Теория безынерционного преобразователя частоты

Единая теория описания процессов, происходящих в ПЧ, разработана в предположении слабого сигнала и безынерционности преобразовательного элемента. Безынерционность означает, что в таком ПЧ токи на его входе и выходе будут определяться только значениями напряжений в эти же моменты времени, а все предыдущие значения напряжений не оказывают на входной и выходной токи никакого влияния.

ПЧ можно представить в виде шестиполюсника (рис. 2.8), к зажимам которого подключены фильтры, настроенные на частоты .

К преобразовательному элементу приложены 3 напряжения – сигнала , гетеродина и промежуточной частоты .Поскольку ПЧ является безынерционным, то его входной и выходной токи в каждый момент времени определяются мгновенными значениями напряжений , , : , .

Так как и , то токи и можно разложить в ряд Тейлора по двум переменным около точки :

, (2.7)

. (2.8)

Рис. 2.8. Безынерционный преобразователь частоты

В выражениях (2.7) и (2.8): ; ; - дифференциальная входная проводимость; - дифференциальная проводимость обратного преобразования; - дифференциальная проводимость прямого преобразования; - дифференциальная выходная проводимость.

Так как напряжение гетеродина - периодическая функция времени с периодом , то дифференциальные проводимости, а также и будут периодическими функциями времени с периодом . Следовательно, эти функции можно представить рядом Фурье

, , (2.9)

где - постоянная составляющая дифференциальной проводимости; - амплитуда - й гармоники дифференциальной проводимости.

С учетом (2.9) выражения (2.7) и (2.8) приобретают вид:

(2.10)

(2.11)

Так как дифференциальная проводимость имеет ряд гармоник, то для преобразования частоты можно использовать любую гармонику. Номер гармоники , которая участвует в преобразовании, называется кратностью преобразования. Кратность преобразования для основного канала задается выбором промежуточной частоты при инвертирующем преобразовании .

Фильтры, подключенные к зажимам ПЭ, выделяют из токов и токи с частотой сигнала и ток с частотой . Для частоты токи имеют вид:

.

Теория БПЧ позволяет объяснить появление побочных каналов приема – частот, которые преобразуются на ту же промежуточную частоту, что и основной канал. Для этого из выражения 2.11 следует найти частоты , которые без преобразования или при произвольной кратности преобразования образуют комбинационную частоту . Такими являются значения частот

Канал приема называется каналом прямого прохождения. Его появление обусловлено наличием постоянной составляющей проводимости прямого преобразования. Помехи на частоте такого канала напрямую проходят через ПЧ без преобразования. Для борьбы с каналом прямого прохождения на входе РПУ ставят режекторный фильтр, настроенный на промежуточную частоту или выбирают промежуточную частоту за пределами частотного диапазона приемного устройства.

Зеркальный канал приема соответствует частоте при инвертирующем преобразовании основного канала и частоте при неинвертирующем преобразовании. При отсутствии дополнительных мер по подавлению зеркального канала коэффициент преобразования по нему такой же, как и по основному.

Для подавления зеркального и других побочных каналов приема разработаны два метода подавления: частотный и фазовый.

Частотный метод подавления побочных каналов приема заключается в предварительной частотной селекции колебаний, присутствующих на входе линейного тракта приемника, до преобразования частоты. Эта операция выполняется преселектором (ВЦ+МШУ). Степень подавления зеркального канала определяется значением затухания фильтрующей системы преселектора на частоте зеркального канала при настройке на частоту сигнала.

Для повышения эффективности частотного способа подавления побочных каналов приема требуется увеличивать промежуточную частоту, так как при этом увеличивается частотное разнесение между основным и побочными каналами приема на входе приемного устройства. Однако частотный способ подавления зеркального канала не всегда применим на практике, например в диапазоне СВЧ, когда и получить необходимое подавление зеркального канала частотным методом становится невозможно. В этом случае целесообразно применять фазовый способ подавления зеркального канала приема.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: