1. Signalfrequenzumwandlung. In diesem Fall wird das Signal am Eingang des Geräts mit variabler Amplitude und (oder) Phase, das entlang des Spektrums in der Nähe der Frequenz f 1 konzentriert ist, am Ausgang des Geräts in ein Signal mit der gleichen Form (K und - Konstanten) umgewandelt ), aber entlang des Spektrums in der Nähe der Frequenz konzentriert.

Bei der Hochkonvertierung der Frequenz ist f 2 größer als f 1. Bei der Konvertierung der Frequenz nach unten ist f 2 kleiner als f 1.

Die Frequenzumwandlung wird in modernen Geräten häufig beim Empfang von Signalen mit Amplituden- und Winkelmodulation eingesetzt;

2. Frequenzumwandler. Ein Frequenzwandler ist ein Gerät, mit dem Sie das Spektrum eines Eingangssignals auf der Frequenzskala nach oben oder unten verschieben können.

Als Frequenzumsetzer kann ein nichtlinearer Verstärker mit einem auf eine spezielle (Kombinations-)Frequenz abgestimmten Schwingkreis am Ausgang verwendet werden, Abb. 3.1.

Abbildung 3.1. Wandlerschaltung beim Hochwandeln der Frequenz

Die Aufwärtsfrequenzumwandlung erfolgt durch Multiplikation zweier Schwingungen und Isolierung einer Schwingung mit einer Kombinationsfrequenz (w + Ω) am Ausgang nach der Formel:

cos(x)×cos(y) = (1/2)

In diesem Fall haben wir:

Auswirkungen:

Hilfreiche Reaktion:

Im Allgemeinen kann ein niederfrequentes Signal als Summe mehrerer harmonischer Schwingungen dargestellt werden. Um die nützliche Reaktion hervorzuheben, ist ein Filter erforderlich.

Die Abwärtsfrequenzumwandlung erfolgt mit derselben nichtlinearen Verstärkerschaltung (Abb. 3.2), indem zwei Eingangsschwingungen multipliziert und eine Schwingung mit einer Kombinationsfrequenz am Ausgang isoliert werden, und zwar nach der Formel:

cos(x)×cos(y) = (1/2)

Abbildung 3.2 – Wandlerschaltung beim Herunterwandeln der Frequenz

In diesem Fall haben wir:

Auswirkungen:

Hilfreiche Reaktion:

Im Allgemeinen kann ein niederfrequentes Signal als Summe mehrerer harmonischer Schwingungen dargestellt werden. Um die positive Reaktion zu isolieren, ist ein Tiefpassfilter erforderlich.

3. Amplitudenmodulation ( AM) war historisch gesehen die erste Modulationsart, die in der Praxis beherrscht wurde. Derzeit wird AM hauptsächlich nur für die Rundfunkübertragung auf relativ niedrigen Frequenzen (nicht höher als Kurzwellen) und für die Bildübertragung im Fernsehen verwendet. Dies liegt an der geringen Effizienz der Nutzung der Energie modulierter Signale.

AM entspricht der Übertragung von Informationen s(t) auf die Amplitude U(t) bei konstanten Werten der Parameter der Trägerschwingung: Frequenz w und Anfangsphase j 0. Das AM-Signal ist das Produkt der Informationshülle U(t) und einer harmonischen Schwingung ihrer Füllung mit mehr hohe Frequenzen. Aufzeichnungsform des amplitudenmodulierten Signals:

u(t) = U(t)×cos(w o t+j o), (3.1)

U(t) = U m ×, (3.2)

Dabei ist U m die konstante Amplitude der Trägerschwingung in Abwesenheit eines Eingangssignals (Modulationssignals) s(t), m ist der Amplitudenmodulationskoeffizient

Der Wert m charakterisiert Tiefe Amplitudenmodulation. Im einfachsten Fall, wenn das Modulationssignal durch eine harmonische Schwingung mit einer Frequenz und der Amplitude S o dargestellt wird, ist der Modulationskoeffizient gleich dem Verhältnis der Amplituden der Modulations- und Trägerschwingungen m=S o /U m . Der Wert von m muss für alle Harmonischen des modulierenden Signals zwischen 0 und 1 liegen. Bei m<1 форма огибающей несущего колебания полностью повторяет форму модулирующего сигнала s(t), что можно видеть на рис.3.4 (сигнал s(t) = sin(w s t)). Малую глубину модуляции для основных гармоник модулирующего сигнала (m<<1) применять нецелесообразно, т.к. при этом мощность передаваемого информационного сигнала будет много меньше мощности несущего колебания, и мощность передатчика используется неэкономично.

Abb.3.4 – Moduliertes Signal Abb. 3.5 – Tiefe Modulation

Abbildung 3.5 zeigt ein Beispiel für das sogenannte tiefe modulation, bei dem der Wert von m an den Extrempunkten der Funktion s(t) gegen 1 tendiert.

Eine hundertprozentige Modulation (m=1) kann bei Überlastung des Senders zu Signalverzerrungen führen, wenn dieser einen begrenzten Dynamikbereich hinsichtlich der Amplitude der Trägerfrequenzen oder eine begrenzte Sendeleistung aufweist (Erhöhung der Amplitude der Trägerschwingungen im Spitzensignal). Intervalle U(t) erfordert eine Verdoppelung der Sendeleistung um das Vierfache).

Wenn m>1 die sog Übermodulation, ein Beispiel dafür ist in Abb. 3.6 dargestellt. Die Form der Hüllkurve während der Übermodulation ist im Verhältnis zur Form des Modulationssignals verzerrt, und nach der Demodulation kann es bei Verwendung der einfachsten Methoden zu einer Verzerrung der Informationen kommen.

4.Monoharmonische Amplitudenmodulation . Die einfachste Form eines modulierten Signals wird mit einer Monoharmonischen erzeugt Amplitudenmodulation – Modulation eines Trägersignals durch eine harmonische Schwingung mit einer Frequenz Ω:

u(t) = U m × cos(w o t), (3.3)

Die Werte der anfänglichen Phasenwinkel der Träger- und Modulationsschwingungen werden hier und im Folgenden zur Vereinfachung der resultierenden Ausdrücke gleich Null angenommen. Unter Berücksichtigung der Formel cos(x)×cos(y) = (1/2) aus Ausdruck (3.3) erhalten wir:

u(t) = U m cos(w o t) + (U m M/2)cos[(w o +Ω)t] + (U m M/2)cos[(w o - Ω)t] (3.4)

Daraus folgt, dass sich die modulierende Schwingung mit der Frequenz Ω in den Frequenzbereich w o bewegt und sich in zwei Schwingungen mit den Frequenzen w o + Ω obere Seitenfrequenz und w o - j – untere Seitenfrequenz aufspaltet. Diese Frequenzen liegen auf der Achse symmetrisch zur Frequenz w o , Abb. 3.7. Die Schwingungsamplituden bei Seitenfrequenzen sind einander gleich und bei 100 % Modulation gleich der halben Schwingungsamplitude der Trägerfrequenz. Wenn wir Gleichung (3.3) unter Berücksichtigung der Anfangsphasen des Trägers und der Modulationsfrequenzen transformieren, erhalten wir eine Phasenänderungsregel ähnlich der Frequenzänderungsregel:

Die Anfangsphase der Modulationsschwingung für die obere Seitenfrequenz wird zur Anfangsphase des Trägers addiert,

Die Anfangsphase der modulierenden Schwingung für die untere wird von der Trägerphase abgezogen.

Die physikalische Breite des Spektrums des modulierten Signals ist doppelt so groß wie die Breite des Spektrums des modulierenden Signals.

8.8.1. Frequenzumwandlungsprinzip

Die Signalfrequenzumwandlung ist ein Prozess, der eine lineare Übertragung des Signalspektrums auf der Frequenzachse gewährleistet, ohne seine Struktur zu verändern. Die Signalhüllkurve und ihre Anfangsphase ändern sich nicht. Mit anderen Worten: Die Frequenzumwandlung verzerrt nicht das Gesetz der Änderungen der Amplitude, Frequenz oder Phase modulierter Schwingungen.

