Преобразование частоты (гетеродинирование)

Преобразованием частоты {гетеродинированием) называют та­кое нелинейное преобразование сигналов, при котором из сигна­лов двух различных частот ω₁ и ω₂ выделяется сигнал разностной частоты ω_пр=|ω₁— ω₂|. Такое преобразование широко исполь­зуется для понижения несущей частоты сигналов, подлежащих дальнейшему усилению, например в супергетеродинных радиопри­емниках. В этом случае под ω₁ следует понимать несущую ча­стоту ω₀, а под ω₂ — частоту местного генератора (гетеродина) ω_г. Величину ω_г выбирают так, чтобы разность (ω₀— ω_г) была для всех несущих частот одинаковой. Эту постоянную разностную ча­стоту называют промежуточной частотой.

Преобразование частоты используется также в измерительной технике, в эталонных генераторах и в ряде других устройств.

Преобразование частоты можно осуществить в схеме с нели­нейным элементом (см. рис. 21.9), где u ₁ = U_ml sin ω ₁ t, u ₂ = U_m2 sin ω ₂ t. резонансная частота контура ω ₀ = ω _пр = | ω₁- ω₂|= , а вольт-амперная характеристика нелинейного элемента аппроксимируется полиномом второй степени

i = а₀ + a ₁u + a ₂u². (21.13)

Ток в такой цепи

Используя соотношения

после преобразования получим

Частоты носят название, простых комбинационных ча­стот. Составляющая тока разностной частоты

будет создавать на контуре, настроенном на эту частоту, падение напряжения. Остальные компоненты будут шунтироваться кон­туром.

Графики спектров сигналов на входе и выходе цепи при преоб­разовании частоты приведены на рис. 21.13.