Κάτω από μετατροπή συχνότηταςκατανοούν τη διαδικασία μεταφοράς χωρίς καμία παραμόρφωση του φάσματος του σήματος σε άλλο εύρος συχνοτήτων.
Η μετατροπή συχνότητας χρησιμοποιείται για την τοποθέτηση του φάσματος σήματος σε ένα δεδομένο τμήμα της περιοχής συχνοτήτων του καναλιού επικοινωνίας, καθώς και για την αύξηση της ευαισθησίας και της επιλεκτικότητας των δεκτών τύπου υπερετερόδυνης.
Η αρχή του μετασχηματισμού απεικονίζεται στο Σχ. 3.9, 3.10.
Το σήμα στην είσοδο του μετατροπέα εξαρτάται από την ώρα και το πρωτεύον σήμα:
Στον πολλαπλασιαστή, πολλαπλασιάζεται με το σήμα τοπικού ταλαντωτή
και μετά φιλτράρεται φίλτρο διέλευσης ζώνης.
Το σήμα εισόδου μπορεί να διαμορφωθεί (συνεχώς ή διακριτά) σε πλάτος, φάση, συχνότητα φορέα. Έστω ότι η φασματική πυκνότητα οποιουδήποτε διαμορφωμένου σήματος αποτελείται από φασματικά στοιχεία συγκεντρωμένα γύρω από τις συχνότητες + co 0 (Εικ. 3.10, αλλά):
Ρύζι. 3.9. Δομικό διάγραμμα του μετατροπέα συχνότητας:
1 - πολλαπλασιαστής2 - φίλτρο διέλευσης ζώνης
Ρύζι. 3.10.
Η φασματική πυκνότητα χαρακτηρίζεται από τη φασματική πυκνότητα των πλατών και την απόκριση φάσης. Εάν αυτά τα χαρακτηριστικά είναι απαραίτητα για τους αντίστοιχους υπολογισμούς, πρέπει να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας τύπους και να παρουσιαστούν με τη μορφή γραφημάτων.
Σε άλλες περιπτώσεις, δεν απαιτούνται ακριβή δεδομένα και οι φασματικές πυκνότητες μπορούν να απεικονιστούν αυθαίρετα: για παράδειγμα, με τη μορφή φασμάτων σε σχήμα καμπάνας ή τριγώνων για συνεχείς φασματικές πυκνότητες ή βελών για διακριτές, όπως γίνεται σε αυτό το βιβλίο.
Ας υπολογίσουμε τη φασματική πυκνότητα του σήματος τοπικού ταλαντωτή χρησιμοποιώντας την έκφραση (A.1.3) της συνάρτησης δέλτα:
Αν υποθέσουμε ότι παίρνουμε
Η φασματική πυκνότητα ενός αρμονικού συνημιτονοειδούς κύματος με μηδενική αρχική φάση (Εικ. 3.10, σι)καθορίζεται από το γινόμενο του πλάτους αυτής της ταλάντωσης, αυξημένο κατά μεγάλοφορές, και το άθροισμα δύο συναρτήσεων δέλτα που βρίσκονται στα σημεία του άξονα συχνότητας ω = + ω r. Υπολογίζουμε επίσης τη φασματική πυκνότητα του γινομένου του σήματος εισόδου και του τοπικού ταλαντωτή χρησιμοποιώντας τον τύπο (2.51):
όπου 
- ενδιάμεση συχνότητα. ? BX (/b), 5 g (/co) είναι οι φασματικές πυκνότητες του σήματος εισόδου και του τοπικού ταλαντωτή, αντίστοιχα.
Στη φασματική πυκνότητα του προϊόντος που φαίνεται στο Σχ. 3.10, σε,περιέχει ένα χρήσιμο προϊόν μετασχηματισμού (φασματικές συνιστώσες κοντά στις τιμές της ενδιάμεσης συχνότητας
co = +(O pr), καθώς και εξαρτήματα παρεμβολής κοντά σε συχνότητες -co 0 - cog, COo + Wp
Χρήσιμα εξαρτήματα (βλ. Εικ. 3.10, γ, δ) περάσουν στην έξοδο του ζωνοπερατού φίλτρου και τα παρεμβαλλόμενα μειώνονται σημαντικά. Φασματικά στοιχεία στην έξοδο του ζωνοπερατού φίλτρου (Εικ. 3.10, ρε ) καθορίζονται από την έκφραση
εάν το φίλτρο διέλευσης ζώνης κέρδος /C(/co) = 1 σε μια δεδομένη ζώνη συχνοτήτων. Είναι ακριβείς σε σταθερό παράγοντα ίσο με ΑΛΛΑ/ 2 συμπίπτουν με τα φασματικά στοιχεία του σήματος στην είσοδό του και το φάσμα του μετατρεπόμενου σήματος ομαδοποιείται γύρω από τις νέες τιμές συχνότητας ίσες με ω = + ω pr.
Η μετατροπή συχνότητας χρησιμοποιείται στη διαμόρφωση και την ανίχνευση σήματος.
Οι μετασχηματισμοί φάσματος που εξετάστηκαν παραπάνω για διάφορους τύπους διαμόρφωσης πλάτους συνίστανται στη μετατόπιση του φάσματος του εκπεμπόμενου σήματος στην περιοχή ραδιοσυχνοτήτων. Μια τέτοια μετατόπιση μπορεί να θεωρηθεί ως μια ειδική περίπτωση μιας γενικότερης γραμμικής λειτουργίας που ονομάζεται μετατροπή συχνότητας. Η μετατροπή συχνότητας σημαίνει γενικά τη μετατόπιση του φάσματος σήματος κατά μήκος της κλίμακας συχνότητας προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση, δηλ. τόσο σε υψηλότερες όσο και σε χαμηλότερες συχνότητες.