Wie aus der Definition hervorgeht, geht die Frequenzumwandlung mit dem Auftreten neuer Spektrumkomponenten einher, d.h. führt zu einer Anreicherung des Signalspektrums. Daher kann ein solcher Prozess nur mit nichtlinearen oder parametrischen Geräten implementiert werden, die eine Multiplikation des umgewandelten Signals mit einer harmonischen Hilfsschwingung mit anschließender Auswahl des erforderlichen Frequenzbereichs ermöglichen.

Wenn nämlich zwei Signale an den Multiplikatoreingang angelegt werden:

uin(T) = U(T)cos[ω0 T+ ϕ( T)]

Und u G ( T) = U g cos(ωg T+ ϕg),

dann erhalten wir am Ausgang ein Signal der Summen- und Differenzfrequenzen:

uout(T) = KU(T)U g cos[ω0 T+ ϕ( T)]cos(ωg T+ ϕg) =

= KU(T)U g (cos[(ω

+ωg) T+ϕ( T) +ϕg]+ cos[(ω0

−ωg) T+ϕ( T) −ϕg]),

Wo K– Multiplikator-Übertragungskoeffizient.

Ein beispielsweise auf die Differenzfrequenz abgestimmter Ausgangsfilter hebt die Komponente der Differenzfrequenz (Zwischenfrequenz) hervor. Ein solches nichtlineares Gerät heißt Rührgerät, und die Quelle der harmonischen Schwingung ist Überlagerung.

Das Blockschaltbild des Frequenzumrichters ist in Abb. dargestellt. 8.41.

Reis. 8.41. Blockschaltbild des Frequenzumrichters

In Superheterodynempfängern wird die Frequenzumwandlung eingesetzt, um ein Signal mit einer Zwischenfrequenz zu erhalten. Der Wert des Zwischenprodukts

sollte so beschaffen sein, dass es ohne große Schwierigkeiten erreicht werden kann

Hoher Gewinn bei hoher Empfängerselektivität. Im Radiosender

Lang-, Mittel- und Kurzwellenempfänger

kHz und im Empfang

Nikah mit Frequenzmodulation (im Meterwellenlängenbereich) –

Auch bei Radarempfängern kommt die Signalfrequenzumwandlung zum Einsatz.

tionsstationen, in Messgeräten (Spektrumanalysatoren, Generatoren etc.).

8.8.2. Frequenzumrichterschaltungen

Wie oben erwähnt, wird der Frequenzumwandlungsprozess durch Multiplizieren des umgewandelten Signals mit einer harmonischen Hilfsschwingung und anschließender Auswahl des erforderlichen Frequenzbereichs implementiert. Dies kann auf zwei Arten erfolgen, die die Grundlage für den Aufbau praktischer Frequenzumrichterschaltungen bilden:

1. An das nichtlineare Element wird die Summe zweier Spannungen (Nutzsignal und Lokaloszillatorsignal) angelegt und anschließend die notwendigen Komponenten des Stromspektrums ausgewählt. Als nichtlineare Elemente werden Dioden, Transistoren und andere Elemente mit nichtlinearer Charakteristik verwendet.

2. Die lokale Oszillatorspannung wird verwendet, um jeden Parameter des Mischers zu ändern (die Transkonduktanz der I-V-Kennlinie des Transistors, den reaktiven Parameter der Schaltung). Das dem Eingang eines solchen Mischers zugeführte Nutzsignal wird mit entsprechender Spektrumanreicherung umgewandelt.

Um die Hauptmerkmale des Frequenzumwandlungsprozesses zu verdeutlichen, schauen wir uns einige Frequenzumrichterschaltungen an.

A. Dioden-Frequenzumrichter

Die Schaltung eines Einkreis-Diodenfrequenzumrichters ist in Abb. dargestellt. 8.42.

Reis. 8.42. Einkreisiger Dioden-Frequenzumrichter

Der Wandlereingang empfängt zwei Signale:

moduliertes Schmalbandsignal

uin(T) = U(T)cos[ω0 T+ϕ( T)], Träger

deren Häufigkeit beispielsweise auf den Bereich der unteren Stunden verlagert werden muss -

Lokaloszillatorsignal

u G ( T) = U g cos(ωg T+ ϕg)

mit konstanter Amplitude, Frequenz

und die Anfangsphase.

Somit wird eine Spannung an das nichtlineare Element angelegt

u(t)= uin(T) + u G( T) = U(T)cos[ω0 T+ϕ( T)] +U g cos(ωg T+ϕg).

Nähern wir die Strom-Spannungs-Kennlinie der Diode durch ein Polynom zweiten Grades

ich= A 0 + A 1u+ A 2u.

Dann lässt sich der Diodenstrom wie folgt darstellen:

ich(T) = A 0 + A 1uin(T) + A 1u G( T) + A 2uin(T) + A 2u G ( T) + 2A 2uin(T)u G( T) .

Begriffe, die nur enthalten

Eingang

uin(T) , u G ( T) , u 2

G

u 2 (T

) , entsprechen

Komponenten im Spektrum des Diodenstroms mit den Frequenzen ω0, ωg,

Sie sind daher aus Sicht der Frequenzumsetzung uninteressant. Der letzte Begriff ist von größter Bedeutung. Dies weist auf das Vorhandensein von Komponenten mit umgewandelten Frequenzen im aktuellen Spektrum hin

2A 2uin(T)u G( T) = 2A 2U(T)cos[ω0 T+ ϕ( T)]U g cos(ωg T+ ϕg) =

= à 2U(T)Uã cos[(ω0 +ωã) T+ϕ( T) +ϕã ] + à 2U(T)Uã cos[(ω0 −ωã) T+ϕ( T) −ϕã ] .

Komponente mit der Frequenz ω N

entspricht einer Verschiebung des Signalspektrums in

Niederfrequenzbereich und die Komponente mit der Frequenz ω V

hohe Frequenzen.

– in die Region

Die Ausgangsspannung mit der erforderlichen Frequenz wird über einen auf die entsprechende Frequenz abgestimmten Filter (Schwingkreis) am Ausgang des Wandlers erzeugt. Der Filter muss eine von sieben Komponenten auswählen. Vorausgesetzt, dass der Filter auf die Differenzfrequenz (Zwischenfrequenz) abgestimmt ist

= ω0 −ωg, wir erhalten die Spannung am Ausgang des Wandlers gleich

uâûõ(T) = ich(T)R 0

= à 2U(T)Uã R 0 cos[(ω0 − ωã) T+ ϕ( T) − ϕã ] . (8.4)

U(T)

muss so gewählt werden, dass im Ausdruck (8.4)

Wichtig waren die Begriffe mit Kombinationshäufigkeiten. Konvertieren

Frequenzbildung geht daher oft mit einer Verstärkung des Nutzsignals einher

Normalerweise wird ein Mu-Verhältnis beobachtet U G

>>U(T).

Bei ω0 >> ωg

Frequenzverstimmung ω0 +ωg, ω0 −ωg

sehr klein. In diesem Fall sind es Komponenten mit Signal- oder Lokaloszillatorfrequenzen nicht

werden vom Wahlsystem herausgefiltert. Es ist auch unerwünscht, dieses System zur Lösung des Problems der Frequenzumwandlung im akustischen Frequenzbereich zu verwenden. In diesem Fall empfiehlt es sich, symmetrische Schaltkreise zu verwenden, die eine Selbstzerstörung (Kompensation) unnötiger Komponenten ermöglichen. In Abb. 8.43a und Abb. Abbildung 8.43b zeigt Schaltungen solcher Diodenwandler.

Reis. 8.43. Symmetrische Frequenzumrichter

Im Diagramm von Abb. 8,43 und die Ausgangsspannung beträgt

uout(T) = u 1(T) − u 2 (T) = [ich 1(T) − ich 2 (T)]R, (8.5)

ich 1(T) = A 0 + A 1uin(T) + A 1u G( T) + A 2uin(T) + A 2u G ( T) + 2A 2uin(T)u G( T).

ich 2 (T) = A 0 − A 1uin(T) + A 1u G( T) + A 2uin(T) + A 2u G ( T) − 2A 2uin(T)u G( T).

Beim Empfang des Ausdrucks für ich 2(T)

Dabei wird berücksichtigt, dass die Signalspannung zugeführt wird

die Dioden der Schaltungen sind gegenphasig und die Lokaloszillatorspannung ist in Phase.

