Схема диодных преобразователей частоты.

Диодные преобразователи частоты широко используются в приёмниках различного назначения. Они просты по устройству, надёжны в работе, не требуют источников питания и способны работать на высоких частотах, включая СВЧ.

К недостаткам диодных преобразователей следует отнести малый коэффициент передачи мощности (К_Р = 0,1…0,3).

Наиболее широкое распространение нашли балансные кольцевые схемы преобразователей частоты. Одна из таких схем представлена на Рис.10.

Гетеродин собран на транзисторе VT4 по схеме индуктивной трёхточки с трансформаторной связью с каскадом смесителя. Как обычно, баланс амплитуд достигается за счёт усилительных свойств транзистора (К_Р > 1), а баланс фаз – за счёт положительной обратной связи (ПОС). Транзистор гетеродина VT4 включён по схеме с ОБ через конденсатор С_Б ,а коллекторно-эмиттерная ПОС осуществляется по цепи: Кол._VT4 → L_ГC_ГС2С3 → С1 → R3R4 → Эмит._VT4.

L_ГC_ГС2С3 – задающий контур гетеродина с сопрягающими конденсаторами С2,С3. С1 – разделительный конденсатор. Резисторы R1, R2, R3, R4, обеспечивают режим работы гетеродина по постоянному току.

- 10 -

Рис.10 Схема ПЧ на кольцевом балансном диодном смесителе.

На транзисторе VT3 собран резонансный УРЧ. Связь его контура нагрузки C_KL_KC2 с смесителем трансформаторная за счёт катушки связи L_СВ.1 с заземлённой средней точкой (т.А).

Смеситель выполнен по мостовой схеме на диодах VD1…VD4, которые образуют кольцо односторонней проводимости. Такой смеситель имеет симметричный вход для напряжения сигнала с частотой ƒ_С (точки К - Л диагонали моста). Поскольку мост сбалансирован, то в точках С - Д другой диагонали моста, а следовательно на выходе преобразователя частоты будет отсутствовать сигнал с частотой ƒ_С и его гармоник, т.е. балансная схема смесителя позволяет полностью подавить канал прямого прохождения, для которого ƒ_С = ƒ_ПР.

Напряжение гетеродина подводится к средним точкам А – В катушек связи L_СВ.1 и L_СВ.2. В этих точках ток гетеродина і_Г разветвляется, протекая в противоположных направлениях, образует взаимокомпенсирующие магнитные потоки в катушках L_СВ.1 и L_СВ.2. Поэтому прохождение колебаний гетеродина и их гармоник во входную цепь и излучение в эфир исключено.

При одновремённом воздействии на смеситель напряжения сигнала U_C с частотой ƒ_С и напряжения гетеродина U_Г с частотой ƒ_Г изменяется проводимость диодов и мост разбалансируется. На Рис.10 показаны токи, протекающие через диоды моста для одного полупериода сигнала (через VD1 токи не протекают, через VD2 протекает ток і_Г, через VD3 – і_С, через VD4 - і_Г + і_С). Разные токи, протекающие через диоды, означают разбаланс моста для комбинационных частот (ƒ_Г – ƒ_С) и (ƒ_Г + ƒ_С). Первая из них используется как промежуточная частота и выделяется контуром фильтра L_ПРС5С6, настроенного на ƒ_ПР.

При полной симметрии плеч моста VD1…VD4 удаётся также полностью подавить комбинационные частоты чётных периодов.

Применение балансных преобразователей частоты обеспечивает высокую помехоустойчивость приёмника и достаточно хорошую развязку цепей сигнала и гетеродина, что особенно важно на высоких частотах.

-11 -

Контрольные вопросы.

1. Пояснить необходимость и принцип преобразования частоты.

2. С каких соображений выбирается ƒ_ПР и зачем используется двойное преобразование частоты?

3. Пояснить назначение элементов, принцип работы и свойства схемы ПЧ с раздельным гетеродином.

4. Пояснить назначение элементов, принцип работы и свойства схемы диодного балансного ПЧ.