- прості (один НЕ);
- балансові (два НЕ);
2. ВИДИ СХЕМ ПЕРЕТВОРЮВАЧІВ ЧАСТОТИ1
Відома велика кількість різних схем перетворювачів частоти, кожна з яких може вибиратися в залежності від вимог до проектованого радіоприймача.
Загальними вимогами до перетворювачів частоти є: можливо, більший коефіцієнт передачі при перетворенні; мінімальний рівень шумів, що вносяться перетворювачем в тракт приймача; висока стабільність роботи гетеродина; мінімальне просочування енергії гетеродина в антену.
Як змішувальних елементів перетворювачів частоти в сучасних приймачах кілометрових, гектометрових, дециметрових і метрових (КГД і М) хвиль застосовуються електронні прилади з резистивної і реактивної нелінійними проводимостями. До першої групи приладів відносяться транзистори (біполярні і польові) і різні високочастотні діоди, що працюють на прямій ділянці вольт-амперної характеристики, а до другої - параметричні діоди. В останніх використовується вольт-фарадні характеристика.
Перетворювачі частоти на біполярних транзисторах можуть виконуватися на одному тріоді, т. Е. З поєднаним гетеродином, і на двох тріодах, в яких один виконує функції змішувача, а інший - гетеродина. У разі використання автономного гетеродина легше підібрати оптимальні режими роботи змішувача і гетеродина, що визначає використання перетворювачів з окремим гетеродином в приймачах підвищеного класу.
Найбільш поширеними схемами перетворювачів частоти на біполярних транзисторах є схеми, в яких приймається сигнал подається в ланцюг бази, т. Е. Коли для напруги сигналу схема змішувача є схемою з загальним емітером.
В цьому випадку, так само як і вусілітельних схемах, виходить більший коефіцієнт передачі перетворювача.
Напруга гетеродина може подаватися як в ланцюг бази (змішувач по відношенню до цього напрузі працює за схемою з загальним емітером), так і в ланцюг емітера, що відповідає схемі із загальною базою. При подачі напруги гетеродина в ланцюг бази потрібно при інших рівних умовах менша потужність, так як вхідний опір схеми із загальним емітером більше, ніж схеми із загальною базою. Однак в першому випадку збільшується взаємозв'язок між вхідним контуром перетворювача (сигнальним) і контуром гетеродина. Відомо, що такий взаємозв'язок погіршує стабільність роботи гетеродина, ускладнює настройку контурів при їх сполученні, збільшує просочування енергії гетеродина в антену. Коли напруга гетеродина подається в ланцюг бази, то зв'язок між гетеродином і змішувачем доводиться здійснювати через конденсатор з дуже малою ємністю.
При подачі напруги гетеродина в ланцюг емітера не потрібно безпосередньо пов'язувати між собою контури гетеродина і сигналу. Однак між цими контурами існує паразитна зв'язок за рахунок ємності Се .в змішувального транзистора. Іншим недоліком схеми є вплив внутрішнього опору транзистора змішувача на частоту гетеродина. Останнє особливо небажано при регулюванні посилення змішувача за допомогою системи АРУ. Крім цього, в такій схемі з підвищенням робочої частоти збільшується негативний зворотний зв'язок по току сигналу, що знижує коефіцієнт передачі перетворювального каскаду. Перераховані, недоліки схеми зростають зі збільшенням робочої частоти.
При використанні будь-якої схеми перетворювача частоти зменшення взаємного впливу налаштувань гетеродинного і сигнального контурів може бути досягнуто: збільшенням проміжної частоти, т. Е. Збільшенням різниці частот гетеродина і сигналу; переходом до використання вищих гармонік частоти гетеродина; введенням буферного каскаду між гетеродином ісмесітелем. Останнє особливо зручно при роботі на гармоніках, коли буферний каскад використовується в режимі множення.