Ausdrücke ersetzen für ich 1 (T)

Und ich 2 (T)

in Formel (8.5) erhalten wir

uout(T) =R.

uout(T) = {2A 1U(T)cos[ω0 T+ϕ( T)] + 2A 2U(T)U g cos[(ω0 +ωg) T+ϕ( T) + ϕg]+

2A 2U(T)U g cos[(ω0

− ωg) T+ ϕ( T) − ϕg ]) R.

Daraus ist ersichtlich, dass am Ausgang des symmetrischen Wandlers Abb. 8,43, und abwesend-

es gibt Komponenten mit Frequenzen gleich 0, ωg,

2ωg, was die Re- vereinfacht

Lösung des Problems, ein Ausgangssignal mit der erforderlichen Frequenz zu erhalten. Es ist jedoch auch erforderlich, an den Ausgang eines solchen Wandlers ein selektives System anzuschließen, um das Signal mit der erforderlichen Frequenz zu filtern.

Symmetrischer Wandler Abb. 8.43,b ist ein Diagramm, das kombiniert

Versorgung von zwei symmetrischen Wandlern. Es werden die Dioden verschiedener Zweige versorgt

Signal- und Lokaloszillatorspannungen mit unterschiedlichen Phasen. Die Arbeit einer solchen Transformation

Der Entwickler wird durch die folgenden Formeln erklärt:

uout(T) = u 1(T) − u 2 (T) + u 3(T) − u 4 (T) = [ich 1(T) − ich 2 (T) + ich 3(T) − ich 4 (T)]R, (8.6)

ich 1(T) = A 0 + A 1uin(T) + A 1u G( T) + A 2uin(T) + A 2u G ( T) + 2A 2uin(T)u G( T);

ich 2 (T) = A 0 − A 1uin(T) + A 1u G( T) + A 2uin(T) + A 2u G ( T) − 2A 2uin(T)u G( T);

ich 3(T) = A 0 − A 1uin(T) − A 1u G( T) + A 2uin(T) + A 2u G ( T) + 2A 2uin(T)u G( T);

ich 4 (T) = A 0 + A 1uin(T) − A 1u G( T) + A 2uin(T) + A 2u G ( T) − 2A 2uin(T)u G( T).

Ausdrücke ersetzen für ich 1 (T) , ich 2 (T) , ich 3 (T)

Und ich 4 (T)

in Formel (8.6) erhalten wir

uout(T) =8A 2uin(T)u G( T)R.

uout(T) = {4A 2U(T)U g cos[(ω0 +ωg) T+ϕ( T) +ϕg]+

4A 2U(T)U g cos[(ω0 − ωg) T+ ϕ( T) − ϕg ]) R.

Am Ausgang des Wandlers Abb. 8.44, b Es gibt keine Komponente mit Frequenz -

die des Signals ω0

(Komponenten mit den Frequenzen 0, ωg,

fehlt auch

ut). Der Filter am Ausgang eines solchen Konverters muss eine Zusammensetzung auswählen -

das wichtigste von beiden.

B. Transistor-Frequenzumrichter

Auf Transistoren basierende Frequenzumrichter werden häufig in Empfangskanälen funktechnischer Systeme eingesetzt. Dabei unterscheidet man zwischen Wandlerschaltungen, bei denen die Funktionen von Mischer und Lokaloszillator vereint sind, und Wandlerschaltungen, bei denen das Lokaloszillatorsignal extern zugeführt wird. Für einen stabileren Betrieb sorgen Wandler der neuesten Klasse.

Nach der Art des Einschaltens von Transistoren werden unterschieden:

1. Wandler mit Einbeziehung eines Transistors nach einer Schaltung mit gemeinsamem Emitter

Rum und nach einem Schema mit einer gemeinsamen Basis.

Common-Emitter-Konverter werden häufiger verwendet, weil... haben bessere Rauscheigenschaften und eine höhere Spannungsverstärkung. Die Lokaloszillatorspannung kann an den Basiskreis oder an den Emitterkreis angelegt werden. Im ersten Fall wird ein höherer Gewinn erzielt, im zweiten

Fall – bessere Stabilität der Verstärkung und gute Isolierung der

Ich warte auf die Signal- und Überlagerungsschaltungen.

2. Wandler auf Basis von Verstärkern mit Kaskodenschaltung von Transistoren.

3. Wandler basierend auf einem Differenzverstärker.

4. Wandler auf Basis von Feldeffekttransistoren (mit einem und zwei Gates). Die Haupteigenschaften und Merkmale der letzten drei Wandlergruppen werden durch die Eigenschaften der Verstärker bestimmt, auf deren Grundlage sie gebaut sind. In Abb. In Abb. 8.44 zeigt Diagramme von Frequenzumrichtern auf Planar

Transistoren.

Lokaloszillatorspannung – zum Emitter. Die Schaltung im Kollektorkreis ist eingestellt

Zwischenfrequenz. Widerstand

R 1 und R 2

das Notwendige bereitstellen

Betriebsart des Verstärkers (Arbeitspunktlage), Widerstand

Re und Essen-

Knochen Se

– thermische Stabilisierung der Betriebspunktlage. Stunden- umrechnen

Dies wird erreicht, indem der Koeffizient des lokalen Oszillatorsignals mit der Frequenz geändert wird.

Übertragungsrate der Verstärkerstufe (Steilheit der Strom-Spannungs-Kennlinie des Transistors).

Reis. 8.44. Frequenzumrichterschaltungen mit Planartransistoren

Der in Abb. dargestellte Transistor-Frequenzumrichter. 8,44, b, po-

mit Differenzverstärker aufgebaut. Seine Eingabe wird bereitgestellt

umgewandeltes Signal und an die Basis des Transistors VT 3

stabiler Stromgenerator

ein Lokaloszillatorsignal wird zugeführt. Verstärkung und Rauschzahl solcher Wandler entsprechen in etwa den entsprechenden Koeffizienten der Verstärkungsstufe.

Schaltungen von Frequenzumrichtern mit Feldeffekttransistoren sind in Abb. dargestellt. 8.45,a – Schaltung mit einem kombinierten lokalen Oszillator und Abb. 8.45, b – Schaltung mit einem Feldeffekttransistor mit zwei isolierten Gates.

Reis. 8.45. Frequenzumrichterschaltungen mit Feldeffekttransistoren

In Abb. 8,45 und ein Feldeffekttransistor mit einem Gate in der Form p-n-Übergang abgeschlossen-

spielt gleichzeitig die Rolle eines Mischers und lokalen Oszillators. Signal

uin(T)

kommt an um

Transistor-Gate. Lokaloszillatorspannung

u G( T)

aus einem Teil des Heterodyn-Kon-

L G C G

wird in den Source-Kreis des Transistors eingespeist. Erforderlicher Transitmodus

Seite wird durch entsprechende Auswahl des Betriebspunktes sichergestellt

automatische Vorspannungsschaltungen

R 2C 2. Widerstand

R 1 in der Gate-Schaltung sorgt

verhindert den Ladungsfluss, der sich am Gate ansammelt. Die Wandlerlast ist ein Bandpassfilter, der auf die erforderliche Kombinationsfrequenz des Drainstroms abgestimmt ist. Da die Ein- und Ausgangswiderstände des Feldeffekttransistors recht groß sind, sind der Eingangskreis mit dem Gate und der Bandpassfilterkreis mit dem Drain vollständig verbunden.

In der Schaltung eines Transistor-Frequenzumrichters auf Basis eines Feldeffekttransistors mit zwei isolierten Gates (Abb. 8.45b) werden beide Gates als Steuerelektroden verwendet. Im Wesentlichen arbeitet der Transistor unter dem Einfluss von

Wirkung der Summe zweier Spannungen. Stromspannung

uin(T)

Es entsteht eine Transformation

durch das dem ersten Gate zugeführte Signal und die Spannung

u G( T)

– Signal

Lokaloszillator, der dem zweiten Tor zugeführt wird. An den Drain des Transistors ist ein auf die Differenzfrequenz abgestimmter Schwingkreis angeschlossen. Der Vorteil dieser Schaltung besteht in der unbedeutenden kapazitiven Kopplung zwischen der Versorgungsschaltung des umgewandelten Signals und der Lokaloszillator-Signalschaltung. Bei Vorhandensein einer solchen Verbindung ist es möglich, dass das Signal die Schwingungsfrequenz des Lokaloszillators erfasst. In diesem Fall wird die Frequenz des Lokaloszillatorsignals gleich der Frequenz des umgewandelten Signals, wodurch keine Frequenzumwandlung erfolgt.

