Материал: Радиоприемные устройства учебник.

к прямоугольной, чем УРЧ и входная цепь, то максимум напряжения на входе детектора соответствует точной настройке УПЧ, т. е. настрой­ ке на / п — /г — /с - При этом УРЧ и входная цепь окажутся несколько расстроенными на частотах, соответствующих кривой сопряжения меж­ ду точками /, 2 и 3 (рис. 7.26, б). Для того чтобы расстройка контуров 5>'РЧ и входной цепи оставалась при этом в допустимых пределах, необходимо выполнить следующее условие:

где Пс — спектр частот сигнала; Прч — полоса пропускания радио­ частотных каскадов; |б/|иакс—максимальная погрешность сопряжения, откуда

В радиовещательных приемниках на декаметровых и метровых вол­ нах применяют поддиапазоны с малой величиной /(пд с — растянутые поддиапазоны. Термин «растянутый поддиапазон» означает, что растя­ нута шкала настройки приемника, т. е. уменьшена плотность располо­ жения частот радиостанций на этой шкале.

Применение растянутых поддиапазонов объясняется следующим. Предположим, что на шкале приемника нанесено 100 делений (угол поворота роторов конденсаторов пропорционален делениям шкалы). В средневолновом поддиапазоне (гектометровые волны) число кило­ герц, приходящихся на одно деление шкалы, равно

Частоты радиовещательных станций в отведенном диапазоне располо­ жены с интервалом в 10 кГц. Следовательно, одно деление шкалы соот­ ветствует одной радиостанции. В декаметровом диапазоне число кило­ герц, приходящихся на одно деление шкалы, равно

Следовательно, одному делению шкалы могут соответствовать частоты до восьми радиостанций, что затрудняет настройку приемника на частоту нужной радиостанции. Поэтому для облегчения настройки при­

Коротковолновые радиовещательные станции работают в специаль­ но отведенных участках декаметрового диапазона волн: 25, 31, 41 и 49 м. Ширина каждого радиовещательного диапазона 200—400 кГц. Растянутые поддиапазоны охватывают один радиовещательный диапа­ зон, а полурастянутые — два, например, 25—31 и 41—49 м.

Уменьшают /Спд о в контурах сигнала, включая последовательно и параллельно добавочные конденсаторы аналогично тому, как это делается в контуре гетеродина. Соответствующим выбором емкости этих конденсаторов получают требуемую величину Кил с-

20

7.13.Диодные преобразователи частоты \

Вконце дециметрового диапазона и в сантиметровом диапазоне волн, т. е. на частотах / > 1000 МГц для преобразователей частоты применяют полупроводниковые (кристаллические) диоды. В настоящее время вакуумные диоды не применяют для преобразования частоты, так как их характеристики значительно хуже, чем у полупроводнико­

вых диодов. Поэтому будем рассматривать преобразователи только на полупроводниковых диодах.

вт антенны

Диодные преобразователи по числу диодов и способу их включе­ ния делят на три типа:

—с одним диодом — простые,

—балансные с двумя диодами — сложные,

—кольцевые с четырьмя диодами — сложные.

Конструкция преобразователя частоты зависит от диапазона частот принимаемых сигналов.

На рис. 7.27 приведена схема преобразователя частоты с одним диодом для / = 1000-^-5000 МГц [3, 7, 8]. Резонансная коаксиаль­ ная линия настроена на частоту сигнала и конструктивно объединена с диодом. Выходной контур с сосредоточенными параметрами настроен

постоянного тока включен в цепь диода через развязывающий фильтр L, Clf С2. Он измеряет постоянную составляющую тока диода, которая пропорциональна амплитуде напряжения гетеродина.

На рис. 7.28 приведена схема преобразователя частоты с одним диодом для / > 5000 МГц [3, 7, 8]. Диод размещен в объемном резона­ торе, которым является часть прямоугольного волновода, ограниченно­ го диафрагмами. При настройке всей волноводной системы диод оказы­ вается в пучности напряжения сигнала. Регулируя связь входного

262

контура с гетеродином, устанавливают требуемый режим работы пре­ образователя, который контролируют по постоянному току диода мил­ лиамперметром.

