Расчет преобразователя частоты

Курсовая работа

«Расчет преобразователя частоты»

Содержание

Введение

1. Преобразователи частоты

1.1 Назначение

1.2 Структурная схема и принцип работы

1.3 Основные показатели преобразователей частоты

1.4 Классификация преобразователей частоты

2. Виды схем преобразователей частоты

3. Расчёт преобразователей частоты

Заключение

Список литературы

 

ВВЕДЕНИЕ

Подавляющее большинство радиовещательных и профессиональных приемников относится к классу супергетеродинов. Характерная особенность этих приемников состоит в преобразовании частоты.

Супергетеродинный радиоприёмник это радиоприёмник, в котором до детектирования принимаемого радиосигнала производится преобразование (понижение) его несущей частоты, не изменяющее закона модуляции. Способ супергетеродинного радиоприёма предложен в 1918 одновременно Э. Армстронгом (США) и Л. Леви (Франция).

Независимо от того, ведется ли прием длинноволновой, средневолновой или коротковолновой радиостанции, их частоты преобразуются всегда в одну и ту же промежуточную частоту, которая определяется постоянной настройкой дальнейших усилительных каскадов. Именно благодаря этому свойству можно создать высококачественный приемник с широким диапазоном волн — от длинных до коротких.

Процесс образования промежуточной частоты осуществляется в результате взаимодействия колебаний сигнала с «местным» колебанием, которое создается маломощным генератором (гетеродином), входящим в состав приемника. Взаимодействие обоих колебаний происходит в приборе с переменным параметром (например, в электронной лампе или полупроводниковом приборе с изменяемой крутизной). Образование промежуточной частоты в этом приборе с одновременным подавлением колебаний других частот, но с сохранением передаваемого сообщения представляет собой довольно сложный физический процесс.

Преимущества супергетеродинного метода:

1. Усиление в трех областях частот и, в особенности, возможность значительного усиления при добротных контурах на промежуточной частоте позволяет добиться высокой чувствительности.

2. Постоянная настройка каскадов промежуточной частоты допускает применение в них различных видов полосовых фильтров (электрических и даже электромеханических) и позволяет добиться высокой относительной избирательности.

3. На промежуточной частоте происходит основное усиление сигнала, а потому при перестройках и при смене поддиапазонов чувствительность приемника остается почти постоянной.

4. Наконец, после большого усиления на промежуточной частоте амплитуды сигнала на входе детектора оказываются достаточными для приведения в действие автоматических устройств, вроде регулятора усиления, электронно-светового индикатора настройки, устройства автоподстройки и др.

Недостатки супергетеродинного метода:

1. Усложнение схемы приёмника;

2. Возможность утечки сигнала f_г в антенно-фидерное устройство;

3. Образование побочных каналов приема.

 

1. Преобразователи частоты

 

1.1 Назначение

Преобразователи частоты (ПЧ) служат для переноса спектра частот из одной области в другую без изменения характера модуляции. Они являются частью супергетеродинного приемника. В результате преобразования получается новое значение несущей частоты f_пр, называемой промежуточной. Частота f_пр может быть как выше, так и ниже f_с. Если f_пр> f_с преобразование частоты вверх; f_с< f_пр преобразование частоты вниз.

Рисунок 1

 

1.2 Структурная схема и принцип работы

ПЧ (рис.2) содержит нелинейный элемент (НЕ) и источник вспомогательного колебания, называемый гетеродином (Г). В качестве нелинейного элемента используются различные электронные приборы, нелинейные активные или реактивные сопротивления. Нелинейный элемент, преобразующий колебания сигнала с помощью гетеродина, называют смесителем.

В состав ПЧ входит также фильтр (Ф) с нагрузкой R_н, необходимый для выделения напряжения промежуточной частоты.

 

Рисунок 2

В общем случае преобразование частоты можно рассматривать как результат перемножения двух высокочастотных напряжений: напряжения сигнала

u_c= U_сcos(ω_ct+φ_c)

и напряжение гетеродина

u_г= U_гcos(ω_г t+φ_г)

В результате такого перемножения на выходе преобразователя получается напряжение преобразованной частоты

u_пч= k_схU_сU_гcos(ω_пр t+φ_пр)

где k_сх- постоянный коэффициент, зависящий от параметров преобразователя.

Амплитуда, частота или фаза преобразованного напряжения имеют тот же закон, что и напряжение сигнала. Это означает, что при преобразовании модулированных сигналов вид и параметры модуляции не нарушаются. Перемножить напряжения можно двумя способами: с помощью нелинейных элементов или с помощью линейных цепей с переменными параметрами (параметрических цепей). В общем случае в результате нелинейного или параметрического преобразования двух напряжений на выходе смесительного элемента появляется множество комбинационных составляющих напряжений с частотами

ω_к= |± kω_г± nφ_г|

где k и n - целые положительные числа.
 На избирательной нагрузке выделяется напряжение одной из комбинационных частот, которая и принимается за промежуточную частоту приемника.