Die Frequenzumwandlung kann auch über parametrische Schaltungen erfolgen. In solchen Schaltungen wird die Lokaloszillatorspannung an eine nichtlineare Kapazität (Varicap) angelegt, deren Wert sich entsprechend dem Gesetz der Lokaloszillatorspannung ändert.

ABSCHLUSS

Aktuellen Zustand Die Funktechnik zeichnet sich durch die intensive Entwicklung von Methoden und Mitteln der Signalverarbeitung, den weit verbreiteten Einsatz digitaler und Informationstechnologien. Gleichzeitig kann die Variabilität grundlegender Fragmente nicht absolut sein allgemeine Theorie Funktechnik, die die Grundlage für Methoden zur Lösung von Analyse- und Syntheseproblemen der modernen Funktechnik bilden und Informationssysteme. So wie Wissen und freie Orientierung in einer Vielzahl mathematischer Axiome es ermöglichen, zu neuen Schlussfolgerungen und Ergebnissen zu gelangen, so ermöglicht es auch die Kenntnis grundlegender Konzepte auf dem Gebiet der Signalmodellierung, Methoden und technische Mittel Ihre Aufbereitung erleichtert das Verständnis neuer, auch auf den ersten Blick sehr komplexer Technologien. Nur mit diesem Wissen kann ein Forscher oder Designer mit der praktischen Wirksamkeit des bekannten „Know-how“-Prinzips rechnen.

Viele Fragen, die in direktem Zusammenhang mit der „deterministischen“ Funktechnik stehen, blieben außerhalb des Rahmens dieses Buches. Dabei handelt es sich zunächst um Fragen der Signalerzeugung, der diskreten und digitalen Filterung, der Analysemethoden und des Aufbaus parametrischer und optoelektronischer Geräte. Besondere Aufmerksamkeit und die Probleme der statistischen Funktechnik verdienen eine besondere Diskussion, deren Lösung ohne einen breiten Ausblick auf dem Gebiet der Methoden zur Analyse von Zufallssignalen und ihrer Transformationen, Methoden zur Lösung klassischer Probleme der optimalen Signalverarbeitung bei ihrer Erkennung und Messung, undenkbar ist.

Zukünftig ist geplant, ein Lehrbuch zu veröffentlichen, das sich der Betrachtung dieser Probleme unter Berücksichtigung neuer theoretischer und praktischer Ergebnisse widmet.

Feierabend -

Dieses Thema gehört zum Abschnitt:

Theoretische Grundlagen der Funktechnik

Bildungseinrichtung.. Weißrussisch Staatliche Universität Informatik und Funkelektronik. Abteilung für funktechnische Geräte.

Wenn Sie zusätzliches Material zu diesem Thema benötigen oder nicht gefunden haben, was Sie gesucht haben, empfehlen wir Ihnen die Suche in unserer Werkdatenbank:

Was machen wir mit dem erhaltenen Material:

Wenn dieses Material für Sie nützlich war, können Sie es auf Ihrer Seite in sozialen Netzwerken speichern:

Twittern

Alle Themen in diesem Abschnitt:

Funktechnik und Informatik
Für moderne Gesellschaft Das wichtigste Problem ist der Einsatz von Informationstechnologie in allen Bereichen Menschliche Aktivität. Im Hinblick auf seine Bedeutung und Relevanz

Dioinformatik
Der Informationsaspekt des Betriebs eines Systems beinhaltet die Verwendung eines bestimmten materiellen Informationsmediums. Ein physikalischer Vorgang, der von bestimmten Parametern abhängt und genutzt wird

Sendegerät
Das Sendegerät wandelt die übermittelte Nachricht um und bringt sie mithilfe von Antennen in eine für die Übertragung in den freien Raum geeignete Form. Hierzu dient die Zusammensetzung des Gerätes

Empfänger
Von der Empfangsantenne aufgenommene hochfrequente Funksignale werden an das Empfangsgerät gesendet. Das Empfangsgerät führt die entsprechenden Transformationen des empfangenen Hochfrequenzsignals durch

Probleme der Erkennung und optimalen Signalverarbeitung
Eine der Hauptaufgaben des Radarempfangs ist die Detektion. Der Kern dieser Aufgabe besteht darin, festzustellen, ob die empfangene Schwingung ein reflektiertes Signal enthält. Das Problem ist nämlich statistischer Natur

Probleme der Optimierung und Anpassung
Optimierungs- und Anpassungsprobleme werden während des Entwurfs und Betriebs von RTS gelöst. Bei der Optimierung wird die in gewissem Sinne beste funktionale und algorithmische Struktur des RTS synthetisiert

Mathematische Modelle von Signalen
Damit Signale Objekte sind theoretisches Studium und Analyse ist es notwendig, über ihre mathematischen Modelle zu verfügen. Mathematisches Modell Signal ist seine formalisierte Darstellung in

Delta-Funktion
Die Delta-Funktion (δ-Funktion, Dirac-Funktion) ist ein mathematisches Modell eines wirklich nicht existierenden Signals, das eine unendliche Amplitude und Null d hat

Einzelsprungfunktion
τ → 0τ Die Einfachsprungfunktion (Heaviside-Funktion) beschreibt den Vorgang eines abrupten (momentanen) Übergangs f

Signaleigenschaften
Für ein Signal, das im Intervall ∆t = t2 − t1 existiert, sind die folgenden Eigenschaften am wichtigsten

Geometrische Methoden in der Signaltheorie
In der Mengenlehre gibt es den Begriff eines reellen Vektorraums, der als nichtleere Menge V verstanden wird, für deren Elemente die Definition gilt

Bestimmung der Spektren einiger Signale
3.4.1. Spektrum eines glockenförmigen (Gaußschen) Impulssignals, das durch eine Funktion der Form beschrieben wird

Korrelationsanalyse von Signalen
3.5.1. Allgemeine Bestimmungen Bei der Lösung vieler Probleme der optimalen Signalverarbeitung besteht die Notwendigkeit, den Grad zu bestimmen

Eigenschaften der Kreuzkorrelationsfunktion
1. Die Werte von R12 (τ) und R 21(τ) ändern sich nicht, wenn anstelle einer Signalverzögerung s2 (t) oder

Abtastung und Rekonstruktion von Signalen mithilfe des Abtasttheorems
(Satz von Kotelnikov) 3.6.1. Kotelnikovs Theorem Derzeit werden digitale Daten häufig verwendet

In gleichen Abständen schneiden
∆t ≤1 2 f m . Die Gültigkeit des Theorems wird durch die Tatsache bestätigt, dass das Signal s(t), dessen Spektrum

Bestimmung von Reihenkoeffizienten
Den Wert der Koeffizienten Ck ermitteln wir mit der Formel Ck = ∞

Amplitudenmodulierte Funksignale
4.2.1. Amplitudenmodulierte Signale sind Amplitudenmodulation (AM; englischer Begriff – Amplitudenmodulation).

Winkelmodulierte Funksignale
4.3.1. allgemeine Informationenüber Winkelmodulation Bei der Winkelmodulation (der englische Begriff ist Winkelmodulation) kommt es zu einer Änderung

Pulsmodulation
4.4.1. Arten der Pulsmodulation Bei den oben diskutierten Modulationsarten (AM, PM, FM) ist der Träger der übertragenen Informationen

Schmalbandsignale
4.5.1. Allgemeine Informationen zu Schmalbandsignalen Funksignale werden häufig in verschiedenen Informationsübertragungssystemen verwendet.

