18.4. Параметрическое преобразование частоты
При рассмотрении преобразования частоты электронными устройствами, построенными на базе нелинейных резисторов (см. подразд. 13.5), отметим, что на одну пару входов преобразователя поступает входной сигнал uc(t) частотой ωс, а на вторую пару входов — колебания гетеродина ur(t) частотой ωг. На выходе преобразователя формируется сигнал с комбинационными частотами ωг+ ωс или | ωг- ωс|. Аналогичный преобразователь частоты (ПЧ) можно рассматривать как цепь, построенную на базе параметрического резистора. В таком ПЧ в качестве управляющего напряжения выступает сигнал гетеродина ur(t). При выполнении условия Uг » Ucв преобразователе дифференциальная крутизна транзистора S(t) имеет линейную зависимость в окрестности рабочей точки транзистора (см. рис. 18.1).
Приложение малого входного напряжения uc(t) к параметрическому резистору, в качестве которого можно использовать биполярный транзистор, приведет к линейному изменению крутизны транзистора. В этом случае ток параметрического резистора будет содержать слагаемые, изменяющиеся с частотами ωг + ωс и | ωг- ωс|. Настроив колебательный контур на выходе параметрического преобразователя частоты на одну из этих комбинационных частот, можно выделить спектральную составляющую сигнала в окрестности частоты, полученной в ходе преобразования частоты.
18.5. Параметрическое детектирование
Структурная схема синхронного детектора (см. рис. 17.14) содержит перемножитель двух сигналов и фильтр нижних частот. Это устройство также можно рассматривать в качестве параметрического детектора.
В общем случае в параметрическом детекторе амплитуда Uоп опорного напряжения uon(t) = Uoncos(ωont + φоп) существенно выше амплитуды Umмодулированного напряжения um(t), т.е. Uon » Uвх, что позволяет рассматривать перемножитель как параметрическое устройство, в котором нелинейное сопротивление управляется опорным напряжением. Тогда дифференциальная крутизна нелинейного резистора изменяется по линейному закону.
Пусть входное напряжение uвх(t) изменяется по гармоническому закону
uвх(t) = Uвхcos(ωвхt + φвх) без модуляции, а частоты несущего колебания входного сигнала и опорного напряжения равны между собой ωоп = ωвх. При этом ток, проходящий через параметрический резистор, включает три слагаемых: первое слагаемое изменяется с частотой ωвх, второе — с частотой 2 ωвх, а третье слагаемое представляет собой постоянный ток. На выходе перемножителя включен ФНЧ, который подавляет составляющие тока с частотами ωвх и 2 ωвх. На выходе синхронного детектора будет присутствовать только постоянное напряжение (ток).
Пусть входной сигнал является модулированным сигналом uвх(t) = Uвхcos[(ωвх + Ω)t + φвх], где Ω — частота изменения низкочастотной составляющей входного сигнала (Ω«ωвх). Тогда выходной сигнал параметрического детектора будет содержать спектральные составляющие только модулирующего сигнала, изменяющегося с частотой
Ω «ωвх.
18.6. Формирование модулированных колебаний
Устройства формирования модулированных колебаний можно рассматривать как параметрические цепи преобразования сигналов. При формировании АМ-колебаний используется параметрическое сопротивление, а при формировании ЧМ-колебаний — параметрическая емкость. В качестве примера рассмотрим амплитудный модулятор, представленный на рис. 16.1. В этом модуляторе транзистор можно рассматривать в качестве нелинейного резистора, который в окрестности рабочей точки управляется модулирующим сигналом uy(t) = Uycos(Ωt) (управляющий сигнал).
На рис. 16.9 приведена принципиальная схема модулятора ЧМ-колебаний. В этом модуляторе в качестве нелинейной емкости используется варикап VD1, емкость которого зависит от управляющего напряжения uупр(t), являющегося модулирующим сигналом. Этот сигнал изменяет емкость варикапа в окрестности рабочей точки.
Таким образом, использование параметрических элементов (сопротивление, емкость, индуктивность) позволяет проектировать различные радиотехнические устройства, работающие в широком частотном диапазоне и имеющие относительно простые схемные решения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Бакалов В.П., Дмитриков В, Ф., Круг Б. Е. Основы теории цепей: Учебник для вузов; Под ред. В.П.Бакалова. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 2000.
Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 2000.
Бирюков В. Н. и др. Сборник задач по теории цепей / Под ред. В.П. Попова. — 1985.
Варакин Л. Е. Бестрансформаторные усилители мощности: Справочник. — М.: Радио и связь, 1984.
Войшвилло Г. В. Усилительные устройства. — М.: Радио и связь, 1983.
Гоноровский И. С Радиотехнические цепи и сигналы. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Радио и связь, 1986.
Клюев Л.Л. Теория электрической связи. — Минск: Дизайн ПРО, 1998.
Ленк Дж. Электронные схемы: Практическое руководство / Пер. с англ. — М.: Мир, 1985.
Нефедов В. И. Основы радиоэлектроники. — М.: Высшая школа, 2000.
Остапенко Г. С. Усилительные устройства. — М.: Радио и связь, 1989.
Попов В. П. Основы теории цепей. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1998.
Радиотехнические цепи сигналы /Д. В. Васильев, М. Р. Витоль, Ю. Н. Горшенков и др.; Под ред. К.А.Самойло. — М.: Радио и связь, 1982.
Татур Т. А. Основы теории электрических цепей. — М.: Высшая школа, 1980.
Усилительные устройства / Под ред. О.В.Головина. — М.: Радио и связь, 1993.
Шагурин И. И. Микросхемотехника. — М.: Радио и связь, 1990.
Шебес М.Р., Каблукова М.В. Задачник по теории линейных электрических цепей. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1990.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.