приложеииого напряжения гетеродина, можно определить амплитуду первой гармоники крутизны Sfni, а затем и крутизну преобразования по (7.3).

Первую гармонику можно определить методами трех или пяти ординат. Для этого нужно иа графике Su (рис. 7.27) выбрать начальное напряжение Eg, амплитуду напряжения гетеродина

и, определив котрольиые точки 5i...Sb, рассчитать крутизну преобразования

Snp = [(Si-S,) + {S,-S,)]/6. (7.11)

Значение Sj находится при напряжении Ui - Ef, - - тт Sj -при напряжении t/ = - 0,5t/, j,; s3 -при напряжении - s4 - при напряжении t/ = + й,ЪЦ; s5 - при напряжении = = £i, + t/p. Зависимо£ти 5=21 от напряжения t/gg или от напряжения гетеродина при подаче его в цепь базы определяются по сквозным характеристикам /к = (Бэ)-

Аналитический и графоаналитический способы дают результаты с точностью до 10...20 %. Если нужно получить большую точность, следует' применить метод измерения К-параметров. Во многих случаях иа практике можно удовлетвориться меньшей точностью, и тогда применяют усредненные опытные данные. По этой методике параметры преобразования определяют в зависимости от параметров при усилении по приближенным формулам.

Для биполярных транзисторов:

Рис. 7.27. к определению крутизны преобразования

pi=(0.4...0,8)F,i G<np = O22np==f0.5...0,8)lF

Snp = l

(7.12)

Овх.пр = о„пр = (0,б...о,8)Ги1;

So6p=lll2npl = (0.2..-0.8)ri,l.

где Fji, F21 - параметры транзисторов в режиме усиления иа частоте сигнала /с, 122 и - параметры транзистора в режиме усиления иа промежуточной частоте.

Входные и выходные емкости транзистора в преобразовательном режиме почти ие изменяются по сравнению с их значениями в усилительном режиме. Подставляя значения параметров преобразования, например, из (7.12) в (7.5) ... (7.7), можно рассчитать значения коэффициеята преобразо^ ваиия, входной и выходной проводимости.

Для полевых транзисторов при оптимальном угле отсечки 90-, обеспечивающем минимальный коэффициент шума, крутизну преобразования вычисляют по формуле

5np 0,25S , (7.13)

где Sax~ максимальное значение крутизны. Напряжение гетеродина выбирают в соответствии с принятым углом отсечки,

Выбор схемы и режима преобразователя частоты

В диапазонах умеренно высоких частот используют преобразователи на транзисторах. Предпочтительнее схемы с отдельными гетеродинами, поскольку в них можно обеспечить оптимальный режим для транзисторов гетеродина н преобразователя.

Напряжение гетеродина чаще всего выбирают в пределах 70...]50мВ. Напряжение меньше 50 мВ можно подавать только в схеме с отдельным гетеродином при необходимости получения очень низких уровней нелинейных искажений и интерференционных свистов. В схемах с совмещенным гетеродином прн низких уровнях гетеродинного напряжения генерация получается неустойчивой. В большинстве случаев оптимальными значениями являются амплитуда напряжения гетеродина t/j. = 100 мВ и ток в рабочей точке = 0,5 мА, при которых обеспечивается минимальный коэффициент шума, удовлетворительное усиление и приемлемый уровень нелинейных искажений. Если перед преобразователем включен УСЧ, уровень шумов определяется в основном каскадом УСЧ, и напряжение гетеродина можно увеличить для повышения усиления до 150 ... 200 мВ.

Выбор промежуточной частоты

В вещательных приемниках f выбирается равной 465 кГц между диапазонами длинных и средних волн. Высокую избирательность по соседнему и зеркальному каналам можно получить только при двойном преобразовании частоты. При этом первая промежуточная частота выбирается высокой-, что обеспечивает хорошую избирательность по зеркальному каналу, а вторую промежуточную - низкой, что обеспечивает хорошую избирательность по соседнему каналу.

При двойном преобразовании частоты величины промежуточных частот и частоты гетеродинов выбираются исходя из следующих соображений. Для предотвращения влияния комбинационных частот вида

где - частота сигнала, первая промежуточная частота должна быть

с max

В некоторых случаях можно понизить /pj, но не менее чем до 2/(,[л. Чтобы избавиться от влияния комбинаций вида

2/, ± 2f, ± 2/ . ± 2/, ± ± f, ± частоту первого гетеродина следует выбирать из условия

Для подавления зеркальной помехи вторую промежуточную частоту целесообразно выбирать согласно условию

/пр2 > (/с max

Для исключения мешающего действия гармоник второго гетеродина его частоту следует выбирать из условия

/р,>[(/р, i/J-b/npl/S-IOS

Эти условия особенно важно выполнить при проектировании гетеродинных преобразователей спектра, так как их несоблюдение может привести к появлению на выходе ложных частот, которые не содержатся во входном сигнале.

Особенности расчета диодных преобразователей частоты

В простых диодных преобразователях (рис. 7, 8, а) все три источника напряжения-Uj., и и^ включены последовательно с диодом, поэтому схема

симметрична для входного и выходного напряжений, а параметры прямого и обратного преобразования равны между собой: S = S; G = G.gp.

Вольт-амперная характеристика диода в начальном рабочем участке хорошо аппроксимируется экспоненциальной функцией

1 = I, (ехр aU - I), Tjxeig и а - постоянные, определяемые экспериментально по характеристикам. У современных диодов ij = А для ТКД (например, Д-405) и i = = 10-13 д для ДБШ (например, АА113): а = 30 Bi для ТКД и а = 35 B-i для ДБШ.

Для кремниевых диодов амплитуда напряжения гетеродина должна быть около 0,6 В, для германиевых - 2 ... 3 В, для диодов из арсенида галлия - 0,8 В при больших значениях возрастает обратный ток. При таких напряжениях гетеродина параметры преобразования могут быть определены по следующим формулам:

5np = Wi

(7.14)

Значения р. р и Кр о

Gi пр = ish (af/r); ц„р = У, (аУ,)/Уо (aU,),

Где - амплитуда напряжения гетеродина; Ji{aU) и Jf,(aUj.)-функции Бесселя первого и нулевого порядка от аргумента aUr.

Коэффициент передачи номинальной мощности при согласовании на входе и выходе преобразователя

для разных значений aU приведены на рис. 7.28. Коэффициент передачи fep o характеризует потери энергии на преобразование частоты в смесителе

l - К - Р см ном вх. ном'

где Pj ijgu, - номинальная мощность сигнала на входе, а Р^ - мощность сигнала промежуточной частоты. Потери преобразования (10 Ig L) обычно составляют 3,...7 дБ в сантиметровом диапазоне и 5...10 дБ в миллиметровом диапазоне.

Общие потери преобразования сигнала в преобразователе Ljjp определяются не только поте-

W 15 20 25aUr

Рнс. 7.28. Зависимости srф н Кр ом от параметра aV