Преобразование частоты сигналов

Преобразование частоты – это линейный перенос (смещение, трансформация, гетеродинирование или транспортирование) спектра модулированного сигнала из области несущей частоты в другую область частот (с одной несущей частоты на другую) без изменения вида или характера модуляции.

Гетеродинирование − это процесс нелинейного или параметрического смешивания двух сигналов различных частот для получения колебаний третьей частоты (обычно промежуточной).

Параметрическими (линейными цепями с переменными параметрами) называются радиотехнические цепи, один или несколько параметров которых изменяются во времени по заданному закону. Часто изменение какого-либо параметра осуществляется электронным методом с помощью управляющего сигнала. В радиотехнике широко применяют параметрические сопротивления R(t) – обычно это канал МДП-транзистора, параметрические индуктивности L(t) – обычно за счет изменения магнитной проницаемости, и параметрические емкости С(t) – обычно это варикап, в СВЧ-технике варактор.

Принцип действия преобразователя частоты рассмотрим на примере переноса спектра однотонального АМ-сигнала. Пусть под действием гетеродинного напряжения u_г(t) = U_Гcosω_Г t крутизна характеристики МДП-транзистора преобразователя частоты изменяется во времени приближенно по закону

S(t) = S₀ + S₁ cosω_Гt

где S₀ и S₁ – соответственно среднее значение и первая гармоническая составляющая крутизны характеристики.

При поступлении на МДП-Транзистор смесителя АМ-сигнала

u_АМ(t) = U_н(1 + МcosΩt)cosω₀t переменная составляющая выходного тока будет определяться выражением

i_c (t) = S(t) u_АМ(t)=

=U_H(1 + McosΩt)[S₀ cosω₀t + 0,5 S₁ cos(ω_Г – ω₀)t + 0,5 S₁ cos(ω_Г + ω₀)t].

Пусть в качестве промежуточной частоты параметрического преобразователя выбрана частота ω_ПЧ = |ω_Г – ω₀|.

Тогда, выделив ее с помощью контура УПЧ из спектра тока, получим преобразованный АМ-сигнал с тем же законом модуляции, но существенно меньшей несущей частотой

i_c (t) = 0,5 S₁ U_H(1 + McosΩt).

Соответствующие временн'ые и спектральные диаграммы сигналов с амплитудной модуляцией на входе и выходе преобразователя частоты показаны на рис. 4.2.

Детектирование

Детектированием (демодуляцией) называется процесс преобразования модулированного высокочастотного сигнала в колебание, форма которого воспроизводит сигнал. Детекторы (демодуляторы) выполняют функцию, обратную функции, осуществляемой модуляторами, и подразделяются на амплитудные, частотные, фазовые, импульсные, цифровые и т. д. детекторы.