Электроника в вопросах и ответах - И. Хабловски

Рис. 11.22.Преобразование частоты в цепи с диодом

Если fс — модулированный сигнал, занимающий определенный частотный спектр, то в результате преобразования весь спектр сигнала будет перенесен в диапазон более низких частот. Эго наглядно представлено на рис. 11.23.

Разностная частота fгет — fс (чacтoта биений обоих сигналов) чаще называется промежуточной частотой fпч. Таким образом, в результате преобразования двух сигналов с разными частотами получаем сигнал промежуточной частоты.

Рис. 11.23. Спектры колебаний в преобразователе частоты

Как работает супергетеродинный приемник?

Супергетеродинный приемник — это приемник, в котором используется процесс преобразовании частоты. На основе уже известных процессов усиления сигнала, генерирования напряжения высокой частоты, преобразования и детектирования можно понять действие приемника сигналов высокой частоты, такого как, например, радиоприемник и телевизор.

Структурная схема супергетеродинного радиоприемника представлена на рис. 11.24.

Рис. 11.24. Структурная схема супергетеродинного радиоприемника

Принятые антенной сигналы высокой частоты поступают во входные контуры приемника, где происходит выбор желаемой станции. Выбранный сигнал после усиления в усилителе высокой частоты поступает в смеситель. Следует добавить, что усилитель высокой частоты является резонансным усилителем и совместно с входными контурами, так же настраиваемыми, обеспечивает предварительную избирательность приемника. Кроме того, он создает необходимое усиление сигнала перед процессом преобразования, что положительно влияет на отношение сигнал/шум на выходе приемника.

В более простых схемах приемников усилитель высокой частоты не применяется, и тогда сигнал поступает в смеситель непосредственно из входных контуров. Одновременно к смесителю подводится напряжение высокой частоты от гетеродина. Гетеродин создает напряжение, частота которого больше частоты принимаемого сигнала на значение промежуточной частоты. Гетеродин перестраивается совместно с входными контурами и усилителем высокой частоты, поэтому его частота всегда больше частоты выбранного сигнала. В результате смещения обоих сигналов в смесителе присутствует сигнал с промежуточной частотой fпч, определяемый зависимостью fс — fгет =fпч.

Сигнал промежуточной частоты усиливается в усилителе промежуточной частоты. Это перестраиваемый усилитель, работающий на постоянной частоте, с большим коэффициентом усиления и высокой избирательностью. Последний каскад усилителя промежуточной частоты управляет детектором. В результате детектирования получается низкочастотный сигнал, который после усиления в усилителе напряжения и усилителе мощности подается на громкоговоритель.

Рассмотренная структурная схема супергетеродинного радиоприемника является обобщенной схемой, относящейся к приемнику как амплитудно-модулированных, так и частотно-модулированных сигналов. В зависимости от типа приемника подвергаются изменению рабочий диапазон частот, схемное решение отдельных блоков, тип детектора и т. п.

Как осуществляется преобразование частоты?

Преобразование частоты осуществляется с помощью нелинейного элемента, например диода, электронной лампы, транзистора и т. п., а также вспомогательного сигнала высокой частоты с относительно большой амплитудой, подводимого от местного генератора.

Существует множество схемных решений, которые можно разделить на две группы. Если смесительный элемент и гетеродин представляют собой независимые схемы, то первая из них называется смесителем. Если одна лампа, обычно многосеточная, или транзистор выполняют одновременно функции гетеродина и смесительного элемента, то схема называется автодинным каскадом преобразования или смесителем.

Примером преобразовательного каскада служит транзисторная схема на рис. 11.25, которая генерирует колебания с частотой fгет (элементы генератора: L1, L2, С2). В цепь базы подводится сигнал с частотой fс. Из-за процесса преобразования, происходящего в цепи базы, возникает сигнал промежуточной частоты fгет  — fс. Схема одновременно является предварительным усилителем сигнала промежуточной частоты, поскольку контуры L3 и L4 настроены именно на эту частоту. При таком подходе усиление схемы называется усилением преобразования.

Рис. 11.25. Транзисторная схема преобразования частоты

Что такое автоматическая регулировка частоты?

Автоматическая регулировка частоты (АРЧ) является одним из методов стабилизации частоты генераторов. Схемы АРЧ применяются в радиоприемниках или телевизорах высшего класса для стабилизации частоты гетеродина. Благодаря этим схемам происходит автоматическое поддержание правильной настройки приемника на несущую частоту принимаемого сигнала.

Структурная схема АРЧ представлена на рис. 11.26.

Рис. 11.26. Структурная схема цепи автоматической регулировки частоты

Из-за колебаний напряжения питания, изменений температуры и т. п. частота генератора не постоянна, а подвергается некоторым изменениям, что проявляется в виде частотно-модулированного сигнала, а следовательно, и в сигнале промежуточной частоты, полученного в результате преобразования. На выходе усилителя промежуточной частоты (перед детекторным каскадом) помещают узкополосный резонансный контур, настроенный на промежуточную частоту. Ширина полосы контура достаточна для пропускания изменений частоты гетеродина. Выходное напряжение контура управляет дискриминатором ошибки. Если частота генератора имеет соответствующее номинальное значение, то выходное напряжение дискриминатора равно нулю. Если генератор отстроится от номинальной частоты, на нагрузке дискриминатора появится напряжение. Это напряжение будет положительным или отрицательным в зависимости от направления изменения частоты генератора. После тщательной отфильтровки выходное напряжение дискриминатора добавляется или вычитается из напряжения смещения реактивного контура (например, на емкостном диоде). Изменение напряжения смещения на реактивном контуре вызывает изменение вносимой емкости и в результате, поскольку реактивный контур подключен параллельно контуру генератора, подстройку частоты генератора в направлении ее номинального значения.

Каковы основные черты импульсной модуляции?

В системах с импульсной модуляцией используется тот факт, что для передачи информации не обязательно передавать ее непрерывно. Первым процессом в системах с импульсной модуляцией является генерация несущего колебания в виде последовательности периодически повторяющихся импульсов. Частота, с которой повторяются импульсы, называемая частотой дискретизации, должна быть достаточно высокой и зависеть от полосы передаваемого информационного сигнала. Обычно она в 2 раза больше наибольшей частотной составляющей информации. Полученная импульсная последовательность используется для созданий импульсов, на которые наложена передаваемая информация. Наложение информации на импульсную последовательность производится в схемах модуляции.

Самой важной чертой импульсной модуляции является временная дискретизация (временнóе квантование), заключающаяся в замене непрерывного временного колебания, например акустического, последовательностью дискретных значений (отсчетов) этого колебания, действующих в определенные отрезки времени. При передаче сигнала с импульсной модуляцией по радиоканалу импульсы, содержащие информацию о модулирующем сигнале, модулируют передатчик высокой частоты по амплитуде или частоте. В результате имеет место двухтактная модуляция.

Какие существуют виды импульсной модуляции?

Импульсы характеризуются многими параметрами: амплитудой, временным положением, длительностью, частотой и т. п. Благодаря этому имеется возможность применения многих видов импульсной модуляции. К наиболее часто встречаемым относится модуляция амплитуды, длительности или ширины импульсов, модуляция положения импульсов и импульсно-кодовая модуляция.