Главная | Обратная связь

Преобразование частоты.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

 

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫ.

АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ И

АМПЛИТУДНОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ

 

Работа посвящена изучению нелинейных эффектов, при которых возникают новые частоты, отсутствовавшие в исходных сигналах.

 

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

Введение.

 

При подаче на нелинейный элемент нескольких гармонических сигналов в составе тока возникают комбинационные частоты вида , где f₁ и f₂ - поданные частоты, а n и m - целые числа. Наибольшую амплитуду имеют гармоники с n и m, равными 1, именно они находят наиболее широкое применение.

 

Преобразование частоты.

При преобразовании частоты на нелинейный элемент подаются две частоты, а получающаяся разностная частота выделяется затем с помощью фильтра - резонансного контура для системы контуров.

Наиболее важная область применения преобразования частоты - радиоприем. Радиоприемник (связной, вещательный или телевизионный) должен, как правило, принимать не одну, а целый ряд станций (каналов) различных частот. В то же время хороший селективный фильтр, позволяющий надежно выделить нужную узкую полосу частот на фоне множества, возможно, гораздо более сильных помех, представляет собой достаточно сложную систему, состоящую из нескольких контуров, обычно связанных. Перестройка такой системы со станции на станцию была бы весьма трудоемкой работой, требующей навыков, тщательности и значительного времени. Поэтому в настоящее время радиоприемники изготавливаются по супергетеродинной схеме (рис. 1), не требующей перестройки фильтра. В приемник вводится собственный генератор квазигармонических сигналов - гетеродин Г. Принимаемый сигнал частоты f_c и сигнал гетеродина подаются на нелинейный элемент, который называют смесителем или преобразователем частоты. Образующаяся на нем разностная частота, называемая промежуточной, выделяется и усиливается затем резонансным усилителем (фильтром). При перестройке радиоприемника достаточно изменить частоту гетеродина. При том же значении промежуточной частоты это будет соответствовать новому значению.

Очень важно, чтобы при преобразовании частоты сохранялась модуляция сигнала. Из формулы , где f_гет – частота гетеродина, видно, что при изменении f_c при постоянном значении f_гет f_пр изменяется в соответствии с f_c, то есть частотная модуляция сохраняется, если только ее не искажает полоса пропускания фильтра. Для сохранения амплитудной модуляции необходимо, чтобы амплитуда сигнала преобразованной частоты на выходе линейно зависела от амплитуды сигнала на входе U_c (частоты f_c). В общем виде такая зависимость нелинейна, но если амплитуда на входе мала, то зависимость может быть близка к линейной. Преобразование частоты происходит при этом за счет нелинейности, проявляющейся по отношению к напряжению гетеродина, имеющего значительную амплитуду. Такой режим по отношению к называют параметрическим, так как параметр - крутизна вольтамперной характеристики меняется под действием напряжения гетеродина.

В качестве нелинейного элемента при преобразовании частоты может быть использован диод или усилительный прибор (транзистор, лампа), работающий в режиме нелинейного усиления.