Κατά τη λήψη σημάτων, η μετατροπή συχνότητας νοείται ως η μετατροπή μιας διαμορφωμένης ταλάντωσης υψηλής συχνότητας που σχετίζεται με τη μεταφορά του φάσματος της από την περιοχή της φέρουσας συχνότητας 0 στην περιοχή μιας χαμηλότερης (λεγόμενης ενδιάμεσης) συχνότητας pr, που εκτελείται χωρίς αλλαγή του νόμου διαφοροποίησης.
Ένας μετατροπέας συχνότητας είναι μια συσκευή στην οποία τα λαμβανόμενα σήματα υψηλής συχνότητας (c) μετατρέπονται σε σήματα χαμηλότερης ενδιάμεσης συχνότητας (pr).
Ο μετατροπέας περιλαμβάνει έναν τοπικό ταλαντωτή και έναν μίκτη.
Ο τοπικός ταλαντωτής είναι μια αυτογεννήτρια ηλεκτρικών ταλαντώσεων, η συχνότητα των οποίων αλλάζει ανάλογα με τη μεταβολή της συχνότητας των λαμβανόμενων σημάτων. Ο μείκτης μπορεί να εφαρμοστεί σε μη γραμμικά (δίοδοι ημιαγωγών, τρανζίστορ) ή παραμετρικά (για παράδειγμα, αναλογικοί πολλαπλασιαστές).
Τα λαμβανόμενα σήματα με συχνότητα c και ηλεκτρικές ταλαντώσεις ενός τοπικού ταλαντωτή με συχνότητα r τροφοδοτούνται σε ένα μίκτη, όπου σχηματίζονται σύνθετες ταλαντώσεις που περιέχουν συστατικά με συχνότητες c + r και c - r.
Διακυμάνσεις διαφοράς ( ενδιάμεσος) οι συχνότητες pr \u003d c - r επιλέγονται χρησιμοποιώντας ένα φίλτρο (συντονισμένο στο pr). Το φίλτρο ενός βρόχου είναι το απλούστερο. Συνήθως, χρησιμοποιείται ένα σύστημα δύο ή περισσότερων συνδεδεμένων κυκλωμάτων, πιεζοηλεκτρικών ή ηλεκτρομηχανικών φίλτρων.
Η επιλογή της ενδιάμεσης συχνότητας γίνεται λαμβάνοντας υπόψη μια σειρά από απαιτήσεις. Συγκεκριμένα, η ενδιάμεση συχνότητα επιλέγεται στο εύρος στο οποίο δεν λειτουργούν ισχυροί ραδιοφωνικοί σταθμοί και εκτός του εύρους συχνοτήτων στο οποίο συντονίζονται τα κυκλώματα εισόδου του δέκτη. Για δέκτες ραδιοφωνικών εκπομπών, ορίζονται τυπικές τιμές ενδιάμεσης συχνότητας φά pr - 465 kHz και 10,7 MHz. σε δέκτες τηλεόρασης φάΤα σήματα εικόνας pr είναι 38,0 MHz και για σήματα εικόνας ήχου - 31,5 MHz και 6,5 MHz.
Για παράδειγμα, εξετάστε την υλοποίηση ενός μίκτη που βασίζεται σε έναν αναλογικό πολλαπλασιαστή, στην είσοδο Χπου λαμβάνει την τάση του σήματος και στην είσοδο Υ- τοπική τάση ταλαντωτή
Η διαδικασία μετατόπισης είναι παρόμοια με τη διαμόρφωση ισορροπημένου πλάτους. Η τάση εξόδου του πολλαπλασιαστή περιέχει δύο στοιχεία - με διαφορά και αθροιστική συχνότητα:
Με μια προκατάληψη, μόνο το στοιχείο με τη διαφορά συχνότητας είναι σημαντικό, δηλ. με ενδιάμεση συχνότητα
Για την απομόνωση της ενδιάμεσης συχνότητας, είτε ένα φίλτρο στενής ζώνης (για παράδειγμα, ένα ταλαντευόμενο κύκλωμα) είτε ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης περιλαμβάνεται στο κύκλωμα εξόδου του πολλαπλασιαστή.
Ως αποτέλεσμα, η τάση εξόδου του μίκτη
Στον μετατροπέα συχνότητας, η διαμόρφωση του σήματος εισόδου μεταφέρεται στην τάση ενδιάμεσης συχνότητας. Για ένα σήμα διαμορφωμένου πλάτους
τάση ενδιάμεσης συχνότητας
Η μετατροπή συχνότητας χρησιμοποιείται ευρέως σε ραδιοφωνικούς δέκτες που ονομάζονται δέκτες υπερετερόδυνης, το μπλοκ διάγραμμα των οποίων φαίνεται στο σχ. εννέα.
Το σήμα που λαμβάνεται από την κεραία τροφοδοτείται μέσω των κυκλωμάτων εισόδου φιλτραρίσματος και του ενισχυτή ραδιοσυχνοτήτων στον μετατροπέα συχνότητας. Το σήμα εξόδου του μορφοτροπέα είναι μια διαμορφωμένη κυματομορφή με συχνότητα φορέα ίση με την ενδιάμεση συχνότητα του δέκτη. Το κύριο κέρδος του δέκτη και η επιλεκτικότητα συχνότητάς του, δηλ. Η δυνατότητα απομόνωσης του χρήσιμου σήματος στο φόντο των παρεμβολών με άλλες συχνότητες παρέχεται από έναν ενισχυτή ενδιάμεσης συχνότητας στενής ζώνης.