Принцип работы преобразователей с одним диодом не зависит От их конструкции, и для них справедлива обобщенная эквивалентная схема (рис. 7.29). В этой схеме последовательно со смесительным диодом включены входной контур сигнала, выходной контур, настроенный на промежуточную частоту, и элемент связи с гетеродином. Следователь­ но, все три источника напряжения ис, иг и ивч включены последова-

тельно с диодом. Схема преобразователя для входного и выходного на­ пряжений является симметричной и в ней происходит процесс обрат­ ного преобразования.

Рассмотрим вольт-амперную характеристику полупроводниковых диодов (рис. 7.30). Начальный участок характеристики является ра­ бочим, он хорошо аппроксимируется экспоненциальной функцией сле­

где а — постоянная, определяемая по экспериментальным характе­ ристикам; в среднем для многих диодов а — 5В-1.

Из вольт-амперной характеристики кремниевого диода видно, что при увеличении напряжения на аноде по абсолютной величине более 1 В возрастает обратный ток. Поэтому амплитуда напряжения гетеродина, подаваемого на диод, должна быть не более 1В.

У германиевых диодов обратный ток резко возрастает при напря­ жении на аноде 2—3 В, и поэтому амплитуда напряжения гетеродина, подаваемого к германиевому диоду, должна быть не более 2—3 В.

Оптимальной рабочей точкой на вольт-амперной характеристике преобразователей на кремниевых и германиевых диодах является, начало координат, так как вблизи начала координат статическая ха­ рактеристика имеет наибольшую крутизну. Поэтому такие преобразо­ ватели не имеют цепи RC для создания автоматического смещения.

263

Диодный преобразователь проанализируем на основании общей теории преобразования частоты.

Крутизна вольт-амперной характеристики диода равна

статическую вольт-амперную характеристику диода линейно-ломаной кривой (рис. 7.31):

При воздействии на диод напряжения гетеродина крутизна его вольтамперной характеристики будет периодически с частотой гетеродина изменяться в виде последовательных прямоугольных импульсов с ам­

плитудой 5 (рис. 7.31). Длительность этих импульсов определяется углом отсечки 0. При отсутствии постоянного смещения, как видно из рис. 7.31, 0 = я/2. Крутизна преобразования и внутренняя прово­ димость являются соответствующими коэффициентами ряда Фурье:

1 2

s m ~ ,\ S cos по\ td (со, /),

о

Результат интегрирования записываем в виде

261

Линейно-ломаная аппроксимация вольт-амперной характеристики справедлива для Пг> 0,3 В. Обычно для уменьшения обратного тока диода выбирают Ur < 0,3 В. Выражения (7.73) являются приближен­ ными. Для точного определения параметров диодного преобразователя для Ur <0,3 В необходимо вольт-амперную характеристику аппрокси­ мировать выражением (7.68) [7]. Схема диодного преобразователя сим­ метрична относительно входного и выходного контуров. Следовательно, одинаково эффективно прямое и обратное преобразование и их пара­ метры равны

^ПЧ “ So6p> Gjn4 = О/ойр.

Уравнение (7.74) характеризует процесс прямого преобразования и реакцию нагрузки преобразователя; уравнение (7.75) описывает воз­ никновение тока частоты сигнала в цепи диода под действием входного напряжения той же частоты, а также процесс обратного преобразова­

ние. 7.32

ния. Эквивалентный диодному преобразователю четырехполюсник дол­ жен быть симметричным. Так как диод не усиливает сигнал, то четы­ рехполюсник должен быть пассивным. П-образная схема замещения линейного пассивного четырехполюсника с постоянными парамет­ рами приведена на рис. 7.32, а. Для этой схемы справедливы следую­ щие узловые уравнения:

Из сравнения уравнений (7.74), (7.75) и (7.76), (7.77) видно, что они сов­ падают, если положить G2 — S n4, Gt + G2 = Gin4 и Gt = Gln4 — S„.,. Следовательно, П-образная схема замещения линейного четырехполюс­ ника (рис. 7.32, а) эквивалентна схеме замещения диодного преобразо­ вателя, приведенной на рис. 7.32, б, где 0„ — проводимость нагрузки,

265