Hauptmerkmale linearer Schaltungen
5.2.1. Eigenschaften in Frequenzbereich Die spektrale Darstellung von Signalen macht es sehr bequem, sie häufig zu analysieren

Differenzierende und integrierende Schaltkreise
In Abb. In Abb. 5.1a zeigt ein Diagramm eines linearen Zweitornetzwerks in Form einer seriellen RC-Schaltung mit einer Zeitkonstanten τ = RC

Tiefpassfilter
Die in Abb. 1 dargestellte Schaltung wird in vielen Funkgeräten (Gleichrichter, Detektoren usw.) als Tiefpassfilter verwendet. 5.3,a. Cha

Paralleler Schwingkreis
Ein Parallelschwingkreis ist ein frequenzselektiver Schaltkreis, der aus einer Parallelschaltung der Induktivität L und der Kapazität C besteht. Ak-

Verstärker
Verstärker werden verwendet, um die Leistung von Signalen zu erhöhen und gleichzeitig deren Form beizubehalten. Das Funktionsprinzip von Verstärkern basiert auf der Umwandlung der Energie der Stromquelle in Energie

Niederfrequenzbereich
Im Niederfrequenzbereich hat der Kapazitätswiderstand xc =1 ωC im Vergleich zum Wert einen großen Wert

Hochfrequenzbereich
Im Bereich hoher Frequenzen verringern sich die Widerstände von Kondensatoren im Vergleich zu ihren Werten im Bereich niedriger und mittlerer Frequenzen. Daher die Nebenschlusswirkung der Kondensatoren

Positives Feedback
Vorausgesetzt unter der Bedingung ϕ(ω) +ϕβ (ω) = 2kπ, wobei k eine ganze Zahl ist, d. h. wenn ein Signal am Eingang des Hauptstromkreises ankommt

Negative Rückmeldung
Vorausgesetzt unter der Bedingung ϕ(ω)+ϕβ (ω) = (2k +1)π, d.h. wenn am Eingang des Hauptstromkreises ein Rückmeldungssignal empfangen wird

Reaktives und umfassendes Feedback
Eine reaktive Rückkopplung entsteht unter der Bedingung ϕ(ω) +ϕβ (ω) = 2kπ +π

Formulierung des Problems
Bei der Analyse jeder Funkschaltung geht es darum, die Beziehung zwischen dem Eingangssignal und dem am Ausgang erzeugten Signal festzustellen. Im Allgemeinen Funktechnik

Genaue Techniken zur linearen Schaltkreisanalyse
6.2.1. Klassische Methode Die klassische Methode basiert auf der Aufstellung und Lösung einer linearen Differentialgleichung

Durchgang eines periodischen Signals durch einen linearen Schaltkreis
Das Spektrum eines periodischen Signals wird durch die Entwicklung des Signals in eine Fourier-Reihe bestimmt, deren komplexe Form ∞ 1 T 2 ist

Durchgang eines nichtperiodischen Signals durch einen linearen Schaltkreis
Spektrum eines nichtperiodischen Signals ( spektrale Dichte) wird durch Berechnung der direkten Fourier-Transformation ∞ S(jω) = ∫ bestimmt

Ungefähre Methoden zur Analyse linearer Schaltkreise
6.3.1. Näherungsspektrale Methode Die näherungsweise Spektralmethode wird verwendet, wenn die effektive

Die Essenz der Methode
Wir betrachten den Durchgang eines frequenzmodulierten Signals durch eine Schmalbandschaltung. Das Ausgangssignal wird für einen festen Frequenzwert ω(t) bestimmt

Durchgang des amplitudenmodulierten Signals durch den Selektivkreis
Bestimmen wir das vom Resonanzverstärker erzeugte Signal, wenn an seinem Eingang ein AM-Signal mit Tonmodulation empfangen wird. Frequenzgang res

Eigenschaften und Eigenschaften nichtlinearer Schaltkreise
Bei der Entwicklung der meisten Funkgeräte besteht die Notwendigkeit, das Spektrum des Nutzsignals zu transformieren. Dazu gehören Geräte, die

Methoden zur Approximation der Eigenschaften nichtlinearer Elemente
Eigenschaften realer nichtlinearer Elemente, die üblicherweise mit bestimmt werden experimentelle Forschung, haben komplexes Aussehen und werden in Form von Tabellen oder Grafiken dargestellt. Gleichzeitig d

Methoden zur Analyse nichtlinearer Schaltkreise
Die folgenden Methoden zur Analyse nichtlinearer Schaltkreise werden verwendet: 1. Analytisch. Ermöglicht im Einzelfall den Erhalt von Cha-

Allgemeine Lösung des Problems der nichtlinearen Schaltungsanalyse
Betrachten wir die Prozesse, die in einem trägheitsfreien nichtlinearen Gerät ablaufen, dessen Eigenschaften in Abb. dargestellt sind. 7.2. Der Eingang des Geräts empfängt eine Harmonische

Bestimmung des Stromspektrums in einer nichtlinearen Schaltung mit Potenzgesetz-Approximation der Kennlinie
7.5.1. Harmonisches Signal am Eingang Angenommen, der Arbeitsabschnitt der Kennlinie eines nichtlinearen Elements wird durch beschrieben

Bestimmung des Stromspektrums in einer nichtlinearen Schaltung mit stückweise linearer Approximation der Kennlinie
Wenn ein nichtlineares Element einem Signal mit großer Amplitude ausgesetzt wird und der Arbeitspunkt am unteren Knick der Strom-Spannungs-Kennlinie gewählt wird, empfiehlt sich die Verwendung von a

Nichtlineare Resonanzsignalverstärkung
Ein Verstärker ist ein Gerät, das die Energie einer Stromquelle in Signalenergie umwandelt. Die Umwandlung wird durch das Eingangssignal gesteuert

Frequenzvervielfachung
In den Sende- und Empfangspfaden von Kommunikationssystemen sowie in einigen Messgeräten wird häufig die nichtlineare Transformation harmonischer Schwingungen eingesetzt

Amplitudenmodulation
8.3.1. Allgemeine Informationen zur Amplitudenmodulation Unter Amplitudenmodulation versteht man den Prozess der Umformung amplitudenmodulierter Signale

Amplitudenerkennung
8.4.1. Allgemeine Informationen zur Detektion Unter Demodulation (Demodulation) versteht man den Vorgang der Umwandlung hochfrequenter Signale

Schwingungen glätten
8.5.1. Allgemeine Informationen zu Gleichrichtern Funktechnische Geräte erfüllen ihre Funktionen bei vorhandener zugeführter Energie

Winkelmodulation
8.6.1. Allgemeine Grundsätze Empfangssignale mit Winkelmodulation Funksignale mit Winkelmodulation haben die Form

Winkelmodulierte Signale erkennen
8.7.1. Allgemeine Prinzipien zur Erkennung winkelmodulierter Signale Winkelmodulierte Funksignale mit der Form

Signalfrequenzumwandlungüberträgt die Signalfrequenz in einen anderen Bereich auf der Frequenzachse. Betrachten wir die Bedeutung dieser Signalverarbeitungsoperation.

Klassisch Frequenzumwandlungssystem besteht aus einem Eingangsfilter, einem lokalen Oszillator, einem Mischer und einem Ausgangs-Zwischenfrequenzfilter (ZF).

Zweck Eingabefilter- Begrenzen Sie das Frequenzband des Eingangssignals. Zur Vereinfachung gehen wir davon aus, dass dieses Signal sinusförmig mit der Frequenz f 1 ist, durch die Funktion gegeben X(t)=sin(2πf 1 t + ϕ 1), wobei f 1 die Frequenz des Eingangssignals ist, ϕ 1 die Anfangsphase des Eingangssignals ist, π = 3,141...

Heterodyn ist ein Sinusgenerator mit einer konstanten Frequenz f 2 und einer Anfangsphase ϕ 2. Beschreiben wir das Lokaloszillatorsignal mit der Funktion Y(t)=sin(2πf 2 t + ϕ 2).

Rührgerät ist ein Signalmultiplikator. Am Ausgang des Mischers entsteht ein komplexes Signal mit der Funktion X(t) * Y(t). Unter Berücksichtigung der trigonometrischen Beziehung sin α * cos β = ½ (sin(α + β) + sin(α - β)) wird deutlich, dass das Signal am Mischerausgang aus der Summe sinusförmiger Signale mit der Frequenz f besteht 1 + f 2 und f 1 - f 2 und die entsprechenden Anfangsphasen.