Ένα μεγάλο πλεονέκτημα ενός υπερετερόδυνου δέκτη είναι η αμετάβλητη της ενδιάμεσης συχνότητας. Για να συντονίσετε τον δέκτη στον επιθυμητό σταθμό εντός του καθορισμένου εύρους συχνοτήτων, είναι απαραίτητο μόνο να συντονίσετε τη συχνότητα του τοπικού ταλαντωτή.
Σημειώστε ότι ο μετατροπέας συχνότητας ανταποκρίνεται εξίσου σε σήματα με συχνότητες και, δηλαδή, όπως λένε, η λήψη είναι δυνατή τόσο στο κύριο όσο και στο κατοπτρικό κανάλι.
Όταν χρησιμοποιείται μια ενδιάμεση συχνότητα, η πλήρης διατήρηση της δομής του μετατρεπόμενου σήματος είναι δυνατή μόνο εάν τότε το φάσμα του σήματος αντιστραφεί, δηλ. στο μετασχηματισμένο φάσμα, το μέγιστο και το min ανταλλάσσονται.
Κατά τη μετατροπή της συχνότητας μιας συμβατικής ταλάντωσης διαμορφωμένης σε πλάτος, η αντιστροφή του φάσματος δεν εμφανίζεται με κανέναν τρόπο προς τα έξω, απλώς αντιστρέφονται οι άνω και κάτω πλευρικές ζώνες.
ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑΚΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ
Κρατικό Τεχνικό Πανεπιστήμιο Krasnoyarsk
Εργαστηριακή εργασία στο RTciS No. 4
Μετατροπή συχνότητας.
ολοκληρώθηκε το:
φοιτητής γρ. R53-4: Titov D.S.
τετραγωνισμένος:
Kashkin V. B.
Krasnoyarsk 2005
Σκοπός
Η μελέτη των βασικών νόμων της μετατροπής συχνότητας. Σε αυτή την εργασία, αφαιρείται η εξάρτηση του συντελεστή μετατροπής από την τάση πόλωσης, μελετώνται τα φάσματα των σημάτων στην έξοδο του μετατροπέα σε μεγάλα και μικρά πλάτη του τοπικού ταλαντωτή.
Εργασία για το σπίτι .
Κύκλωμα μετατροπέα συχνότητας
Εξάρτηση της διαφορικής κλίσης από την τάση εισόδου.
Γνωστό: συχνότητα τοπικού ταλαντωτή fg, συχνότητα φίλτρου ενδιάμεσης συχνότητας ff. Προσδιορίστε τις συχνότητες σήματος στις οποίες η τάση στην έξοδο του μετατροπέα φτάνει στο μέγιστο.
Α) Εάν το πλάτος του τοπικού ταλαντωτή είναι μικρό, τότε ο μετατροπέας λειτουργεί σε τετραγωνική λειτουργία, επομένως
Β) Εάν το πλάτος του τοπικού ταλαντωτή είναι μεγάλο, τότε ο τρόπος λειτουργίας δεν θα είναι πλέον τετραγωνικός.
όπου m και n είναι κάποιοι θετικοί ακέραιοι αριθμοί.
Σε αυτή την περίπτωση, θα υπάρξει ισχυρή παραμόρφωση του σήματος στην έξοδο του μετατροπέα.
Εξάρτηση Uout(Ub0) στη λειτουργία μετατροπής συχνότητας, π.χ. με ταυτόχρονη εισαγωγή Us και Ug και fc=|fg±ff|.
Αυτή η εξάρτηση έχει τον ίδιο μη γραμμικό χαρακτήρα με το χαρακτηριστικό εισόδου ενός τρανζίστορ.
πειραματικό μέρος
Ας πάρουμε την εξάρτηση της τάσης στην έξοδο του μετατροπέα από την τάση πόλωσης στον τρόπο άμεσης μετάδοσης σε Uc=10 mV και fc=fp και ο τοπικός ταλαντωτής είναι απενεργοποιημένος.
Εκτιμώμενη ενδιάμεση συχνότητα φίλτρου f=121 kHz (C=2200pF L=780 μH).
Πειραματικά βρέθηκε συχνότητα τοπικού ταλαντωτή f=261 kHz, ενδιάμεση συχνότητα φίλτρου f=104 kHz.
Η συχνότητα του σήματος ρυθμίζεται σύμφωνα με τη μέγιστη τάση στην έξοδο του μετατροπέα.
Το χαρακτηριστικό που προκύπτει είναι σαφώς μη γραμμικό. το χαρακτηριστικό εισόδου του τρανζίστορ είναι μη γραμμικό.
Ας επιλέξουμε το σημείο λειτουργίας στο μέσο του γραμμικού τμήματος της εξάρτησης Uout(Ub0). Ub0=0,5 V.
Ας πάρουμε και χτίσουμε την εξάρτηση της τάσης στην έξοδο του μετατροπέα συχνότητας σήματος στο Uc=10 mV, βάλουμε στον πίνακα τις τιμές της τάσης στην έξοδο του μετατροπέα στα μέγιστα και τη συχνότητα των μέγιστων. (Ο τοπικός ταλαντωτής είναι ενεργοποιημένος, ο συγχρονισμός είναι απενεργοποιημένος)
Με μικρό πλάτος του τοπικού ταλαντωτή Ag = 10 mV.
Με μεγάλο πλάτος του τοπικού ταλαντωτή Ag = 250 mV.
Ταλαντόγραμμα της τάσης ΑΜ στην είσοδο του μετατροπέα.
Ταλαντόγραμμα της τάσης ΑΜ στην έξοδο του μετατροπέα με μεγάλο πλάτος τοπικού ταλαντωτή και πόλωσης Ub0=0,5 V, στη συχνότητα σήματος
1) fc=fg+fp fc=365 kHz
2) fc=fg-fp fc=158 kHz
3) fc=3fg+fp fc=840 kHz
4) fs=3fg-fp fs=630 kHz
Ας πάρουμε την εξάρτηση Uout(Ub0) σε μεγάλο πλάτος του τοπικού ταλαντωτή.
