Приемно-передающие устройства радио­технических систем: Учебное пособие, страница 16

минимальный коэффициент шума, равномерность АЧХ и линей­ность ФЧХ;                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

минимальный  уровень  мощности гетеродина;

максимальная развязка трактов гетеродина и сигнала;

максимальное подавление нежелательных продуктов преобразо­вания;

надежность работы;

малое габаритные размеры и  масса.

2.3.1. Преобразователи частоты на полевых и биполярных транзисторах

Транзисторы могут использоваться в качестве преобразовательных элементов на тех же частотах сигнала, что и в качестве уси­лителей. Однако наиболее эффективно они работают на частотах, на которых еще не проявляет себя комплексный характер крутиз­ны. В этих случаях к ним применимы все выводы и формулы об­щей теории  преобразования частоты.

В однозатворных полевых транзисторах напряжения сигнала и гетеродина прикладываются между затвором и истоком, а фильтр промежуточной частоты включается в цепь стока.

На рис. 2.25 приведена схема преобразователя частоты на по­левом транзисторе.

В преобразователях на полевых транзисторах входной колеба­тельный контур можно подключать непосредственно ко входу транзистора, входная проводимость которого весьма мала и не нагружает контур. Гетеродинное напряжение подается на затвор через малую емкость связи С2, обеспечивающую необходимое ос­лабление гетеродинного  напряжения.

Установка исходной рабочей точки транзистора осуществляет­ся за счет автоматического стокового смещения — падения на­пряжения на сопротивлении R1 от постоянной составляющей тока истока. Емкость СЗ шунтирует сопротивление R1 для перемен­ных токов всех частот, включая и промежуточную. В процессе преобразования на нагрузке, включенной в цепи стока и настроен­ной на ώ_пр, выделяется напряжение промежуточной частоты.

Получение большей развязки сигнального и гетеродинного кон­туров можно добиться путем использовании двухзатворных по­левых транзисторов, подавая напряжение сигнала и гетеродина на

разные затворы.

Преобразователи частоты на биполярных транзисторах широко используются как в диапазоне низких частот, так и в диапазо­не свч.

В транзисторном преобразователе частоты с отдельным гетеро­дином (рис. 2.26) сигнал поступает на базу транзистора УП.

Напряжение гетеродина вводится в цепь эмиттера через катуш­ки L2,  L3.

Недостатком таких преобразователей является склонность к самовозбуждению на частотах, близких к промежуточной, и пот­ребление  большой  мощности  от гетеродина.

При подаче напряжения гетеродина в цепь базы можно полу­чить больший коэффициент усиления при меньшей развязке меж­ду контурами.

Для ПЧ на биполярных транзисторах оптимальное значение напряжения гетеродина U=50...200 мВ, а потребляемая мощность P_г(при вводе в цепь эмиттера) составляет примерно единицы милливатт.

В диапазоне СВЧ транзисторные преобразователи частоты в ряде применений имеют определенные преимущества перед диод­ными преобразователями. Так, они позволяют получить усиление по мощности порядка 10...20 дБ при коэффициенте шума 3…20 дБ (в зависимости от типа транзистора и диапазона частот). Выход­ная мощность у них примерно на порядок больше, следовательно, они имеют на 10...20 дБ шире динамический диапазон.

К недостаткам транзисторных преобразователей следует от­нести необходимость в источнике питания, возможность самовоз­буждения,  более сложную настройку.

2.3.2. Диодные преобразователи частоты

Диодные преобразователи частоты просты, надежны, не требу­ют источников питания, коэффициент шума их не слишком велик, что обусловливает широкое использование их в приемниках раз­личного целевого  назначения.

В качестве смесителей используют вакуумных и полупроводни­ковые диоды. В сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн в качестве смесителя применяют полупроводниковый диод, раз­мещаемый в смесительной камере коаксиального или волноводного типа. Находят применение точечно-контактные диоды (ТКД), ди­оды с барьером Шоттки (ДБШ).

Принципиальная схема диодного    преобразователя частоты волноводного типа представлена на рис. 2.27.

Конструктивно полупроводниковый диод закреплен в держателе, который на схеме представлен в виде штыря, расположенного параллельно электрическим линиям электромагнитного поля ос­новной волны, распространяющейся в смесительной камере. Ко­лебания ' гетеродина с помощью штыря подаются в сме­сительную камеру, обеспечивая периодическое изменение прово­димости диода. Возникающие при воздействии сигнала на диод токи промежуточной частоты  создают напряжение промежуточной частоты на нагрузке преобразователя частоты. Нагрузкой смесительного диода на промежуточной частоте явля­ется входная цепь усилителя  промежуточной частоты.

Смеситель с гетеродином соединяется, как правило, посредством коаксиального кабеля. Ввиду слабой связи смесителя с ге­теродином коаксиальную линию гетеродин — смеситель можно счи­тать разомкнутой на конце. Если не принять специальный мер, то такая резко несогласованная линия будет работать в режиме стоячих волн, что отрицательно сказывается на устойчивости ра­боты гетеродина. Для создания режима бегущих волн в соединительном кабеле на расстоянии полуволны от штыря связи включается балластная нагрузка, активное сопротивление кото­рой равно волновому сопротивлению коаксиального кабеля.