Частотная характеристика преобразователя

Частотной характеристикой преобразователя называется за­висимость его коэффициента преобразования от частоты прини­маемого сигнала при постоянном значении частоты гетеродина.

На входе приемника действуют ЭДС сигналов различных частот. Часть частот указанных сигналов с частотой гетеродина и ее гармониками могут образовать разность, равную промежу­точной частоте. Но только одна из таких разностей, разность частоты гетеродина или ее гармоники (при комбинационном преобразовании) с заданной частотой принимаемого полез­ного сигнала, является полезной. Поэтому представляет инте­рес рассмотрение вопроса о том, какие частоты мешающих сиг­налов представляют наибольшую опасность и как бороться с мешающими сигналами. Частотная характеристика преобразо­вателя помогает ответить на указанные вопросы.

Представление о частотной характеристике можно получить, если на вход преобразователя подавать сигнал и изменять его частоту. На выходном колебательном контуре, настроенном на промежуточную частоту, заметное напряжение появляется при нескольких значениях частоты принимаемого сигнала (рис. 7.6), если частота гетеродина остается постоянной. Прежде всего появляется выходное напряжение, когда частота входного сигнала становится равной промежуточной частоте /,,_Р. При этом в токе преобразованного сигнала присутствует ряд составляющих, ча­стоты которых равны f _пр, f _г, nf_пp ±kf _г, где п. k =1. 2, 3... — но­мер гармоники частоты гетеродина и промежуточной частоты.

Поскольку выходной контур настроен на частоту f _пр, на нем появится напряжение только промежуточной частоты, так как для других составляющих сопротивление контура незначитель­но и практически может не учитываться.

Преобразование входного сигнала промежуточной частоты по существу отсутствует, преобразователь работает, как это следует из (7.12) и (7.13). в режиме усиления. Коэффициент усиления определяется, как в обычном усилителе, только в со­ответствующих формулах вместо крутизны лампы берется по­стоянная составляющая крутизны преобразователя S₀~0,5S_макс.

Увеличение частоты (f _с> f _пр) приводит к тому, что при неко­тором ее значении f _с = f _с1 разность между частотой входного сигнала и частотой гетеродина становится равной промежуточ­ной частоте f _пр = f _г - f _с1. На выходном контуре появляется за­метное напряжение. При верхней настройке гетеродина и про­стом (некомбинационном) преобразовании f _с1 является часто­той полезного сигнала.

Дальнейшее увеличение частоты до значения f _с2= f ₃= f _с1+2 f _пр вновь приводит к появлению напряжения на выходном контуре. Частота входного сигнала, отстоящая от частоты f _с1 на величину 2 f _пр, называется зеркальной частотой f ₃, так как на оси частот она является зеркальным изображением частоты по­лезного сигнала f _с1, относительно частоты гетеродина. Разность между зеркальной частотой и частотой гетеродина равна про­межуточной частоте f _пр. Поэтому после преобразования «зер­кальный» сигнал попадает в полосу пропускания УПЧ и усили­вается дальше наравне с полезным преобразованным сигналом, таким образом появляется ложный канал приема.

Как это следует из рассмотрения частотной характеристики преобразователя (рис. 7.6), последний имеет еще ряд ложных каналов приема, частоты которых попарно и симметрично отно­сительно гармоник частоты гетеродина располагаются на оси частот.

При комбинационном преобразовании одна из указанных ча­стот является частотой полезного сигнала.

Каждому из ложных каналов приема соответствуют частоты f _п или f _пз. которые отличаются от соответствующей гармоники частоты гетеродина на величину промежуточной частоты. В ре­зультате преобразования сигналы ложных каналов приема по­падают в полосу пропускания УПЧ. так как разность kf _г — f _п или f _пз — kf _г равна промежуточной частоте. Следовательно, если не принять никаких мер, то в полосу пропускания УПЧ попадут сигналы многих радиопередатчиков, на входе УПЧ и после уси­ления на его выходе появится смесь различных сигналов, что существенно затруднит прием основного полезного сигнала.

Следует заметить, что после преобразования разностные ча­стоты, соответствующие различным каналам приема, практиче­ски всегда немного отличаются друг от друга (на сотни и ты­сячи герц), в результате чего на выходе приемника появляются биения звуковой частоты, которые после детектирования прослу­шиваются в виде так называемых интерференционных свистов, помех, затрудняющих прием основного сигнала.

Подавление ложных каналов приема в супергетеродинных приемниках СВЧ необходимо даже при отсутствии радиопере­датчиков, работающих на частотах указанных каналов. Послед­нее обстоятельство объясняется тем, что шумы антенны имеют весьма широкий, практически равномерный спектр, простираю­щийся до частот порядка 10¹² гц. Следовательно, в шумовом спектре всегда имеются составляющие, частоты которых равны частотам ложных каналов приема. Указанные составляющие, а также прилежащие к ним составляющие шумового спектра после преобразования попадают в полосу пропускания УПЧ. что равносильно увеличению собственных шумов приемника и следовательно, увеличению коэффициента шума Ш.

Для эффективного подавления ложных каналов приема в супергетеродинных радиоприемниках принимается ряд мер.

В диапазонных приемниках промежуточная частота f _пр вы­бирается за пределами диапазона принимаемых частот полез­ных сигналов и по возможности в такой частотной области, где не работают радиопередатчики. Указанный выбор промежуточ­ной частоты позволяет устранить интерференционные искаже­ния, появляющиеся за счет биений преобразованного полезного сигнала и мешающего сигнала промежуточной частоты.

Подавление других (а также и рассмотренного выше) лож­ных каналов приема осуществляется путем так называемой предварительной избирательности (предварительной селекции — преселекции), т. е. избирательности до преобразования. Избира­тельность до преобразования осуществляется во входном устрой­стве и в резонансных элементах УВЧ, которые вместе называют преселектором.

Контуры входного устройства и УВЧ настраиваются на ча­стоту полезного сигнала, в результате сигналы других частот, в том числе и зеркальной, отстоящей от частоты полезного сиг­нала на две промежуточные частоты, ослабляются в заданное число раз по сравнению с полезным сигналом (см. рис. 7.6. пунктирная кривая). Требуемое ослабление задается при про­ектировании с учетом конкретных условий работы всей системы в целом. Из условия заданного ослабления по зеркальному ка­налу выбирается число каскадов УВЧ и резонансных элементов входного устройства.

При заданной добротности всей резонансной системы пресе­лектора ослабление мешающих сигналов тем больше, чем боль­ше промежуточная частота f _пр. Последнее обстоятельство учи­тывается при выборе промежуточной частоты.

Коэффициент усиления преобразователя уменьшается при уменьшении крутизны преобразования. Поэтому для облегчения условий подавления ложных каналов приема режим работы преобразователя выбирается так, чтобы крутизна преобразова­ния по основному полезному каналу приема была максималь­ной а по другим, ложным, каналам приема — минимальной. В случае простого преобразования напряжение гетеродина мож­но выбрать таким, чтобы по возможности исключить появление гармоник крутизны, которая изменяется с частотой гетеродина.