Вопрос 7: Перечислите виды и причины нелинейных искажений в усилителе радиочастоты радиоприемного устройства при воздействии помех. Какие параметры помех влияют на величину нелинейных искажений?

В связи с использованием усилительных приборов: ламп, транзисторов (полевых и биполярных) др., обладающих нелинейными характеристиками, возникают нелинейные искажения. Основная причина их возникновения - воздействие уровня сигнала (помех) обусловленные внешними и внутренними помехами.

Из наиболее распространенных выделяются:

1. Сжатие (десжатие). Непропорциональное изменение полезного выходного сигнала несущей частоты от его амплитуды на входе. Выходной сигнал определяется выражением:

,

где K₁ – линейный коэффициент передачи;

K_сж – коэффициент сжатия передачи;

U_вх – амплитуда входного сигнала.

,

2. Блокирование (деблокирование). Изменение амплитуды несущей сигнала на выходе линейного тракта приемника под действием немодулированной помехи. Уменьшение (блокирование), увеличение (деблокирование). Частота помехи, как правило, находится вне полосы спектра полезного сигнала.

,

где ,

3. Перекрестные искажения. Перенос огибающей (модуляции) помехи на полезный сигнал.

,

где M – коэффициент перекрестной модуляции ,

m – глубина перекрестной модуляции.

4. Амплитудно-фазовая конверсия (собственная, перекрестная). Изменение фазы выходного полезного сигнала, обусловленной входной амплитудой полезного (собственная) или мешающего (перекрестная) сигналов.

,

5. Интермодуляционные искажения. Прием двух и более сигналов, комбинации которых равны гармоническим составляющим полезного сигнала.

2-го порядка;

3-го порядка.

6. Вторичная модуляция. Возникновение паразитной модуляции по цепям источника питания приемного устройства, обусловленной недостаточной фильтрацией тока переменной частота. Например, 50 Гц сети переменного тока.

Вопрос 8: Сформулируйте необходимые условия для получения эффекта преобразования частоты. Докажите свои утверждения.

Эффект преобразования частоты заключается в том, что преобразователь частоты линейно переносит спектр радиосигнала с одной несущей частоты на другую частоту, называемую промежуточной. Промежуточная частота ниже частоты сигнала.

Рис. 1 – Напряжения на входе и выходе преобразователя частоты

Преобразование частоты позволяет с помощью двух напряжений частот и получить напряжение с частотой или . Это преобразование частоты находит широкое применение.

Рассмотрим процесс преобразования частоты с помощью нелинейного элемента.

На преобразователь частоты действует сумма 2-х напряжений: напряжение сигнала , и напряжение гетеродина, с помощью которого осуществляется перенос частоты сигнала .

.

Ток, протекающий через нелинейный элемент, определится соотношением:

.

Продукты преобразования содержатся только в слагаемом:

.

Кроме этого, в цепи нелинейного элемента имеются колебания частот , , и др. С помощью фильтра (колебательного контура), являющегося нагрузкой преобразователя, из всех этих колебаний, выделяются колебания суммарной или разностной частоты. Для этого колебательный контур должен быть настроен на сумму или разность частот.

Если амплитуда напряжения сигнала модулируется по закону , то амплитуда результирующего сигнала также будет изменяться по закону:

При этом весь спектр напряжения сигнала, его несущая и боковые частоты, переносится на суммарную или разностную частоту. Если напряжение сигнала мало, можно получить достаточно большую амплитуду преобразованного сигнала, использовав колебания гетеродина с большой амплитудой. Так обычно и происходит в реальных преобразователях сигналов. В этом случае, если преобразователь частоты используется с отдельным гетеродином, он носит название смесителя. Сместители очень широко применяются в радиоэлектронных устройствах.

Наиболее эффективно в преобразователях частоты используются полевые транзисторы, характеристика которых очень близка к квадратичной, что позволяет получить очень малый уровень дополнительных продуктов преобразования.

Таким образом, условия получения эффекта преобразования частоты следующие:

1. Для осуществления преобразования частоты необходимо использование нелинейного элемента.

2. Так как амплитуда суммарной или разностной частоты пропорциональна произведению , , целесообразно устанавливать амплитуду вспомогательного колебания значительно большей, что приводит к росту амплитуды результирующих колебаний.