Преобразование сигналов электронными системами. Основные типы электронных средств генерации и преобразования сигналов.

Преобразователи спектра сигналов.

Преобразователи частоты

Преобразователь частоты на основе резонансного усилителя

При передаче электрических сигналов на расстояние часто требуется переносить спектр сигнала вверх или вниз по шкале частот. Такой перенос спектра называется преобразованием частоты. Часто преобразователь частоты называют смесителем.

В качестве преобразователя частоты может быть использован усилительный каскад на транзисторе с колебательным контуром, показанный на рис.6.1. Предположим, что нужно перенести вверх по шкале частот на величину низкочастотное гармоническое колебание c частотой . Подадим на вход нелинейного резонансного усилителя кроме этого колебания также высокочастотное колебание с частотой . При этом высокочастотное колебание может подаваться как в цепь базы ( рис.6.1 а) так и в цепь эмиттера (рис.6.1 б). В первом случае уменьшается нагрузка на генератор высокочастотного колебания, однако во втором случае улучшается развязка между источниками высокочастотного и низкочастотного сигналов.

Рис. 6.1. Схемы резонансных преобразователей частоты.

Выберем амплитуды напряжений смещения , сигнала и несущего колебания так, чтобы работать на участке вольт-амперной характеристики, который достаточно точно аппроксимируется полиномом второй степени

, (6.1)

где - коэффициенты, определяемые параметрами транзистора и напряжением смещения.

Напряжение на участке «база—эмиттер»

.

При подстановке данного выражения в зависимость (6.1) получим, что спектр тока коллектора будет содержать гармонические колебания с основными и удвоенными частотами и с комбинационными частотами и .

Колебательный контур резонансного усилителя настроен на частоту и выделяет из спектрального состава тока составляющую

.

Выделенная составляющая тока создает на резонансном сопротивлении контура падение напряжения

,

которое и является выходным сигналом преобразователя частоты.

В реальных системах связи передаваемый низкочастотный сигнал не является гармоническим, а имеет сложный спектр. В этом случае недостаточно воспользоваться колебательным контуром, поскольку он не сможет обеспечить хорошую фильтрацию полезных продуктов преобразования. Его можно заменить в схеме рис. 6.1 обычной резистивной нагрузкой, а на выходе схемы включить электрический фильтр с характеристикой ослабления, обеспечивающей необходимую степень подавления несущего колебания с частотой .