Zwischenfrequenzfilter (das ist traditioneller Name aus der Funktechnik) soll eine der Frequenzkomponenten hervorheben: f 1 + f 2 oder f 1 - f 2. Wenn ein Filter verwendet wird, der die Frequenz f 1 + f 2 durchlässt, erfolgt der entsprechende Frequenzumwandlungsvorgang mit zunehmender Häufigkeit Ausgangssignal relativ zum Eingang. Wenn ein Filter verwendet wird, der die Frequenz f 1 - f 2 durchlässt, erfolgt die Konvertierung mit Frequenzabsenkung.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass das eingegebene physikalische Signal keine einzelne Frequenz f 1 ist, sondern eine Summe von Frequenzen bei der Zerlegung eines realen Signals mit begrenzter Bandbreite, ist dies klar Frequenzumwandlungsbetrieb kann das Frequenzband eines Signals auf der Frequenzachse entweder nach links oder rechts verschieben. Und durch Anpassen der Lokaloszillatorfrequenz können Sie je nach Zweck der Konvertierung entweder die Ausgangsfrequenzverschiebung oder die Eingangsfrequenzverschiebung steuern.

Die Verwendung einer Frequenzabwärtskonvertierung mit anschließender Digitalisierung des Signals ermöglicht die Verwendung eines ADC mit einer niedrigeren Konvertierungsfrequenz.

Der Frequenzumwandlungsvorgang kann als Sonderfall der endgültigen Nutzung des Intermodulationseffekts betrachtet werden. Hier als nichtlineares Element fungiert als Multiplikator, und basierend auf seinen oben gezeigten theoretischen Eigenschaften erzeugen ein idealer Multiplikator und ein idealer sinusförmiger lokaler Oszillator ausschließlich Intermodulation erster Ordnung.

Vorlesung Nr. 7. „Frequenzumwandlung (FC)“

Vortragsthema:

« Frequenzumwandlung (FC). Heterodyn-, Synchron- und Phasenerkennung»

Vorlesungsübersicht

Optische Bild- und Wahrnehmungsmerkmale 2

Literatur

E. A. Moskatov Grundlagen des Fernsehens, 2005. - 162 s

11.3. FREQUENZUMWANDLUNG

Merkmale des Wechselrichters. Die Frequenzumwandlung ist ein Sonderfall der nichtlinearen BGS-Umwandlung. Seine Merkmale sind wie folgt: Erstens enthält das BGS zwei Hochfrequenzsignale, und zweitens ist das Umwandlungsprodukt eine der seitlichen Schwingungen: obere () oder untere (). Wenn es sich um eine Hochfrequenz handelt, wird ein PF zur Isolierung verwendet; wenn es sich um eine Audiofrequenz handelt, wird ein Tiefpassfilter verwendet. Diese Merkmale unterscheiden ZF-Schaltungen von AM-Schaltungen, da die nichtlinearen und parametrischen Prozesse von ZF und AM ähnlich sind.

Modulation speichern(Abb. 11.3, a). Wenn eines der Signale (zum Beispiel die Frequenz) AMS ist, werden alle seine Komponenten (NC, VBK und NBC) so transformiert, dass die Beziehungen zwischen ihren Frequenzen und Amplituden nicht verletzt werden. Dies entspricht einer Änderung der Trägerfrequenz (von auf ) unter Beibehaltung der Modulation.

Spektruminversion tritt auf, wenn Differenzfrequenz verwendet wird. In diesem Fall tauschen VBP und NBP im Spektrum des umgewandelten Signals ihre Plätze – sie werden invertiert. In der Tat, wenn vor dem IF die Frequenz des VBK gleich ist, dann wurde danach, d. h. der VBK, zum NBC. (In Abb. 11.3, A die Inversion wird durch unterschiedliche Schattierung des NBP des Originalsignals hervorgehoben.) Beim Empfang von AMS mit symmetrischem Spektrum spielt die Inversion keine Rolle. Bei der Einnahme von OPS muss dies berücksichtigt werden. Für richtige Genesung des ursprünglichen Spektrums der USA muss die Gesamtzahl der Spektrumsumkehrungen im Kommunikationskanal gerade sein.

Das Spektrum bewegen Das umgewandelte Signal entlang der Frequenzachse entsteht, wenn sich die Frequenz ändert. Wenn nämlich beide transformierten Spektren und die Frequenz starr miteinander verbunden sind, bewegen sie sich gemeinsam, so dass die Zwischenfrequenzintervalle erhalten bleiben. Indem wir die Frequenz des Hilfsoszillators (Heterodyn) ändern und die Signalfrequenz konstant halten, erzielen wir daher den gleichen Effekt – eine Änderung der umgewandelten Frequenzen wie bei einer Änderung.

Superheterodyn-RPU. Dieses Funksteuergerät, 1917 von L. Levy in Frankreich vorgeschlagen und 1919 von E. Armstrong in den USA umgesetzt, war eine der bedeutendsten Erfindungen der Funktechnik. Es basiert auf der Verwendung eines Wechselrichters. Versuchen wir es noch einmal zu „erfinden“.

Betrachten Sie als Ausgangspunkt die direkte Verstärkungssteuereinheit (Abb. 11.3, b). Es besteht aus einer Eingangsschaltung (IC), einem Resonanzverstärker, einem Amplitudendetektor (AD) und einem Ultraschallverstärker. Seine HF wird durch einzelne CC- und HF-Schaltkreise gebildet, die mithilfe ineinandergreifender variabler Kondensatoren (VCA) auf die Signalfrequenz abgestimmt sind.

RPU-Einstellungsbedingung. Wenn Sie ein Signal einer anderen Frequenz empfangen müssen, müssen Sie durch Ändern der KPI-Kapazität und -Frequenz die Bedingung für die Abstimmung auf eine andere Frequenz erfüllen . Mit dieser Abstimmungsmethode sind die folgenden Hauptnachteile der Direktverstärkungs-RPU verbunden:

1) Inkonsistenz der RPU-Indikatoren. Bei einer Änderung kommt es nicht nur zu Bewegungen, sondern auch zu einer Verformung der RH, da sich Parameter und Indikatoren ändern .

Die Empfangsbedingungen erweisen sich für Signale unterschiedlicher Frequenz als sehr unterschiedlich und in der Regel als suboptimal;

2) schlechte PC-Filterung. Jeder hochwertige PF, beginnend mit einem Zweikreis-PF, hat eine konstante Einstellung und kann nicht in einem Direktverstärker-Bandsender verwendet werden. Daher werden einzelne Schaltkreise verwendet, bei denen die PX-Form alles andere als ideal ist (). Daher die schlechte Filterung.

Das Endergebnis unserer Entwicklung ist ein Funksteuergerät, das diese Mängel nicht aufweist und folgende Anforderungen erfüllt:

1. Die Hauptindikatoren der Funksteuereinheit: Empfindlichkeit, Bandbreite, Selektivität für alle Kanäle müssen unabhängig von der Abstimmfrequenz konstant sein.

2. Die Werte dieser Indikatoren müssen den Standards der RPU für diesen Zweck entsprechen, die den modernen technischen Errungenschaften entsprechen. Die Idee eines Superheterodyns ist einfach. Es basiert auf der Verwendung hochwertiger FSI (im alten RPU - FRI), die die erforderliche Filterung PC (angegebene Werte) bereitstellen und auf eine Frequenz abgestimmt sind, die als Zwischenfrequenz RPU () bezeichnet wird.

Lassen Sie uns diesen FSI einschalten (Abb. 11.3, c) , abgestimmt, zum Beispiel auf die Frequenz, auf den Ausgang eines nichtlinearen Elements – eines Mischers. Von der Antenne bis zum Eingang des Mischers liefern wir ein Frequenzsignal sowie eine Spannung vom Lokaloszillator, deren Frequenz in einem weiten Bereich variiert werden kann.

Diese Elemente sind Teil der IF-Einheit, nach der (Abb. 11.3, a) die IF, AD, UZCH und Telefone enthalten sind. Wir werden die Frequenz mithilfe des KPI ändern, bis das Signal zu hören ist. Offensichtlich ist der FSI in diesem Moment auf die Frequenz des umgewandelten Signals (normalerweise die Schärfe) abgestimmt, d. h.

Dies ist die Voraussetzung für die Abstimmung des Superheterodyns. In unserem Fall entspricht dieser Zustand der Lokaloszillatorfrequenz. Um auf eine andere Frequenz (z. B. 400 kHz) einzustellen, müssen Sie erhöhen, um die Bedingung erneut zu erfüllen: . Daher wird die Abstimmung eines Superheterodyns durch die Frequenz des lokalen Oszillators bestimmt.

