Перенос шумов гетеродина

В идеальном случае в смесителе приемника происходит перемножение сигналов, поступающих из радиочастотного тракта РПУ, и сигнала гетеродина. На выходе идеального перемножителя возникают сигналы, частоты которых равны сумме и разности частот входных сигналов. За смесителем обычно следует фильтр промежуточной частоты, который осуществляет селекцию желаемой частоты на выходе. Этот процесс иллюстрирует рис. 9.10. Входной сигнал предполагается немодулированной несущей, а сигнал гетеродина модулирован по фазе фазовым шумом. Амплитуды обоих сигналов приняты равными единице. Выходом преобразователя частоты является разностная частота, полученная как разность частот гетеродина и немодулированной несущей. Фазовый шум, который присутствовал в гетеродине, передается на сигнал преобразованной частоты и проявляется в виде модуляции фазы этой частоты. Поскольку модулирующая фазу функция на преобразованной частоте остается той же самой, что и у сигнала гетеродина, то спектральная плотность мощности фазового шума на преобразованной частоте относительно уровня несущей на этой частоте остается такой же, какой была у гетеродина относительно уровня несущей гетеродина (рис. 9.11, где представлены спектры S(f) сигналов: а – спектр сигналов на входах преобразователя частоты;
б – спектр сигнала на выходе преобразователя; f_c – частота сигнала; f_г – частота гетеродина).

Этот эффект можно распространить на модулированный входной сигнал. Он проявляется в добавлении нежелательной фазовой модуляции к модуляции, которую имеет сигнал.

Теперь рассмотрим ситуацию, когда на смеситель, помимо полезного сигнала S на частоте f_с, поступает сильный мешающий сигнал I с частотой f_i (рис. 9.12), находящийся вблизи частоты настройки приемника. Частота полезного сигнала f_c отличается от частоты гетеродина приемника f_г на промежуточную частоту f_пч. В смесителе его частота будет преобразована в разностную промежуточную частоту и сигнал будет успешно выделен последующим фильтром ПЧ. Для мешающего сигнала разностная частота (f_г – f_i) будет значительно отличатся от промежуточной частоты, и сигнал на этой частоте будет подавлен в тракте ПЧ. В то же время в «юбке» шумов гетеродина, расположенной вокруг частоты f_г, найдется составляющая спектра фазового шума, которая отстоит от частоты помехи f_i на промежуточную частоту. При взаимодействии с сильной помехой эта составляющая будет перенесена на промежуточную частоту и попадет в тракт ПЧ вместе с полезным сигналом (рис 9.12, а). Очевидно, что в тракт ПЧ будет перенесена не только данная составляющая спектра фазового шума, но и все другие составляющие, расположенные симметрично относительно нее в полосе частот равной полосе пропускания тракта ПЧ, B_пч.

Это эффект демонстрирует также рис. 9.12, б. Входные сигналы, полезный сигнал S и мешающий сигнал I, переносятся на разностные частоты, каждый вместе с юбкой шумов гетеродина, как это показано на рис. 9.11. При этом, как видно на рис. 9.12, б, часть спектра фазового шума, располагающегося вокруг преобразованной частоты помехи, попадает в полосу пропускания тракта ПЧ, увеличивая общий уровень шума в полосе приемника и снижая отношение сигнал/шум на его выходе.

В случае, когда расстройка помехи относительно частоты настройки приемника D = |f_i – f_c| лежит в интервале B_пч < D < f_пч, мощность шума, переносимого в тракт ПЧ, определяется односторонней спектральной плотностью мощности фазового шума, соответствующей отстройке D, т. е. расстройке по частоте полезного и мешающего сигналов.