Слід зауважити, що на першому етапі розвитку транзисторної техніки біполярні транзистори широко використовувалися як змішувачі. Однак вони мають вольт-амперну характеристику, далеку від ідеальної (квадратичної), і в даний час витісняються польовими транзисторами.
Польові транзистори мають вольт-амперну характеристику, близьку до квадратичної кривої, тому крутизна характеристики їх змінюється в залежності від напруги на затворі по закону, близькому до лінійного. Лінійна залежність крутизни польового транзистора дозволяє зменшити нелінійні спотворення сигналу. Як показують дослідження, польові транзистори забезпечують коефіцієнт перехресної модуляції на 50 дБ нижче, ніж при використанні біполярних транзисторів. Крім того, польові транзистори дозволяють забезпечити більш низький коефіцієнт, шуму. Їх вхідний опір значно вище, ніж у біполярних.
Якщо використовують польові транзистори в якості змішувачів, то вони працюють зазвичай з окремим гетеродином. Напруга сигналу подається, як правило, на затвор, а напруга гетеродина може бути подано як на затвор, так і на витік. Вплив способів подачі напруги гетеродина тут таке ж, як і в перетворювачах на біполярних транзисторах.
Малюнок 3. Схеми перетворювача: а - зі змішувачем на польовому МОН-транзисторі; б - з двозатворного змішувачем; в - зі змішувачем на двох польових транзисторах; г-на двох транзисторах в іншому варіанті
На малюнку 3, а показана схема перетворювача зі змішувачем на польовому МОН-транзисторі. Напруга гетеродина подається в ланцюг витоку транзисторного змішувача. Інша схема (рисунок 3, б) з двозатворного змішувачем. Тут напруга гетеродина і сигналу подаються на різні затвори. Цим досягається хороша розв'язка контурів гетеродина і сигналу, а також потрібна менша амплітуда гетеродина, ніж в схемі зі звичайним МОП-транзистором. Ще велике ослаблення зв'язку між згаданими контурами забезпечують схеми малюнок 3, в і р Як видно з наведених схем, польові транзистори з'єднані в них послідовно. Зміна крутизни по напрузі на затворі вхідного транзистора виходить за рахунок зміни провідності ланцюга втік-витік додаткового транзистора при подачі на нього напруги гетеродина.
Для підвищення ефективності придушення побічних каналів прийому, а також для зменшення випромінювання гетеродина через ланцюг антени в розглянутому діапазоні хвиль можуть застосовуватися змішувачі на діодах з резистивної проводімостию - балансові, мостові і кільцеві.
Малюнок 4. Схеми перетворювача на діодах: а - балансного; б - балансного в іншому варіанті; в - кільцевого
На малюнку 4, а наведена спрощена схема балансного діодного перетворювача частоти. В добре отсімметрірованной схемою балансного перетворювача на його виході і вході утворюються складові частотного спектра # 969; с. # 969; г ± # 969; с. 3 # 969; г ± # 969; с. 5 # 969; г ± # 969; с, ..., в той час як в простому перетворювачі, крім того, 0, # 969; г. 2 # 969; г. 4 # 969; г. 6 # 969; г ... .Отсутствіе складової # 969; г в спектрі балансного перетворювача частоти зменшує випромінювання гетеродина через антену і шуми в тракті приймача. Інша схема балансного перетворювача частоти показана на малюнку 4, б. За своїми електричними властивостями вона не відрізняється від попередньої.
Схема кільцевого перетворювача иа диодах дана на малюнку 4, ст. В спектрі кільцевого перетворювача відсутні ті ж складові, що і в балансному, і, крім того, складова з частотою # 969; с.
Як діодів в складних діодних перетворювачів частоти можуть застосовуватися точкові, мікросплавние, тунельні діоди з резистивної провідність, а також більш сучасні діоди, звані діодами Шотткі.
Останні забезпечують більш низький коефіцієнт шуму перетворювача, ніж точкові, і більший динамічний діапазон змішувача.
На малюнку 5 представлена схема змішувача на діодах Шотткі.