Από τα δεδομένα που ελήφθησαν, υπολογίζουμε και σχεδιάζουμε την εξάρτηση του συντελεστή μετατροπής από την τάση πόλωσης.
Παραγωγή: κατά τη διάρκεια της εργαστηριακής εργασίας, διερευνήθηκαν οι διεργασίες που συμβαίνουν κατά τη μετατροπή συχνότητας του σήματος ΑΜ.
Η εξάρτηση της τάσης στην έξοδο του μετατροπέα από την τάση πόλωσης στη λειτουργία άμεσης διέλευσης αφαιρέθηκε, αυτή η εξάρτηση είναι μη γραμμική.
Οι συχνότητες και τα πλάτη των μεγίστων μετρήθηκαν σε χαμηλά και υψηλά πλάτη του τοπικού ταλαντωτή. Ανακαλύψαμε ότι στην έξοδο του μετατροπέα συχνότητας, το σήμα έχει ένα πολύπλοκο φάσμα με μέγιστα σε πολλές συχνότητες
Ταλαντογραφήματα σημάτων στην έξοδο του μορφοτροπέα ελήφθησαν σε διαφορετικές συχνότητες του σήματος ΑΜ εισόδου. Αποδείχθηκε ότι τα σήματα εξόδου είναι ελαφρώς παραμορφωμένα.
8.8.1. Αρχή της μετατροπής συχνότητας
Η μετατροπή συχνότητας σήματος είναι μια διαδικασία που παρέχει μια γραμμική μεταφορά του φάσματος σήματος στον άξονα συχνότητας χωρίς αλλαγή της δομής του. Ο φάκελος του σήματος και η αρχική του φάση δεν αλλάζουν σε αυτήν την περίπτωση. Με άλλα λόγια, η μετατροπή συχνότητας δεν παραμορφώνει τον νόμο του πλάτους, της συχνότητας ή της φάσης των διαμορφωμένων ταλαντώσεων.
Όπως φαίνεται από τον ορισμό, η μετατροπή συχνότητας συνοδεύεται από την εμφάνιση νέων στοιχείων φάσματος, δηλ. οδηγεί σε εμπλουτισμό του φάσματος σήματος. Επομένως, μια τέτοια διαδικασία μπορεί να εφαρμοστεί μόνο με τη χρήση μη γραμμικών ή παραμετρικών συσκευών που παρέχουν πολλαπλασιασμό του μετατρεπόμενου σήματος με μια βοηθητική αρμονική ταλάντωση, ακολουθούμενη από επιλογή της απαιτούμενης περιοχής συχνοτήτων.
Πράγματι, εάν εφαρμοστούν δύο σήματα στην είσοδο του πολλαπλασιαστή:
τότε στην έξοδο παίρνουμε το σήμα του αθροίσματος και της διαφοράς συχνοτήτων:
πού είναι ο συντελεστής μεταφοράς πολλαπλασιαστή.
Το φίλτρο εξόδου, ρυθμισμένο, για παράδειγμα, στη συχνότητα διαφοράς, θα επισημάνει τη συνιστώσα της διαφοράς (ενδιάμεσης) συχνότητας. Μια τέτοια μη γραμμική συσκευή ονομάζεται αναμικτήςκαι η πηγή της αρμονικής ταλάντωσης - τοπικός ταλαντωτής.
Το μπλοκ διάγραμμα του μετατροπέα συχνότητας φαίνεται στην εικ. 8.41.
Ρύζι. 8.41. Δομικό διάγραμμα του μετατροπέα συχνότητας
Η μετατροπή συχνότητας χρησιμοποιείται σε δέκτες υπερετερόδυνης για να ληφθεί ένα σήμα ενδιάμεσης συχνότητας. Η τιμή της ενδιάμεσης συχνότητας θα πρέπει να είναι τέτοια ώστε να μπορεί να επιτευχθεί μεγάλο κέρδος χωρίς μεγάλη δυσκολία με υψηλή επιλεκτικότητα του δέκτη. Σε δέκτες εκπομπής μακρών, μεσαίων και βραχέων κυμάτων και σε δέκτες με διαμόρφωση συχνότητας (στο εύρος κυμάτων μετρητή) -. Η μετατροπή συχνότητας σήματος χρησιμοποιείται επίσης σε δέκτες ραντάρ, σε εξοπλισμό μέτρησης (αναλυτές φάσματος, γεννήτριες κ.λπ.).
8.8.2. Κυκλώματα μετατροπέων συχνότητας
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η διαδικασία μετατροπής συχνότητας υλοποιείται πολλαπλασιάζοντας το μετατρεπόμενο σήμα με μια βοηθητική αρμονική ταλάντωση, ακολουθούμενη από επιλογή του απαιτούμενου εύρους συχνοτήτων. Αυτό μπορεί να γίνει με δύο τρόπους, οι οποίοι αποτελούν τη βάση για την κατασκευή πρακτικών κυκλωμάτων μετατροπέων συχνότητας:
1. Το άθροισμα δύο τάσεων (χρήσιμο σήμα και σήμα τοπικού ταλαντωτή) εφαρμόζεται σε ένα μη γραμμικό στοιχείο με επακόλουθη επιλογή των απαραίτητων συνιστωσών του φάσματος ρεύματος. Ως μη γραμμικά στοιχεία χρησιμοποιούνται δίοδοι, τρανζίστορ και άλλα στοιχεία με μη γραμμικό χαρακτηριστικό.
