Преобразователи частоты.

Характерным элементом супергетеродинного приёмника является преобразователь частоты, расположенный за входной цепью или за усилителем радиочастоты. В преобразователе частоты происходит преобразование принимаемых радиоприёмником колебаний, одной частоты в колебания другой частоты при сохранении параметров модуляции. При этом соотношение между составляющими спектра модулированного колебания не нарушается. Частота сигнала, получаемая после преобразования, называется промежуточной. Одновременно с преобразованием частоты происходит усиление или ослабление принимаемого сигнала, а также выделение промежуточной частоты из спектра выходного тока преобразовательного прибора (транзистора).

Преобразователь частоты содержит два узла – гетеродин и смеситель. Гетеродином называется маломощный генератор незатухающих колебаний. Он строится на транзисторе включенном по схеме с общим эмиттером или с общей базой и охваченном положительной обратной связью. При достаточно глубокой положительной обратной связи каскад возбуждается, и в нём возникают незатухающие колебания. Частота генерируемых колебаний зависит от параметров цепи обратной связи. В гетеродинах радиовещательных приёмников в цепи коллектора или в цепи базы транзистора включают колебательный контур, который и определяет частоту генерируемых колебаний. Форма колебаний зависит от глубины положительной обратной связи. Чем глубже связь, тем сильнее перегружается каскад и тем сильнее форма колебаний отличается от синусоидальной. К форме генерируемых гетеродином колебаний предъявляются достаточно жёсткие требования. Дело в том, что несинусоидальное колебание содержит кроме основной гармоники другие составляющие. Эти высшие гармонические составляющие в преобразователе частоты приведут к возникновению дополнительных каналов помех. По этим причинам глубину положительной обратной связи в гетеродине выбирают минимальной, но достаточной для возникновения устойчивой генерации.

Смеситель – это усилительный каскад с нелинейными параметрами. Параметры смесителя меняются под действием напряжения гетеродина. Смеситель имеет два входа и один выход. На его входы подаются напряжения радиосигнала от входной цепи или от усилителя радиочастоты, а также сигнал гетеродина. В результате воздействия этих двух сигналов на нелинейную систему смесителя возникают суммарные и разностные комбинационные колебания: и , при условии f_г > f_c. В коллекторную цепь смесительного каскада включают колебательный контур, настроенный на промежуточную частоту. С целью упрощения процесса сопряжения настроек колебательных контуров входной цепи и гетеродина частота гетеродина выбирается выше частоты сигнала. При перестройке приёмника с одной радиостанции на другую должны меняться частота, как входного контура, так и контура гетеродина. Причём разность этих частот, всегда должна оставаться постоянной и равной промежуточной частоте приёмника. Процесс согласования настроек этих контуров и называется сопряжением настроек колебательных контуров. Сопряжение настроек контуров дистигается включением в колебательный контур гетеродина дополнительных конденсаторов, которые называются сопрягающими.

Преобразователь частоты может быть построен по одной из двух схем: с отдельным гетеродином и с совмещённым гетеродином. Во втором случае смеситель и гетеродин выполняются на одном транзисторе (рис. 58 и 59).

Рис. 58. Принципиальная схема преобразователя частоты с отдельным гетеродином.

VT1 – транзистор смесителя, VT2 – транзистор гетеродина, L2, L4, L6 – катушки связи, С1 – конденсатор настройки приёмника, С2, С4 – сопрягающие конденсаторы, L3, С1, С2, С3, С4 – колебательный контур гетеродина, L5, С10 – нагрузка преобразователя, R7, С11 – фильтр в цепи питания смесительного каскада, L7 – высокочастотный дроссель.

Рис. 59. Принципиальная схема преобразователя частоты с совмещённым гетеродином.

L1, C1, C3 – входной контур, L2 – катушка связи, L5, С9, С10, С11, С12 – колебательный контур гетеродина, С9, С10, С11 – сопрягающие конденсаторы, L4 – катушка положительной обратной связи, С4 – конденсатор связи гетеродинного контура с эмиттерной цепью транзистора VT1, L3, С5 и L6, С8 – Колебательные контуры фильтра сосредоточенной избирательности (связь между контурами фильтра ёмкостная), С7 – конденсатор связи контуров ФСИ, R4, C6 – развязывающий фильтр в цепи питания преобразователя, L7 – катушка связи ФСИ с первым каскадом УПЧ, С1 и С12 – сдвоенный блок конденсаторов переменной ёмкости, обеспечивающий настройку приёмника на частоту радиостанции.

В современных радиоприёмниках для построения различных узлов, в том числе и преобразователей частоты, могут применяться интегральные микросхемы.