Das Blockschaltbild der RPU ist in Abb. dargestellt. 11.3, V. Nach der ZF gelangt das Signal in die ZF, die den Hauptteil () der Verstärkung des Hochfrequenzpfads liefert. Bei Verwendung einer verteilten Filterung handelt es sich bei den Verstärkerkaskaden um zwei- oder einkreisige, gegeneinander verstimmte Verstärker. Wenn ein FSI verwendet wird, der eine vollständige Filterung durchführt, können die Verstärkerstufen aperiodisch sein – Widerstand oder Transformator. In jedem Fall hängt die Verstärkung des Verstärkers nicht von der Frequenz ab und reicht aus, um einen linearen Erkennungsmodus sicherzustellen, wenn der Signalpegel in der Antenne des Verstärkers nicht niedriger als seine Empfindlichkeit ist. Die AD- und Ultraschallkaskaden weisen keine Besonderheiten auf.

Vorwähler (PRS), bestehend aus einer digitalen Zentrale und einem Verstärker und zwischen Antenne und ZF geschaltet, unterscheidet sich äußerlich nicht von den entsprechenden Stufen der Direktverstärkungs-RPU. Auf den ersten Blick kann seine Verwendung Verwirrung stiften. Wenn die Antenne am Eingang des Mischpults eingeschaltet ist, ist der Empfang gewährleistet, die RPU-Anzeigen sind hoch und konstant und das Problem scheint gelöst zu sein. Wozu dient also ein Vorwähler?

Wenden wir uns dem Spektraldiagramm in Abb. zu. 11.3, V. Es enthält ein Beispiel für den Empfang unter folgenden Bedingungen: . Was passiert, wenn von der Antenne Frequenzstörungen ausgehen? Wenn es den Eingang des Mischers durchdringt, passiert es nach der Frequenzumwandlung den FSI, da . Diese Art von Interferenz nennt man Spiegel, da seine Frequenz symmetrisch zur Signalfrequenz relativ zu d.h. ist. ist sozusagen ein Spiegelbild davon.

Zwischenfrequenzstörungen können während der Übertragung durch den Mischer und den FSI gelangen − ohne Frequenzumsetzung und unabhängig von der Lokaloszillatoreinstellung. Daher ist es besonders gefährlich. Es ist verboten, das Funksteuergerät auf der Standardzwischenfrequenz für Rundfunksteuergeräte zu betreiben. Es liegt außerhalb der Reichweite von Rundfunksendern. Professionelle RPUs haben in der Regel eine andere Bedeutung. Das Auftreten dieser Nebenempfangskanäle ist ein Nachteil des Superheterodyns. Der Preselektor dient hauptsächlich der Unterdrückung von Störungen, die auf diese Kanäle wirken.

Die Abstimmfrequenz der Vorwählerschaltungen ist von n entfernt und deutlich von n entfernt. Daher liegen die Seitenkanäle relativ weit voneinander entfernt und einzelne Vorwählerschaltungen sorgen für ausreichende Selektivität. Um es zu unterdrücken, kann es im HF-Vorselektor verwendet werden.

Durch Blockieren der Lokaloszillator- und Vorwähler-KPIs und anderer Maßnahmen wird deren konjugierte Abstimmung erreicht, wodurch in jeder Position des KPI-Rotors die Vorwähler-Abstimmungsbedingung erfüllt ist: .

Alle modernen RPUs, mit Ausnahme der einfachsten, sind Superheterodyne.

Der Mischermodus erweist sich in der Regel als parametrisch, da die Signalamplitude klein ist und in Bezug darauf der Arbeitsbereich der Strom-Spannungs-Kennlinie als linear angesehen werden kann.

In den Diagrammen von Abb. 11,3, g, D Die Spannungsbezeichnungen des Blockschaltbildes in Abb. bleiben erhalten. 11.3, B. Die Signal- und Lokaloszillatorspannungen werden zwei PT-Gattern zugeführt. Zum Erhalten optimaler Modus Die Vorspannungen an ihnen müssen unterschiedlich sein. Dies wird durch Versorgungsspannungsteiler erreicht, von denen verschiedene positive Spannungen geliefert werden, die von der ursprünglichen, negativen Auto-Source-Vorspannung abgezogen werden, die mit wirkt. Der Drain-Kreislauf umfasst einen Entkopplungsfilter und Trennelemente . Als FSI wurde PKF verwendet.

Symmetrische (BS) und Ringmischer (KS). Diese Mischer haben aufgrund ihrer Eigenschaften, die bereits in Bezug auf BM und CM geklärt wurden, breite Anwendung in modernen RPUs gefunden. Gemäß dem Schema unterscheiden sich BS und KS von BM und CM (Abb. 11.2, e, f) durch die Verwendung eines Eingangs-Hochfrequenztransformators. Dabei spielen folgende Eigenschaften eine wesentliche Rolle:

1) Unterdrückung des Ausgangsspektrums von Harmonischen und Lokaloszillatorrauschen. Letzteres ist besonders wichtig für Mikrowellen-Funksteuergeräte, bei denen BS weit verbreitet ist. Für Mikrowellen sind Transformatoren nicht akzeptabel und die notwendigen Phasenbeziehungen werden auf andere Weise erreicht;

2) Unterdrückung der meisten Nebenschwingungen von Kombinationsfrequenzen am Ausgang (insbesondere am CS), deren Empfang von einem Pfiff begleitet wird;

In Abb. 11.3, D Dargestellt ist die CS-Schaltung, die sich von der Originalschaltung (Abb. 11.2, e) dadurch unterscheidet, dass sie nur einen symmetrischen Transformator im Lokaloszillator-Spannungskreis () verwendet. Der Signaleingang und -ausgang (SRC) sind asymmetrisch. Wenn Sie die Dioden entfernen , Aus KS wird BS.

BS und KS werden häufig in Bord-REO (ARK-11, ARK-15, Mikron usw.) verwendet.

11.4. Heterodyn-, Synchron- und Phasenerkennung

Heterodyn-Erkennung. Die Heterodyne-Detektion (HD) ist ein Sonderfall der IF. Der Unterschied besteht darin, dass die Frequenzen , und nahe beieinander liegen und der Unterschied zwischen ihnen in der Tonfrequenz der Schläge oder liegt.

Das Phänomen des Schlagens wurde bereits berücksichtigt. Sein Wesen besteht darin, dass sich die Amplitude des BGS mit der Schwebungsfrequenz von bis ändert . Die Hüllkurve des BGS (Abb. 4.8) ist nicht sinusförmig, sie wird durch gerade Harmonische verzerrt. Diese Verzerrungen bleiben während der linearen Erkennung von BGS bestehen. In Fällen, in denen sie eliminiert werden müssen, wird entweder der quadratische Modus AD oder BD verwendet.

Die Korrektur von Verzerrungen der FGS-Hüllkurve während der quadratischen Erkennung wird durch die Diagramme in Abb. veranschaulicht. 11.4, A bezogen auf den Schaltkreis eines Kollektors IM, bei dem die Last an den Kollektorkreis angeschlossen ist und an ihm Spannung abgegeben wird, wie bei einer Diode IM . Die Abbildung zeigt zwei Diagramme der BGS-Hüllkurve: mit größerer Amplitude (linear erfasst) und mit kleinerer Amplitude (quadratisch erfasst). Im quadratischen Modus ist die Stromhüllkurve sinusförmig. Durch die entgegengesetzte Krümmungsrichtung der Strom-Spannungs-Kennlinie und der Hüllkurve des BGS werden Verzerrungen eliminiert.

Betrachten wir die Hauptanwendungen der Heterodyndetektion.

Erkundung von AMTS. Beim Empfang von AMTS unter Blutdruckbelastung werden konstante Spannungsimpulse ausgesendet, die in Telefonen hörbar als Klickgeräusche wahrgenommen werden. Um solche Signale akustisch zu empfangen, müssen sie „stimmhaft“ sein. Es kommen zwei Methoden zum Einsatz:

lokales Modulationsverfahren, besteht darin, dass sie in einer der Stufen des Verstärkers das Telegraphensignal in der Amplitude modulieren harmonische Schwingungen Tonfrequenz (normalerweise 1 kHz). Als Ergebnis wird ein Amplitudenton-Telegraphensignal erhalten, das durch normalen Blutdruck erfasst wird. Dieses Verfahren wird beispielsweise in den Steuergeräten von Onboard-ARKs eingesetzt;

Überlagerungsmethode(Abb. 11.4, b), was perfekter ist. Am Eingang des Hauptgenerators wird gleichzeitig mit der Frequenz der automatischen Telefonzentrale eine Frequenzspannung vom zweiten Lokaloszillator geliefert. Als Ergebnis der Erkennung wird eine Frequenzspannung abgegeben, die durch Ändern der Frequenz mithilfe eines KPI oder eines Varicaps angepasst werden kann. gesteuert durch den „Beat Tone“-Regler. Mit dieser Einstellung können Sie einen für den Bediener angenehmen Ton des TLG-Signals auswählen und ihn durch seinen Ton von Störungen unterscheiden. Die Stromversorgung des zweiten Lokaloszillators wird über den Schalter „TLF-TLG“ eingeschaltet.

