕ О ПРЕОБРАЗОВАНИИ КОЛЕБАНИЙ
11-2. АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
11-3. ЧАСТОТНАЯ И ФАЗОВАЯ МОДУЛЯЦИЯ
11-4. ИМПУЛЬСНАЯ МОДУЛЯЦИЯ
11-5. ДЕТЕКТИРОВАНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ КОЛЕБАНИЙ
11-6. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ
11-7. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ
ДИНАМО-МАШИНА - походное зарядное устройство!

До пяти минут связи хватает подзарядки мобильного телефона если вращать ручку динамо-машины в течение...

Удобная почтовая доставка не только по России...

 
Более 3000 типов оригинальных аккумуляторов...

...для смартфонов и мобильных телефонов LG, Samsung, Motorola, Nokia, Sony Ericsson и др.

Доставка почтой, курьером...

webmaster@radio-1895.ru