Лпр по тэс №7 «исследование преобразователя частоты (ПЧ). Расчет преобразователя частоты»

Преобразователь частоты (ПЧ) — это устройство, осуществляющее трансформацию (перенос) спектра сигнала из одной частотной области в другую. И включающее гетеродин, смеситель и полосовой фильтр. Функциональная схема преобразователя состоит из трех устройств: смесителя (СМ), гетеродина (Г) и полосового фильтра (ПФ)

Гетеродин- генератор сигнала синусоидальной формы, настраиваемый, либо с фиксированной частотой.

Смеситель (смеситель частот) — устройство, смешивающее радиосигнал с сигналом гетеродина(генератора). То есть смеситель образовывает необходимый нам спектр.

Рисунок 2 - Условное графическое обозначение смесителя: a — входной радиосигнал с центральной частотой f₁; b — сигнал гетеродина с частотой f₂; c — выходной сигнал с комбинациями частот f₂ + f₁ и f₂ — f₁ (при f₂ > f₁)

На выходе смесителя обычно получается смешанный сигнал, состоящий из ниже перечисленных частот:

1. Суммарная частота входных сигналов;

2. Частота, равная разности частот входных сигналов {\displaystyle Fif=Flo-Frf}{\displaystyle Fif=Frf-Flo}

3. Обе входные частоты, которые считаются паразитными, поэтому от этих сигналов пытаются избавиться, применяя последующие фильтры

Все эти три набора частот – это выходной сигнал «с» (рисунок 2). Но обычно нужен только один набор частот (либо сумма, либо разность), необходимое «вырезают» Полосовым фильтром.

При работе реального смесителя, помимо основного сигнала, на выходе присутствуют также множество побочных составляющих, образованных гармониками сигнала и гетеродина, которые должны быть отфильтрованы полосовым фильтром или ФНЧ. Важным свойством смесителя является то, что преобразование выполняется с сохранением его модуляции и прочих параметров.

Рисунок 3 – Спектр сигнала на выходе смесителя. f_c – частота сигнала (входного), f_г- частота гетеродина. Как мы видим, на выходе смесителя наборы частот: сумма входных гармоник (частот), их разность, сами входные гармоники и прочие побочные составляющие.

Полосовой фильтр представляет собой устройство, которое пропускает сигналы в необходимом нам диапазоне частот, а остальные обрезает. ( Существуют ещё Режекторный, ФНЧ и ФВЧ, фильтрв нижних и верхних частот, оставляющие соответственно, нижние или верхние частоты. Режекторный пропускает определенную полосу частот и пропускает то что лежит за ее пределами. т. е. «вырезает» ненужную часть.

 Полосовой фильтр характеризуется двумя параметрами: нижней частотой стреза и верхней.

Рисунок 4 – Фильтры. ФНЧ, ФВЧ, полосовой фильтр, режекторный фильтр.

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

uc = Uс cos(ωc t+φc )

и напряжение гетеродина

uг = Uг cos(ωг t+φг )

В результате такого перемножения на выходе преобразователя получается напряжение преобразованной частоты

uпч = kсх Uс Uг cos(ωпр t+φпр )

где k_сх - постоянный коэффициент, зависящий от параметров преобразователя.

Рисунок 5 – Временные диаграммы и спектры входа и выхода ПЧ.

Расчёт ПЧ.

Конструктивно схема состоит из диода и двух колебательных контуров, один из которых настроен на частоту сигнала, а второй на частоту гетеродина.

Исходные данные:

- f_с = 10 МГц;

- f_г = 8 МГ

В результате математических расчётов получили:

С1=20 нФ

L1=502,5125 нГн

С2=31,08999 нФ

L2=502,57 нГн

Познавательные статьи:



Организация работы процедурного кабинета

Статус республик в составе РФ

Понятие финансов, их функции и особенности

Сущность демографической политии