2. Η τάση του τοπικού ταλαντωτή χρησιμοποιείται για την αλλαγή οποιασδήποτε παραμέτρου του μίκτη (η κλίση του χαρακτηριστικού I–V του τρανζίστορ, η παράμετρος αντιδραστικότητας του κυκλώματος). Το χρήσιμο σήμα που εφαρμόζεται στην είσοδο ενός τέτοιου μίκτη μετατρέπεται με τον κατάλληλο εμπλουτισμό φάσματος.
Για να διευκρινιστούν τα κύρια χαρακτηριστικά της διαδικασίας μετατροπής συχνότητας, εξετάστε ορισμένα κυκλώματα μετατροπέα συχνότητας.
αλλά. Μετατροπείς συχνότητας σε διόδους
Το σχήμα ενός μετατροπέα συχνότητας μονού κυκλώματος σε μια δίοδο φαίνεται στο σχ. 8.42.
Ρύζι. 8.42. Μετατροπέας συχνότητας μονού βρόχου στη δίοδο
Στην είσοδο του μετατροπέα λαμβάνονται δύο σήματα:
διαμορφωμένο σήμα στενής ζώνης, η φέρουσα συχνότητα του οποίου πρέπει να μεταφερθεί, ας πούμε, στην περιοχή των χαμηλότερων συχνοτήτων.
σήμα τοπικού ταλαντωτή με σταθερό πλάτος, συχνότητα και αρχική φάση.
Έτσι, εφαρμόζεται τάση στο μη γραμμικό στοιχείο
Προσεγγίζουμε τα χαρακτηριστικά I–V της διόδου με ένα πολυώνυμο δεύτερου βαθμού
Τότε το ρεύμα της διόδου μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:
Οι όροι που περιέχουν μόνο , , , αντιστοιχούν σε στοιχεία στο φάσμα ρεύματος της διόδου με συχνότητες , και . Επομένως, δεν παρουσιάζουν κανένα ενδιαφέρον από την άποψη της μετατροπής συχνότητας. Ο τελευταίος όρος είναι πρωταρχικής σημασίας. Είναι αυτό που δείχνει την παρουσία στο τρέχον φάσμα εξαρτημάτων με μετατρεπόμενες συχνότητες και:
Η συνιστώσα συχνότητας αντιστοιχεί στη μετατόπιση του φάσματος σήματος στην περιοχή χαμηλής συχνότητας και η συνιστώσα συχνότητας στην περιοχή υψηλής συχνότητας.
Η τάση εξόδου με την απαιτούμενη συχνότητα σχηματίζεται χρησιμοποιώντας ένα φίλτρο (ταλαντούμενο κύκλωμα) στην έξοδο του μετατροπέα, συντονισμένο στην κατάλληλη συχνότητα. Το φίλτρο πρέπει να επιλέξει ένα στοιχείο από τα επτά. Υποθέτοντας ότι το φίλτρο είναι συντονισμένο στη διαφορά (ενδιάμεση) συχνότητα, παίρνουμε την τάση στην έξοδο του μετατροπέα, ίση με
Για ή , η συχνότητα αποσυντονισμού , και , είναι πολύ μικρή. Σε αυτήν την περίπτωση, τα στοιχεία με συχνότητες σήματος ή τοπικού ταλαντωτή δεν θα φιλτράρονται από το επιλεκτικό σύστημα. Δεν είναι επίσης επιθυμητή η χρήση αυτού του συστήματος κατά την επίλυση του προβλήματος της μετατροπής συχνότητας στο εύρος των ακουστικών συχνοτήτων. Σε αυτή την περίπτωση, συνιστάται η χρήση ισορροπημένων σχημάτων που παρέχουν αυτοκαταστροφή (αντιστάθμιση) περιττών εξαρτημάτων. Στο σχ. 8.43, α και εικ. Το 8.43,b δείχνει διαγράμματα τέτοιων μετατροπέων σε διόδους.
Ρύζι. 8.43. Μετατροπείς ισορροπημένης συχνότητας
Στο σχήμα του Σχ. 8.43, και η τάση εξόδου είναι
Κατά τη λήψη της έκφρασης για, λαμβάνεται υπόψη ότι η τάση σήματος εφαρμόζεται στις διόδους των κυκλωμάτων σε αντιφάση και η τάση τοπικού ταλαντωτή είναι σε φάση.
Αντικαθιστώντας τις εκφράσεις για και στον τύπο (8.5), λαμβάνουμε
Από αυτό φαίνεται ότι στην έξοδο του ισορροπημένου μετατροπέα σχ. 8.43,a δεν υπάρχουν εξαρτήματα με συχνότητες ίσες με 0, , , , γεγονός που απλοποιεί τη λύση του προβλήματος της λήψης του σήματος εξόδου της απαιτούμενης συχνότητας. Ωστόσο, είναι επίσης απαραίτητο να συνδέσετε ένα εκλογικό σύστημα στην έξοδο ενός τέτοιου μετατροπέα για να φιλτράρετε το σήμα με την απαιτούμενη συχνότητα.
Μετατροπέας ισορροπίας εικ. 8.43, το b είναι ένα κύκλωμα που συνδυάζει δύο ισορροπημένους μετατροπείς. Οι δίοδοι διαφορετικών κλάδων τροφοδοτούνται με τάσεις σήματος και τοπικού ταλαντωτή με διαφορετικές φάσεις. Η λειτουργία ενός τέτοιου μετατροπέα εξηγείται από τους ακόλουθους τύπους:
Αντικαθιστώντας τις εκφράσεις για , , και στον τύπο (8.6), λαμβάνουμε
Στην έξοδο του μετατροπέα εικ. 8.44,b δεν υπάρχει συνιστώσα με τη συχνότητα σήματος (εξαρτήματα με συχνότητες 0, , , επίσης απουσιάζουν). Το φίλτρο στην έξοδο ενός τέτοιου μετατροπέα πρέπει να επιλέξει ένα από τα δύο εξαρτήματα.
