Преобразователи частоты

Преобразователи частоты осуществляют перенос спектра исследуемого сигнала из одной части частотного диапазона в дру­гую. Они применяются в приемных устройствах, в системах обра­ботки информации. Все преобразователи строятся на базе измене­ния во времени одного из элементов схемы. Такими элементами могут быть резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, транзисторы. Параметры элементов, как правило, изменяются от приложенного напряжения. Управляющим напряжением является сигнал гетеродина.

Наиболее перспективными преобразователями являются балансные. Эти преобразователи при тщательной настройке осу­ществляют подавление на выходе сигнала гетеродина более чем на 80 дБ. Их выполняют как на биполярных, так и на полевых тран­зисторах. Использование в преобразователях полевых транзисторов с квадратичной характеристикой позволяет осуществить перемно­жение входного и гетеродинного сигналов с очень малым уровнем перекрестных искажений, зависящим в основном от паразитных межэлектродных емкостей.

К преобразователям частоты следует отнести также схемы, осу­ществляющие умножение и деление частоты гармонического сигна­ла. Применение умножителей частоты приводит, например, к увели­чению точности фазометрических систем. С увеличением частоты увеличивается девиация фазы входного сигнала. Для этих целей по­вышение частоты сигнала с помощью метода гетеродинирования встречает большие трудности. В этом случае сказывается влияние нестабильности фазы гетеродинного сигнала. Умножение частоты осуществляется с помощью элементов, которые могут формировать передаточную характеристику волнообразного типа, в частности, ха­рактеристику, описываемую полиномами Чебышева 1-го рода. Од­нако синтез таких характеристик встречает серьезные трудности. Существует несколько способов, которые значительно проще реали­зации аппроксимирующего полинома, но они дают увеличение ча­стоты только в 2 раза. Так, для х = sinwt образуется сигнал х² = sin²wt, при дифференцировании которого получаем d(x²)/dt = = w sin²wt. В процессе такого умножения частоты не участвуют ре­зонансные системы и устройство может быть широкополосным. Эти устройства могут работать с сигналами переменной частоты.

Деление частоты гармонического сигнала можно осуществить двумя способами: с опорным сигналом и без него. В регенератив­ных делителях частоты входной сигнал через цепь ОС взаимодей­ствует с гармоникой, которая образуется при нелинейном преобра­зовании входного сигнала. Такие делители являются широкополос­ными. Они позволяют получить коэффициент деления более 5, при­чем можно получить и дробный коэффициент деления. При значи­тельном увеличении коэффициента деления существенно искажает­ся форма выходного сигнала. С применением гетеродинного сигна­ла в делителях частоты значительно упрощаются схемы. При этом не обязательно осуществлять умножение входного и гетеродинного