Преобразователи частоты. Преобразователем частоты в супергетеродинном приемнике называют устройство, осуществляющее преобразование несущей радиочастоты принимаемого сигнала в несущую промежуточную частоту без изменения модуляции сигнала, т. е. Назначением преобразователя частоты является перенос спектра радиосигнала из одной области частот в другую.
Промежуточная частота может быть как выше радиочастоты, так и ниже. Это обусловлено удобством реализации процессов фильтрации и других операций обработки сигнала.
Рис. 2. Структурная схема преобразователя частоты Принципиально для преобразования частоты сигнала необходим либо нелинейный элемент, либо элемент с переменным параметром. На этот элемент подают колебания от вспомогательного источника, называемого гетеродином. В связи с этим нелинейный элемент, преобразующий частоту принимаемого сигнала с помощью гетеродина, называют смесителем. В состав преобразователя частоты входит также резонансная нагрузка, с помощью которой осуществляется селекция составляющих сигнала с промежуточной частотой.
В качестве такой нагрузки наиболее часто используют полосовой фильтр. Структурная схема преобразователя изображена на рис. 4. Структурная схема передатчика включает рис. 4 Рис. 4. Структурная схема передатчика АМ амплитудный модулятор УНЧ усилитель низкой частоты МкУ микрофонный усилитель ГВЧ генератор высокой частоты УМ усилитель мощности А антенна Кл ключ для переключения в телеграфный режим.
Режимы работы связной PC амплитудная модуляция AM однополосная модуляция ОМ с частично подавленной несущей амплитудная манипуляция AT частотная манипуляция ЧТ. Амплитуда модулирующего сигнала при AM модуляции Uмод Um cos 2рFt, где Um значение амплитуды сигнала F частота колебаний t время. Колебания несущей модулируемой частоты изменяются по закону U Um t cos2nfн t, 1 где Um значение амплитуды fн значение несущей частоты.
В процессе AM амплитуда несущей частоты изменяется по закону UmtUm0 ДUmcos2рFt, 2 где U т0 амплитуда немодулированного колебания ДUm Kа.м Umмод здесь Kа.м коэффициент передачи модуляционного устройства. Подставляя Umt из выражения 2 в формулу 1, получим U Um0 cos2рfнt m2cos2рfн Ft m2cos2рfн Ft, где m ДUmUm0 коэффициент амплитудной модуляции. Спектр AM колебаний при гармоническом модулирующем сигнале рис. 5 состоит из трех составляющих несущей частоты fн, нижней боковой частоты fн F и верхней боковой частоты fн F. Амплитуды составляющих зависят от коэффициента модуляции т. Если амплитуда Um0 неизвестна, то коэффициент модуляции mUmax - UminUmax Umin. Модулирующий сигнал сложный и содержит составляющие с частотами от Fmin до Fmax. Каждой из них соответствует своя составляющая нижней и верхней боковых частот модулированного колебания.
Спектр AM колебаний содержит две боковые полосы частот. Следовательно, ширина спектра сигнала в канале радиосвязи Дf в 2 раза больше, чем ширина спектра модулирующего сигнала.
Однополосная модуляция с подавленной несущей ОМ путем фильтрации АМ-сигнала формирует однополосный сигнал фильтры передающего тракта не пропускают несущую и одну боковую полосу. Полезная информация при этом не теряется, так как нижняя и верхняя боковые полосы абсолютно идентичны, а несущая частота информации не несет. Несущая частота нужна при приемке для восстановления АМ-сигнала для последующего детектирования. Наибольший энергетический выигрыш дает полное исключение несущей частоты и одной боковой полосы.
Переход на однополосную работу равносилен 16-кратному выигрышу по мощности. Режим однополосной модуляции с частично подавленной несущей реализуется путем отфильтровывания одной боковой полосы и частичного уменьшения амплитуды несущей. Рис. 5. Эпюры модулирующего синусоидального напряжения Разновидность амплитудной модуляции амплитудная телеграфная AT манипуляция Сигнал передается в виде азбуки Морзе точки и тире. Частотная манипуляция ЧТ реализуется путем передачи сигнала азбукой Морзе, когда точке соответствует одна частота колебаний, а тире другая частота.