Схема преобразователей частоты. Триодный преобразователь частоты с общей сеткой. Транзисторные преобразователи частоты. Диодные преобразователи частоты, страница 3

                              Рис.

При отсутствии постоянного напряжения смещения, а оно увеличивает собственные шумы диода, угол отсечки   . При простом преобразовании (К=1)

В результате интегрирования получаем

Таким образом при К=1 и 

Где    - внутренний коэффициент усиления

   Исходя из внутренних параметров с помощью представленной эквивалентной схемы внешние параметры преобразователя 

Максимальная мощность в нагрузке будет при её согласовании с четырёхполюсником. Исходя из того, что проводимость четырёхполюсника:      

  ,а при согласовании       оптимальный коэффициент преобразования будет

Этим выражением определяется коэффициентом передачи по напряжению. В диодных преобразователях чаще используют коэффициент передачи по мощности

,где и   - полные проводимости на входе и выходе смесителя. При согласовании со стороны входа и выхода

В среднем для диодных преобразователей

Входная проводимость диодного преобразователя частоты полностью определяется характеристической проводимостью . режим согласования преобразователя с выходным резонатором достигается экспериментально, поскольку аналитический расчёт его весьма затруднителен.

Выходной проводимостью диодного преобразователя принято считать выходную проводимость непосредственно смесителя без учёта проводимости нагрузки, и она так же равна характеристической проводимости. Величина выходной проводимости диодного смесителя зависит от постоянной составляющей тока диода, а значит, она определяется амплитудой напряжения гетеродина.  В диодных преобразователях частоты цепи сигнала и гетеродина сильно связаны. При этом настройка входного контура и фильтра промежуточной частоты на выходе преобразователя взаимосвязаны. Эта связь может является причиной излучения колебаний с частотой гетеродина. При большом уровне входного сигнала в результате такой связи возможно явление “ захвата” частоты гетеродина. Эти недостатки устраняются применением балансных или кольцевых преобразователей, которые позволяют снизить влияние шумов гетеродина, а значит и преобразователя. Смеситель балансного преобразователя состоит из двух синфазно включённых относительно   диодов. Они же включены противофазно относительно сигнала.

               Рис.

Напряжение гетеродина подводится к диодам с одинаковой фазой, при этом ток гетеродина во входном и выходном контурах разветвляется на две одинаковые, но противоположные по направлению части. Тем самым на контурах практически отсутствует напряжение с частотой гетеродина .Благодаря этому устраняется передача энергии гетеродина в антенну и уменьшается влияние шумов гетеродина на входном контуре преобразователя. Напряжение сигнала подводится к диодам противофазе, но включение контура промежуточной частоты АО двухтактной схеме по отношению к диодам обеспечивает в нём суммирование токов промежуточной частоты. Относительная шумовая температура диодного преобразователя находится примерно в прямой зависимости от , однако коэффициент преобразования растёт лишь до определённого значения.  Существует оптимальное значение амплитуды напряжения гетеродина, при котором коэффициент шума имеет минимальное значение. Но напряжение гетеродина, обеспечивающее минимальный коэффициент шума может не соответствовать значению, определяющему наибольший коэффициент преобразования. В этом случае необходим определённый компромисс, удовлетворяющий конкретным требованиям, предъявляемым к преобразователю.

 В качестве гетеродина в приёмнике может использоваться как простейший генератор, формирующий маломощные незатухающие колебания, так и достаточно сложное устройство, создающее ряд стабильных напряжений различных частот. Гетеродины должны:

- Обеспечивать высокую стабильность частоты генерируемых колебаний;

-Обеспечивать постоянство амплитуды;                        

-Обеспечивать возможность перестройки частоты;

- Иметь минимальный уровень высших гармоник.

В качестве гетеродинов могут быть использованы однокаскадные и многокаскадные ламповые и транзисторные генераторы, генераторы с кварцевой стабилизацией и без неё, клистронные  и молекулярные генераторы. Выбор типа генератора в первую очередь определяется диапазоном рабочих частот и необходимой их стабильностью.

Наибольшее распространение находят однокаскадные гетеродины, которые используются практически на всех диапазонах волн. Как правило, это  либо трёхточечные генераторы, либо генераторы с индуктивной обратной связью. В многокаскадных схемах, как правило, применяют умножители частоты. В клистронных гетеродинах используются отражательные клистроны, обеспечивающие простоту конструкции и удобство использования.