σι. Μετατροπείς συχνότητας τρανζίστορ
Οι μετατροπείς συχνότητας που βασίζονται σε τρανζίστορ χρησιμοποιούνται ευρέως στα κανάλια λήψης συστημάτων ραδιομηχανικής. Ταυτόχρονα, διακρίνονται τα κυκλώματα μετατροπέα, στα οποία συνδυάζονται οι λειτουργίες του μείκτη και του τοπικού ταλαντωτή, και τα κυκλώματα μετατροπέα με σήμα τοπικού ταλαντωτή που παρέχεται από το εξωτερικό. Πιο σταθερή λειτουργία παρέχεται από την τελευταία κατηγορία μετατροπέων.
Σύμφωνα με τον τρόπο ενεργοποίησης των τρανζίστορ, διακρίνονται:
1. Μετατροπείς με συμπερίληψη τρανζίστορ σύμφωνα με το κύκλωμα με κοινό πομπό και σύμφωνα με το κύκλωμα με κοινή βάση.
Οι μετατροπείς κοινού εκπομπού χρησιμοποιούνται συχνότερα επειδή έχουν καλύτερα χαρακτηριστικά θορύβου και υψηλότερο κέρδος τάσης. Η τάση τοπικού ταλαντωτή μπορεί να εφαρμοστεί στο κύκλωμα βάσης ή στο κύκλωμα εκπομπού. Στην πρώτη περίπτωση, επιτυγχάνεται μεγαλύτερο κέρδος, στη δεύτερη περίπτωση, καλύτερη σταθερότητα κέρδους και καλή αποσύνδεση μεταξύ του σήματος και των κυκλωμάτων ετεροδύνης.
2. Μετατροπείς σε ενισχυτές με cascode μεταγωγή τρανζίστορ.
3. Μετατροπείς σε διαφορικό ενισχυτή.
4. Μετατροπείς σε τρανζίστορ φαινομένου πεδίου (με μία και δύο πύλες).
Οι κύριες ιδιότητες και χαρακτηριστικά των τριών τελευταίων ομάδων μετατροπέων καθορίζονται από τις ιδιότητες των ενισχυτών βάσει των οποίων κατασκευάζονται.
Στο σχ. Το 8.44 δείχνει διαγράμματα μετατροπέων συχνότητας σε επίπεδα τρανζίστορ.
Στο σχήμα του Σχ. 8.44, και η τάση σήματος παρέχεται στο κύκλωμα βάσης του τρανζίστορ, η τάση τοπικού ταλαντωτή στον πομπό. Το κύκλωμα στο κύκλωμα συλλέκτη είναι συντονισμένο σε μια ενδιάμεση συχνότητα. Αντίσταση και παρέχουν τον απαραίτητο τρόπο λειτουργίας του ενισχυτή (θέση σημείου λειτουργίας), αντίσταση και χωρητικότητα - θερμική σταθεροποίηση της θέσης του σημείου λειτουργίας. Η μετατροπή συχνότητας πραγματοποιείται αλλάζοντας τη συχνότητα του σήματος τοπικού ταλαντωτή του συντελεστή μεταφοράς του σταδίου ενίσχυσης (το χαρακτηριστικό I–V του τρανζίστορ).
Ρύζι. 8.44. Σχέδια μετατροπέων συχνότητας σε επίπεδα τρανζίστορ
Ο μετατροπέας συχνότητας με τρανζίστορ που φαίνεται στο σχ. 8.44, b, κατασκευασμένο με χρήση διαφορικού ενισχυτή. Ένα μετατρεπόμενο σήμα εφαρμόζεται στην είσοδό του και ένα σήμα τοπικού ταλαντωτή εφαρμόζεται στη βάση του τρανζίστορ της γεννήτριας σταθερού ρεύματος. Η τιμή κέρδους και θορύβου τέτοιων μετατροπέων είναι περίπου ίση με τους αντίστοιχους συντελεστές του σταδίου ενίσχυσης.
Σχέδια μετατροπέων συχνότητας σε τρανζίστορ φαινομένου πεδίου φαίνονται στο σχ. 8.45, α - κύκλωμα με συνδυασμένο τοπικό ταλαντωτή και σχ. 8.45, b - ένα κύκλωμα που χρησιμοποιεί ένα τρανζίστορ πεδίου με δύο μονωμένες πύλες.
Ρύζι. 8.45. Σχέδια μετατροπέων συχνότητας σε τρανζίστορ φαινομένου πεδίου
Στο σχ. 8.45, και ένα τρανζίστορ πεδίου με μια πύλη στη μορφή pn-Η μετάβαση λειτουργεί ως μίκτης και τοπικός ταλαντωτής ταυτόχρονα. Το σήμα αποστέλλεται στην πύλη του τρανζίστορ. Η τοπική τάση ταλαντωτή από μέρος του ετεροδύναμου κυκλώματος τροφοδοτείται στο κύκλωμα πηγής του τρανζίστορ. Η απαιτούμενη λειτουργία τρανζίστορ εξασφαλίζεται με την κατάλληλη επιλογή του σημείου λειτουργίας χρησιμοποιώντας ένα αυτόματο κύκλωμα πόλωσης. Η αντίσταση στο κύκλωμα της πύλης επιτρέπει στα φορτία που συσσωρεύονται στην πύλη να αποστραγγίζονται. Το φορτίο του μετατροπέα είναι ένα band-pass φίλτρο συντονισμένο στην απαιτούμενη συχνότητα συνδυασμού του ρεύματος αποστράγγισης. Δεδομένου ότι οι αντιστάσεις εισόδου και εξόδου του τρανζίστορ φαινομένου πεδίου είναι αρκετά μεγάλες, το κύκλωμα εισόδου στην πύλη και το κύκλωμα φίλτρου ζώνης διέλευσης στην αποχέτευση συνδέονται πλήρως.
