Měniče kmitočtů


Poznámka: Komentář a doplňující informace jsou umístěny {v složených závorkách , vytištěny kurzívou a zmenšeným písmem}.


a) Směšovače kmitočtů:

SM - úvod:

Směšovač je elektronický obvod, do kterého se přivádějí dva signály s různým kmitočtem, oba se v něm „smíchají“ a výsledkem směšování je nový signál s kmitočtem, který je součtem nebo rozdílem kmitočtů obou původních signálů.

Směšování může být 2 druhu:

- aditivní s. (oba vstupní signály se přivedou na nelineární prvek (dioda, tranzistor, aj.), abychom z nich dostali složky součtové nebo rozdílové frekvence);

- multiplikativní s. (měněný vstupní signál se přivede na prvek (prvek se 2 samostatnými vstupy), jehož přenos se mění působením oscilátorového napětí, abychom na výstupu získali součtové nebo rozdílové složky frekvence)


SM - aditivní:

Aditivní směšovač (adice = součet) je směšovač, kde se oba vstupní signály přivedou na nelineární prvek (dioda, tranzistor, aj.), abychom nich dostali složky součtové nebo rozdílové frekvence. Aditivně směšovat dva signály lze jen na nelineárním členu (dioda, tranzistor (B-E), apod.), na kterém dochází k frekvenční transpozici (přesunutí) spektra.

Ze vstupního laděného obvodu se přijímá signál s kmitočtem fa a zavádí se na bází směšovače s tranzistorem T1. Na rozdíl od vf zesilovače řídí kolektorový proud směšovače také střídavé napětí s kmitočtem fos, jež dodává oscilátor s tranzistorem T2 - jde o zapojení směšovače s odděleným oscilátorem. Napětí oscilátoru lze přivádět podobně jako napětí přijímaného signálu také na bázi směšovače - směšovač se sériově (společně) přiváděnými signály. Lepšího oddělení oscilátoru od vstupního obvodu přijímače se však dosáhne tehdy, jestliže se napětí oscilátoru přivede na emitor směšovače - směšovač s oddělenými signály. V obou případech je kolektorový proud směšovače závislý na součtu (adici) napětí směšovaných signálů - aditivní směšovače.

V aditivním směšovači se musí výrazně uplatnit nelinearita směšovacího tranzistoru. Jinak by v jeho výstupním kolektorovém obvodu nebyla na dostatečné úrovní nová, zde žádoucí, tzv. mezifrekvenční proudová složka s kmitočtem rovným rozdílu, popř. součtu kmitočtů směšovaných signálů.

Výstup směšovače tvoří vždy selektivní obvod, který propouští jen požadovaný, zpravidla rozdílový, signál.

V praxi se k aditivnímu směšování nejčastěji používají tranzistory, a to v zapojení SE pro relativně nižší kmitočty nebo SB pro relativně vyšší kmitočty. K tranzistoru je pak zapojen obvykle ještě rezonanční obvod, který je naladěn zpravidla na rozdílový signál.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

V jednodušších přijímačích se používají měniče kmitočtu s jedním tranzistorem, který pracuje jako tzv. kmitající (samokmitající) směšovač. Je to v podstatě oscilátor, do něhož se přivádí signál ze vstupního obvodu přijímače (viz obr.).



Princip činnosti: Vstupní obvod (LC)1 obsahující feritovou anténu je přizpůsoben malé vstupní impedanci bipolárního tranzistoru vazebním vinutím L2. Kolektor je připojen přes mezifrekvenční rezonanční obvod (LC)6 na odbočku cívky oscilátoru L5. Zpětná vazba oscilátoru se uzavírá přes cívku L3 do emitoru tranzistoru. Oscilátor je tvořen prvky (LCR)5. Aby se omezilo pronikání oscilačního napětí do antény, odděluje se vstupní obvod LC neutralizačním můstkem (LCR)4 mezi bází a emitorem tranzistoru. Mezifrekvenční rezonanční obvod (LC)6 je zároveň výstupní selektivní obvod, který vybírá rozdílový signál.







SM - multiplikativní:

Multiplikativní směšovač je takový směšovač, kde se každý ze směšovaných signálů přivede na samostatnou řídící elektrodu směšovače (prvek se 2 samostatnými vstupy, např. hexoda, heptoda, oktoda, tetroda MOS, aj.) a výstupní proud směšovače závisí na součinu (multiplikaci) napětí směšovaných signálů. Na rozdíl od aditivních směšovačů, kde je požadována nelineární charakteristika směšovací součástky, může multiplikativní směšovač pracovat v lineárním režimu.

Při tomto směšování se musí první vstupní signál f1 a druhý vstupní signál f2 přivádět odděleně na samostatné řídící elektrody. U elektronkových přijímačů se k tomu využívaly vícemřížkové elektronky. U polovodičové techniky je nejvhodnější použití tranzistorů FET se dvěma řídícími elektrodami (tetroda MOS).


Principiální zapojení multiplikativního směšovače s tetrodou MOS je na následujícím obrázku A:



Ze vstupního obvodu (LC)1 se přijímaný signál přivádí na první řídící elektrodu směšovače - hradlo G1. Napětí oscilátoru ovládá výstupní proud směšovače prostřednictvím druhé řídící elektrody - hradlo G2. Každý ze směšovaných signálů je tedy přiveden na samostatnou řídící elektrodu směšovače. Výstupní signál se odebírá z rezonančního obvodu (LC)2 v kolektoru tranzistoru.

{Unipolární tranzistor se dvěma elektrodami (tetroda MOS) je součástka s obdobnou funkcí jakou má tranzistor MOS, ale se dvěma nezávislými řídícími elektrodami (hradly) G1 a G2. Struktura tranzistoru a schematická značka jsou na obr. B. Kanály N1 a N2 jsou vodivé a představují sériové zapojení. Vlastnosti: velmi malá zpětnovazební kapacita, výborné zpracování signálu v celém rozsahu zesílení, velmi malý šum kombinovaný s velkým ziskem. Použití: zesilovač s řízeným zesílením, směšovače, aj.}


b) Násobiče kmitočtů:

Násobič kmitočtů je elektrické zapojení, které zkresluje přiváděný sinusový signál o kmitočtu f a vybírá jeho n-tou harmonickou nf. Je tvořeno nelineárním prvkem a selektivním obvodem. Nelineární prvek představuje tranzistor pracující jako zesilovač ve třídě C, tj. pracovní bod je volený tak, aby docházelo ke značnému nelineárnímu zkreslení a k zdůraznění chtěného násobku vstupního kmitočtu f.

Přivedeme-li na vstup tohoto zesilovače sinusový signál s kmitočtem f, objeví se na výstupu řadu harmonických kmitů s kmitočty, které jsou celistvým násobkem původního kmitočtu, tj. 2f, 3f, 4f, atd. Na výstupu zesilovače je rezonanční obvod naladěný na některý násobek kmitočtu f, na něm se pak nakmitá signál s kmitočtem rovným násobku původního kmitočtu f.

Vlastnosti: Protože potlačení nežádoucích kmitočtů není dokonalé, bude provedení tím obtížnější, čím vyšší harmonická se má vybírat (hůře se konstruuje potřebný selektivní obvod). Násobič frekvence je účelné ve vysílači použít na nízké výkonové úrovni s násobitelem 2 nebo 3. Pro vyšší násobitele, tj. N > 4 je účinnost neúnosně malá!





dlabos.wz.cz