Преобразователи частоты на полевых транзисторах

В преобразователях на полевых транзисторах колебательный контур входного устройства или УСЧ можно подключать непосредственно к входу транзистора (рис. 7.5), входная проводимость которого весьма мала и не нагружает контур. Резистор R1 (рис. 7.5; а) служит для подачи смещения в цепь затвора транзистора и напряжения отдельного гетеродина. Токи с частотами / и f замыкаются накоротко включенной параллельно R1 выходной цепью гетеродина, и поэтому на R1 выделяется только напряжение с частотой /j,. В процессе преобразования на нагрузке, включенной в цепи стока и настроенной на f, выделяется напряжение промежуточной частоты.

В схеме преобразователя с совмещенным гетеродином (рис. 7,5, б) полевой транзистор, подобно биполярному транзистору, выполняет одновременно функции гетеродина и смесителя. Здесь гетеродин выполнен по трехточечной схеме. Цепочка R1C1 служит для подачи смещения в цепь затвора. Нагрузка для промежуточной частоты (полосовой фильтр) включена в цепь стока.

Рис. 7.5. Схемы преобразователей частоты на полевых транзисторах:

а—с подачей напряжения от отдельного гетеродина в цепь затвора; б—с совмещенным гетеродином

Преобразователи частоты на интегральных микросхемах и функциональных узлах

Балансный транзисторный преобразователь в интегральном исполнении (ИС типа К2УС282). Основными особенностями преобразователя является подавление колебаний с частотой гетеродина в выходных цепях и меньший, чем у однотранзисторных преобразователей, коэффициент шума. Схема преобразователя показана на рис. 7.6. Смеситель выполнен на транзисторах VT1 и VT2, образующих дифференциальный каскад. В общей эмиттерной цепи включен транзистор VT3, на котором выполнен гетеродин. Сигнал подается в противофазах на базы, а гетеродин — в фазе на эмиттеры транзисторов VT1 и VT2. Нагрузка, настроенная на промежуточную частоту, включается между коллекторами. Условием отсутствия колебаний гетеродина на выходной обмотке является симметрия схемы. При этом условии в цепи средней точки отсутствуют токи сигнала и промежуточной частоты, что устраняет возможность затягивания и срыва колебаний гетеродина. Транзистор VT3 создает в цепях базы дифференциального усилителя глубокую отрицательную обратную связь, что практически устраняет напряжение гетеродина на базах, улучшает линейность смесителя и уменьшает паразитное излучение гетеродина.

Преобразователи на функциональных узлах ПЗЗС. 5 (1) 58—1 (рис. 7.7, а) и ПЗЗС5 (1) 99—1 (рис. 7.7, б), к которым подключаются цепи сигнала, гетеродина и нагрузки, широко применяются в современной радиоприемной аппаратуре. Подобные функциональные узлы выполняются как на обычных деталях, так и в микромодульном варианте.

Рис. 7.6. Преобразователь частоты на интегральной микросхеме ИС К.2УС282

а б

Рис, 7.7. Схемы преобразователей частоты на функциональных узлах:

а—ПЗЗС5 (/) 58-1; б — ПЗЗС5 (Л 99.1

Преобразователи частоты на полупроводниковых диодах

Диодные преобразователи частоты выполняются по простым и сложным схемам. Среди сложных наибольшее распространение получили балансные и кольцевые схемы.

В простом диодном преобразователе (рис. 7.8, а) источник сигнала, гетеродин, нагрузка и диод включены последовательно, поэтому настройки контуров сигнала и гетеродина оказываются взаимозависимыми. Другими недостатками простых преобразователей являются возможность излучения энергии гетеродина антенной приемника, возможность «захвата» частоты ге­теродина сигналом, проходящим через цепь гетеродина, а также прохожде­ние шумов гетеродина в нагрузку.

Балансный преобразователь (рис. 7.8, б) лишен этих недостатков. Напряжение гетеродина подводится к диодам синфазно, поскольку подключено к средним точкам контуров, а напряжение сигнала противофазно. Поэтому в цепях диодов под воздействием напряжения гетеродина появляются токи промежуточной частоты с фазами, сдвинутыми на 180°. Поскольку схема двухтактная, в контуре промежуточной частоты эти токи суммируются. Составляющие же, токов с частотой гетеродина, поскольку они синфазны, не создают падения напряжения ни на сигнальном контуре, ни на выходном.

По этой же причине шумы гетеродина не создают на нагрузке шумового напряжения.

Кольцевой преобразователь можно рассматривать как два балансных, у которых выходные зажимы включены параллельно и противофазно (рис. 7.8, в). Благодаря этому обстоятельству и соответствующему включению диодов, на выходном контуре отсутствуют напряжения с частотами сигнала и гетеродина. Вследствие разброса параметров диодов и трудностей, возникающих при симметрировании схемы на высоких частотах, кольцевые преобразователи применяют на умеренно высоких частотах. Преобразователи на туннельных диодах имеют больший уровень шумов и меньший динамический диапазон, чем преобразователи на ДБШ. В случаях, когда эти обстоятельства не имеют большого значения, можно выполнить на ТД не только смеситель, но и гетеродин (рис, 7.9). Первый контур настроен на частоту сигнала, второй - на частоту гетеродина и третий - на промежуточную частоту. В зависимости от диапазона каждый контур может быть выполнен на катушках индуктивности и конденсаторах, отрезках длинных линий или волноводов и объемных резонаторах..RC-цепи служат для обеспечения режима генерации ТД2 и смесительного режима ТД1.-

Рис, 7,9. Схема преобразователя на тун- Рис. 7.10. Схема емкостного преобранельных диодах вателя

Во всех рассмотренных выше резистивных преобразователях промежуточная частота обычно меньше частоты сигнала, что необходимо для повышения чувствительности и селективности приемника. Иногда применяют емкостной преобразователь частоты (рис. 7.10), который отличается от про­стого диодного преобразователя (рис. 7.8, а) включением варикапа вместо обычного диода и наличием напряжения Еу для обратного смещения р-п пере­хода варикапа. В отличие от обычного диодного резистивного преобразова­теля, в котором коэффициент передачи мощности меньше единицы, емкост­ной преобразователь является усилителем мощности и, кроме того, имеет небольшой уровень шума.

Значения К. и Ш могут "быть вычислены по формулам, приведенным в табл. 6.5. Приближенные формулы (без учета потерь в диоде) дают более простые выражения:

Как видно из этих формул, преимущества емкостного преобразователя могут быть реализованы лишь при условии /д., > /д, т. е. в случае, когда пре­образователь является повышающим. Такие нерегенеративные повышающие преобразователи (преобразователи вверх) фактически являются параметри­ческими усилителями (см. п. 6.3, а более подробно в [76,98, 114]). Заметим, что после повышения частоты в емкостном преобразователе, ее в дальнейшем приходится понижать в резистивном преобразователе для последующего усиления и повышения избирательности в обычном селективном УПЧ.

Дата добавления: 2014-01-04