Στο κύκλωμα ενός μετατροπέα συχνότητας τρανζίστορ σε ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με δύο μονωμένες πύλες (Εικ. 8.45, β), και οι δύο πύλες χρησιμοποιούνται ως ηλεκτρόδια ελέγχου. Ουσιαστικά, το τρανζίστορ λειτουργεί υπό την επίδραση του αθροίσματος δύο τάσεων. Η τάση παράγεται από το μετατρεπόμενο σήμα που εφαρμόζεται στην πρώτη πύλη και η τάση παράγεται από το σήμα τοπικού ταλαντωτή που εφαρμόζεται στη δεύτερη πύλη. Ένα κύκλωμα ταλάντωσης συντονισμένο στη διαφορά συχνότητας συνδέεται με την αποστράγγιση του τρανζίστορ. Το πλεονέκτημα αυτού του κυκλώματος είναι η αμελητέα χωρητική σύζευξη μεταξύ του κυκλώματος τροφοδοσίας σήματος μετατροπής και του κυκλώματος σήματος τοπικού ταλαντωτή. Με την παρουσία μιας τέτοιας σύνδεσης, η συχνότητα ταλάντωσης του τοπικού ταλαντωτή μπορεί να συλληφθεί από το σήμα. Σε αυτή την περίπτωση, η συχνότητα του σήματος τοπικού ταλαντωτή γίνεται ίση με τη συχνότητα του μετατρεπόμενου σήματος, με αποτέλεσμα να μην υπάρχει μετατροπή συχνότητας.
Η μετατροπή συχνότητας μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας παραμετρικά κυκλώματα. Σε τέτοια κυκλώματα, η τοπική τάση ταλαντωτή εφαρμόζεται σε μια μη γραμμική χωρητικότητα (varicap), η τιμή της οποίας ποικίλλει σύμφωνα με το νόμο της ετεροδύνης τάσης.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ
Η τρέχουσα κατάσταση της ραδιομηχανικής χαρακτηρίζεται από την εντατική ανάπτυξη μεθόδων και μέσων επεξεργασίας σήματος, την ευρεία χρήση των επιτευγμάτων των ψηφιακών τεχνολογιών και των τεχνολογιών πληροφοριών. Ταυτόχρονα, η μεταβλητότητα των βασικών θραυσμάτων της γενικής θεωρίας της ραδιομηχανικής, που αποτελούν τη βάση μεθόδων επίλυσης προβλημάτων ανάλυσης και σύνθεσης σύγχρονων ραδιομηχανικών και συστημάτων πληροφοριών, δεν μπορεί να είναι απόλυτη. Όπως η γνώση και ο ελεύθερος προσανατολισμός σε μια ποικιλία μαθηματικών αξιωμάτων επιτρέπουν σε κάποιον να καταλήξει σε νέα συμπεράσματα και αποτελέσματα, έτσι και η γνώση των θεμελιωδών εννοιών στον τομέα της μοντελοποίησης σημάτων, των μεθόδων και των τεχνικών μέσων επεξεργασίας τους καθιστά εύκολη την κατανόηση νέων, ακόμη και με την πρώτη ματιά, πολύ περίπλοκες τεχνολογίες. Μόνο με τέτοιες γνώσεις, ένας ερευνητής ή σχεδιαστής μπορεί να βασιστεί στην πρακτική αποτελεσματικότητα της γνωστής αρχής της «τεχνογνωσίας» (I know how).
Πολλά ζητήματα που σχετίζονται άμεσα με την «ντετερμινιστική» ραδιομηχανική παρέμειναν εκτός του πεδίου αυτού του βιβλίου. Πρώτα από όλα αυτά είναι τα θέματα παραγωγής σήματος, διακριτού και ψηφιακού φιλτραρίσματος, μεθόδων ανάλυσης και κατασκευής παραμετρικών και οπτοηλεκτρονικών συσκευών. Ιδιαίτερη προσοχή και ξεχωριστή συζήτηση αξίζουν τα προβλήματα της στατιστικής ραδιομηχανικής, η λύση των οποίων είναι αδιανόητη χωρίς ευρεία προοπτική στον τομέα των μεθόδων ανάλυσης τυχαίων σημάτων και των μετασχηματισμών τους, μεθόδων επίλυσης κλασικών προβλημάτων βέλτιστης επεξεργασίας σήματος κατά την ανίχνευση και τη μέτρησή τους .
Στο μέλλον, σχεδιάζεται η έκδοση ενός εγχειριδίου αφιερωμένου στην εξέταση αυτών των προβλημάτων, λαμβάνοντας υπόψη τα πιο πρόσφατα θεωρητικά και πρακτικά αποτελέσματα.
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
1. Gonorovsky, I. S. Ραδιομηχανικά κυκλώματα και σήματα: ένα εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια. - M .: Ραδιόφωνο και επικοινωνία, 1986.
2. Baskakov, S. I. Ραδιομηχανικά κυκλώματα και σήματα: ένα εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια. - Μ .: Πιο ψηλά. σχολείο, 2000.
3. Κυκλώματα και σήματα ραδιομηχανικής / D.V. Vasiliev, M.R. Vitol, Yu.N. Gorshenkov και άλλοι · / Εκδ. A.K.Samoylo - M. Ραδιόφωνο και επικοινωνία, 1990.