OPS-Erkennung. Die Erkennung des OPS (Abb. 11.4, c) erfolgt ebenfalls im Heterodyn-Verfahren und unterscheidet sich von der Sondierung der automatischen Telefonzentrale dadurch, dass die Frequenz des zweiten Lokaloszillators genau der im RPDU unterdrückten Trägerfrequenz entspricht: . Unter diesen Bedingungen sind beim Empfang beispielsweise von VBP die Schwebungsfrequenzen gleich den Audiomodulationsfrequenzen und ihre Gesamtheit stellt das US-Spektrum dar.

Jede betragsmäßige Abweichung führt zur gleichen Spektrumsverschiebung . Dabei kommt es zu spezifischen Verzerrungen der USA, die bereits das TLF-Signal bis zur Unkenntlichkeit verzerren. Die hohe Genauigkeit der Trägerfrequenzwiederherstellung ist die zweite technische Schwierigkeit bei der Implementierung der Einseitenbandkommunikation, die durch eine Erhöhung der Stabilität der lokalen Oszillatorfrequenz (Quarzstabilisierung) sowie durch eine automatische Anpassung an die Referenzträgerfrequenz des Pilotsignals überwunden wurde (AFC-Systeme).

Entstehung von AF-Schwingungen. Wenn die Generatorfrequenz stabil ist und sich die Frequenz ändert, ändert sich auch die Schwebungsfrequenz (Abb. 11.4, d). Wenn beispielsweise , dann deckt es den gesamten Bereich der Audiofrequenzen ab. Dieses Prinzip wird in einigen AF-Messgeneratoren verwendet.

Frequenzmessung und Kalibrierung. Diese Operationen werden in Heterodyn-Frequenzzählern verwendet (Abb. 11.4, d) . Wenn die Frequenzen gleich sind, dann . Dies lässt sich am Klangverlust erkennen, da tiefere Frequenzen für das Ohr nicht wahrnehmbar sind. Wenn es sich beispielsweise um die gemessene Frequenz der RPDU und die Lokaloszillatorfrequenz handelt, die über einen weiten Bereich variiert und auf einer Skala genau abgelesen werden kann, reduziert sich der Messvorgang auf Folgendes.

Indem wir die Frequenz erhöhen, bringen wir sie näher an . Der Unterschied nimmt ab. Sobald es zu einer Audiofrequenz wird, erscheint in Telefonen ein schlagender Ton. Bei weiterer Annäherung sinkt dieser Ton auf null Schläge. Bei weiterer Steigerung, wenn der Schwebungston zunimmt (Grafik in Abb. 11.4, d) . Die Breite der Zone der Nullschwebungen, die dem Doppelten des Intervalls unhörbarer Frequenzen mit einer Breite von 32...40 Hz entspricht, sowie die Genauigkeit der Frequenzablesung schränken die Messgenauigkeit dieser Methode ein.

Bei der Frequenzkalibrierung ist die Referenzfrequenz (Referenzfrequenz) des Quarzoszillators konstant. Durch Ändern der Frequenz des RPDU-Signals werden Schwebungsfreiheit erreicht. An diesem Punkt wird die Frequenz kalibriert.

Bei Verwendung von AFC erfolgt der Kalibrierungsprozess automatisiert. Die Änderung wird automatisch durchgeführt, bis sie übereinstimmt. Der Gleichheitszustand wird mit hoher Genauigkeit aufrechterhalten, die mit einem Phasenregelkreis absolut sein kann.

Veröffentlichungsdatum: 26.11.2014; Lesen Sie: 911 | Seite Urheberrechtsverletzung | Bestellen Sie das Schreiben einer Arbeit

Website – Studopedia.Org – 2014–2020. Studiopedia ist nicht der Autor der veröffentlichten Materialien. Die Nutzung ist jedoch kostenlos(0,007 s) ...

AdBlock deaktivieren!
sehr nötig

Unter Frequenzumwandlung versteht man jede Änderung der Frequenz. Beispielsweise wird bei der Gleichrichtung Wechselstrom mit Frequenz in Gleichstrom umgewandelt, dessen Frequenz Null ist. Energie in Generatoren Gleichstrom, eine Frequenz haben gleich Null, wird in Wechselstromenergie der gewünschten Frequenz umgewandelt.

Die Hilfsspannung wird von einem sogenannten Kleinleistungsgenerator bezogen lokaler Oszillator. Der Ausgang des Wandlers erzeugt eine Schwingung mit einer neu umgewandelten Frequenz, die als Zwischenfrequenz bezeichnet wird.

Als Frequenzumrichter muss ein nichtlineares oder parametrisches Gerät verwendet werden.

Wenn der Frequenzumrichter ein lineares Gerät wäre, würde er einfach zwei Schwingungen hinzufügen. Wenn man beispielsweise zwei Schwingungen mit nahe beieinander liegenden, aber nicht mehreren Frequenzen addiert, erhält man Schwebungen, also eine komplexe Schwingung, bei der sich die Frequenz innerhalb bestimmter Grenzen um den Mittelwert und die Amplitude mit einer Frequenz gleich ändern würde der Frequenzunterschied. Solche Schläge enthalten keine Schwingungskomponente mit einer neuen Frequenz. Wenn die Schwebungen jedoch erkannt (begradigt) werden, erscheint aufgrund der Nichtlinearität dieses Prozesses eine Komponente mit einer Zwischenfrequenz.

Am Ausgang des Frequenzumrichters entsteht eine komplexe Schwingung mit Komponenten vieler Frequenzen.

Alle neuen Frequenzen, die Kombinationen von Frequenzen und ihren Harmonischen sind, werden aufgerufen Kombinationsfrequenzen. Durch Auswahl einer geeigneten Hilfsfrequenz kann eine neue Frequenz erhalten werden.!

Unter den neuen Frequenzen gibt es auch Harmonische der ursprünglichen Schwingungen mit Frequenzen, die um ein Vielfaches höher sind als die ursprünglichen. Sie können jedoch einfacher durch nichtlineare Verzerrung einer der Eingangsspannungen erreicht werden. Das Vorhandensein zweier Spannungen ist nicht erforderlich, damit Oberschwingungen auftreten.

In der Regel sind die Amplituden kombinierter Schwingungen (und Harmonischer) umso kleiner, je höher die Frequenzwerte sind. Daher wird in den meisten Fällen die Schwingung der Differenzfrequenz und manchmal auch der Gesamtfrequenz als Schwingung der neuen Zwischenfrequenz verwendet. Kombinationsfrequenzen mehr hoher Auftrag kaum benutzt.

Die Frequenzumwandlung in Radioempfängern erfolgt in den meisten Fällen so, dass beim Empfang von Signalen verschiedener Radiosender mit unterschiedlichen Frequenzen Schwingungen gleicher Zwischenfrequenz entstehen. Dies ermöglicht eine hohe Verstärkung und eine hohe Selektivität und bleibt über den gesamten Frequenzbereich der empfangenen Signale nahezu konstant. Darüber hinaus wird bei einer konstanten Zwischenfrequenz ein stabilerer Betrieb der Verstärkerstufen erreicht und sie sind viel einfacher aufgebaut als Stufen, die für einen Frequenzbereich ausgelegt sind.

In Funkempfangs- und Funkmessgeräten wird meist die Differenzfrequenz als Zwischenfrequenz verwendet, wobei die Hilfsfrequenz meist höher ist als die umzuwandelnde Signalfrequenz. Diese Beziehung zwischen den Frequenzen ist notwendig, wenn die Zwischenfrequenz höher sein muss als die Signalfrequenz.