8.2. Воздействие на нелинейный элемент двух сигналов

аналоговый перемножитель двух гармонических сигналов на его вы-

ходе формируются только две комбинационные гармоники с частота-

ми шк =;ш, ±о> 2 !-

Комбинационные гармоники используются в преобразователях

частоты, модуляторах и детекторах (демодуляторах).

Преобразователь частоты — это устройство, в котором осущест-

вляется сдвиг спектра входного сигнала по частотной оси с сохране-

нием информации, содержащейся во входном сигнале. Принцип рабо-

ты преобразователя частоты поясняется спектральными диаграммами

на рис. 2. Для простоты в качестве входного сигнала выбран ампли-

тудно-модулированный сигнал. Центральная частота (несущая) вход-

ного АМ-сигнала <вс и частота шг вспомогательного генератора, назы-

ваемого гетеродином, показаны на рис. 2, а.

V

ипч

с' ^1

1

СОГ

1 ^

ю

а)

б)

Рис. 2

АМ-сигнал и сигнал гетеродина, воздействуя на нелинейный эле-

мент, обусловливают появление в составе тока нелинейного элемента

множества комбинационных гармоник, три из которых выделяются с

помощью фильтра и поступают на выход преобразователя. Централь-

ная частота выходного сигнала преобразователя называется проме-

жуточной. На рис. 2, б показана промежуточная частота, равная раз-

ности частоты несущей и частоты гетеродина: юпч = юс - шг.

Из анализа амплитуд и полных фаз комбинационных гармоник (2)

следует, что при любом изменении частоты или амплитуды входного

сигнала соответствующие изменения будут возникать у сигнала с

промежуточной частотой. Однако л и н е й н а я зависимость в этом

Глава 8. Нелинейные преобразования сигналов

случае будет наблюдаться только при использовании комбинацион-

ных гармоник с частотами

юпч = |ю с ±/яо г ,

(3)

гдер = 1,2,3,... .Если/>> 1, то преобразователь называют преобразо-

вателем на гармониках гетеродина. На практике наиболее часто ис-

пользуют случай р = 1 и получают преобразователь частоты вниз, ес-

ли ю п ч =|ю с -(а г или преобразователь частоты вверх, если

сопч = <вс + юг. Преобразователи частоты часто называют смесителями.

Схема простейшего преобразователя частоты на диоде приведена

на рис. 3. Входной сигнал и сигнал гетеродина подаются на диод с

помощью трансформаторов. Возникающие на нагрузочном резисторе

RH комбинационные гармоники выделяются с помощью полосового

фильтра. При проектировании преобразователей частоты необходимо

следить за тем, чтобы неиспользуемые комбинационные гармоники, а

также гармоники частоты сигнала и частоты гетеродина не попали в

полосу пропускания полосового фильтра.

Д

ПФ

Рис.3

Преобразователь частоты используется в современных радиопри-

емниках для обеспечения приема сигналов от большого числа радио-

станций, работающих на разных частотах. Частоты этих радиостанций

последовательно преобразуются в одну и ту же промежуточную час-

тоту и усиливаются в высококачественном избирательном усилителе.

Из анализа формулы (3) следует, что для последовательного приема

сигналов от нескольких радиостанций требуется соответствующим

образом перестраивать частоту гетеродина.

Модулятор — это устройство для получения модулированного,

как правило, высокочастотного сигнала при подаче на вход модулято-

ра низкочастотного сигнала, несущего информацию. При модуляции