4. Nefedov V.I. Βασικές αρχές ραδιοηλεκτρονικής και επικοινωνιών: Εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια. - Μ .: Πιο ψηλά. σχολείο, 2002.
5. Sergienko A.B. Ψηφιακή επεξεργασία σήματος. - Αγία Πετρούπολη: 2003.
6. Ivanov M.T., Sergienko A.B., Ushakov V.N. Θεωρητικές βάσεις της ραδιομηχανικής. Proc. επίδομα για τα πανεπιστήμια. - Μ .: Πιο ψηλά. σχολείο, 2002.
7. Manaev E.I. Βασικές αρχές της ραδιοηλεκτρονικής. - M .: Ραδιόφωνο και επικοινωνία, 1990.
8. Bystrov Yu.A., Mironenko I.G. Ηλεκτρονικά κυκλώματα και συσκευές. - Μ .: Πιο ψηλά. σχολείο, 1989.
9. Καγιάκας Α.Α. Βασικές αρχές της ραδιοηλεκτρονικής. - Μ:. Πιο ψηλά σχολείο, 1988.
10. Bronstein I.N., Semendyaev K.A. Εγχειρίδιο μαθηματικών για μηχανικούς και φοιτητές του VTUZ. – Μ.: Επιστήμη. Κεφάλι. εκδ. Φυσικ.-Μαθηματ. Λογοτεχνία, 1986.
11. Levin B.R. Θεωρητικά θεμέλια της Στατιστικής Ραδιομηχανικής. - M .: Ραδιόφωνο και επικοινωνία, 1989.
12. Gusev V.G., Gusev Yu.M. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗ. Μ.: Πιο ψηλά. σχολείο, 1991.
Με την ταυτόχρονη δράση ενός σήματος και ενός τοπικού ταλαντωτή σε ένα μη γραμμικό στοιχείο, ρεύματα συνδυαστικών συχνοτήτων της μορφής 
, όπου m και n είναι ακέραιοι της φυσικής σειράς και καθορίζουν τη μη γραμμικότητα του στοιχείου μετατροπής σε σχέση με το σήμα και τον τοπικό ταλαντωτή. Εάν ο μετατροπέας είναι γραμμικός ως προς το σήμα, τότε m=1, εάν ο τοπικός ταλαντωτής παράγει ένα αρμονικό σήμα, τότε n=1.
Και στις τρεις εισόδους του μετατροπέα συχνότητας, συνδέονται επιλεκτικά συστήματα, ρυθμισμένα ανάλογα με τον συντονισμό στην είσοδο με τη συχνότητα σήματος. Σε αυτή την περίπτωση, ένα ετεροδύναμο σύστημα συνδέεται στους ακροδέκτες 3-3 (σύνολο n=1) και ένα επιλεκτικό σύστημα συνδέεται στους ακροδέκτες 2-2 με τη μορφή, για παράδειγμα, ενός απλού ταλαντωτικού κυκλώματος.
Οι κύριες εξισώσεις που περιγράφουν τη λειτουργία ενός δικτύου 6 πόλων είναι εξισώσεις της μορφής:
(1)
(2)
Οι εκφράσεις (1) και (2) δεν περιλαμβάνουν χρόνο, αφού θεωρούμε ότι ο 6-πόλος είναι ελεύθερος αδράνειας. Όταν εξάγουμε εξισώσεις που περιγράφουν τη διαδικασία μετατροπής συχνότητας, θα υποθέσουμε ότι η τάση σήματος U c είναι της τάξης των δεκάδων - εκατοντάδων μV, γεγονός που μας επιτρέπει να θεωρήσουμε τον μετατροπέα συχνότητας γραμμικό. Ταυτόχρονα, η τάση με την τοπική συχνότητα ταλαντωτή U g έχει την τάξη των δέκατων και των μονάδων του V. Επομένως, ούτε το U c ούτε το U pr προκαλούν αλλαγή στις παραμέτρους του μη γραμμικού στοιχείου, αυτό κάνει το U g. Αυτό επιτρέπει οι συναρτήσεις f 1 και f 2 να επεκταθούν σε μια σειρά Taylor σε δυνάμεις μικρών μεταβλητών U c και U pr, δηλαδή να περιοριστούν στο να ληφθούν υπόψη οι όροι της επέκτασης με Uc και U pr στον πρώτο βαθμό.
(3)
Οι παράγωγοι, που είναι οι συντελεστές της σειράς, προσδιορίζονται στο και, δηλαδή, υπό τη δράση μόνο της τοπικής τάσης ταλαντωτή.
στο
Φυσική έννοια:
Αυτό είναι το ρεύμα εισόδου υπό τη δράση του U g.
- αγωγιμότητα εισόδου.
- αγωγιμότητα της αντίστροφης μετατροπής.
Ρεύμα εξόδου κατά τη δράση του τοπικού ταλαντωτή, απουσία σήματος.
- κλίση.
- αγωγιμότητα εξόδου.
Δεδομένου ότι η ετεροδύνη τάση θεωρείται αρμονική, για παράδειγμα, συνημίτονο: 
, τότε η απότομη S(t), ως περιοδική συνάρτηση του χρόνου, μπορεί να αναπαρασταθεί ως σειρά Fourier:
Μετά την αντικατάσταση στις (3) και (4), λαμβάνουμε την εξίσωση του άμεσου και αντίστροφου μετασχηματισμού:
α) άμεση μετατροπή 
,
όπου I pr - ρεύμα ενδιάμεσης συχνότητας.
β) αντίστροφος μετασχηματισμός 
.
Παράμετροι μετατροπέα.
1. Κλίση μορφοτροπέα:
(βραχυκύκλωμα στην έξοδο)
Φόρτωση...