Радиоприёмные устройства

fC, так и с частотой f3. Канал на частоте f3, создающий при преобразовании также частоту fПР, называется симметричным, или зеркальным, каналом (fЗЕРК). Если помеха с этой частотой попадает в полосу пропускания преселектора, то в ПрЧ появляется составляющая с частотой ¦fЗЕРК - fГ¦= fПР, т.е. точно такой же, какую образует полезный сигнал. В результате происходит наложение спектров полезного сигнала и помехи, и их частотная фильтрация становится невозможной.

В случае нижней настройки гетеродина (fГ < fC) полезный сигнал и зеркальная помеха на частотной оси относительно частоты гетеродина меняются местами, что показано на рис.2.6:

Рис.2.6. Возникновение зеркальных каналов приёма при различных

настройках частоты гетеродина

Таким образом, зеркальным называется побочный канал приёма радиосигналов, отличающийся по частоте от частоты настройки РПрУ на удвоенное значение промежуточной частоты (рис2.6).

Подавить зеркальный канал можно только в преселекторе двумя способами:

Повышение избирательных свойств преселектора путём создания сложных избирательных систем и повышения их добротности.

Увеличение значения промежуточной частоты, что позволяет «отодвинуть» частоту зеркального канала.

Не менее опасным в смысле создания помех радиоприёму является канал приёма на промежуточной частоте. На рис.2.5 этот канал на частотной оси обозначен как f1 = fПР. В этом случае помеха на промежуточной частоте проходит в тракт УПЧ и усиливается так же, как и полезный сигнал. Основной способ борьбы с такой помехой - включение в состав ВЦ режекторного фильтра (фильтра-пробки), настроенного на частоту fПР, и повышение избирательности преселектора.

В супергетеродинном РПрУ существуют также побочные каналы приёма, связанные с преобразованием на гармониках гетеродина 2fГ, 3fГ, … Вокруг этих гармоник могут располагаться помехи с частотами 2fГ ± fПР, 3fГ ± fПР и т. д., что показано на рис 2.5. Основными мерами по ослаблению побочных каналов приёма этого вида являются снижение уровня гармоник гетеродина, повышение линейности ВАХ преселектора и выбор соответствующего режима работы смесителя.

РПрУ с двойным преобразованием частоты

Как уже было сказано, одним из способов повышения избирательности по зеркальному каналу является увеличение промежуточной частоты. Однако из курса «Теоретических основ радиотехники» известно, что полоса пропускания (П) резонансного контура определяется из выражения:

f0

П = ---,

Q

где f0 - резонансная частота колебательного контура;

Q - добротность колебательного контура.

Из этого выражения видно, что повышение f0, (т.е. fПР) может привести к недопустимому расширению полосы пропускания УПЧ, а вместе с этим к снижению избирательности по соседнему каналу. Таким образом, требования высокой избирательности супергетеродинного приёмника одновременно по зеркальному и соседнему каналам противоречат друг другу. В тех случаях, когда разумный компромисс найти не удаётся, применяют двойное преобразование частоты.

Приёмник с двойным преобразованием частоты имеет в своём составе два преобразователя частоты и два канала УПЧ. Структурная схема РПрУ с двойным преобразованием частоты показана на рис.2.7:

Рис.2.7. Структурная схема РПрУ с двойным преобразованием частоты

В таких приёмниках первая промежуточная частота выбирается возможно более высокой для обеспечения высокой избирательности преселектора по зеркальному каналу, а вторая промежуточная частота - достаточно низкой для обеспечения необходимой полосы пропускания и избирательности по соседнему каналу. Основное усиление сигнала происходит в тракте УПЧ2.

При высоких значениях частоты радиосигнала на качество радиоприёма может оказывать влияние нестабильность первого гетеродина. Уменьшить влияние нестабильности частоты первого гетеродина можно исполнением гетеродина в виде синтезатора частоты (СЧ) с заданным шагом перестройки.

Синтезатор частоты представляет собой устройство для формирования гармонических колебаний с заданными частотами из колебаний одного или нескольких опорных генераторов. Гетеродин в этом случае делают неперестраиваемым и стабилизируют его кварцем. При этом плавную настройку на частоту принимаемого сигнала осуществляют перестройкой контуров УПЧ1 и гетеродином Г2 (рис.2.7). Так как частота Г2 значительно меньше частоты Г1, то и влияние его нестабильности на работу РПрУ также меньше.

РПрУ с двойным преобразованием частоты применяют в диапазоне СВЧ (на частотах свыше 10 ГГц). В этом диапазоне работают спутниковые ТВ-системы и некоторые РЛС.

Контрольные вопросы

Объясните, что понимают под термином «линейный тракт приёма».

Начертите структурную схему приёмника прямого усиления и объясните назначение его функциональных узлов. Перечислите недостатки этого приёмника.

Объясните, почему приёмник прямого усиления имеет низкую чувствительность и избирательность.

Начертите структурную схему РПрУ супергетеродинного типа и поясните назначение его функциональных узлов.

Перечислите достоинства супергетеродинного приёмника и объясните, чем они достигаются.

Перечислите недостатки супергетеродинного приёмника и объясните, чем они вызваны.

Объясните, какие преимущества даёт преобразование частоты в супергетеродинном приёмнике.

Объясните причины появления побочных каналов приёма в супергетеродинном РПрУ. Покажите на частотной оси побочные каналы приёма и объясните, чем они опасны.

Какие цепи супергетеродинного приёмника осуществляют защиту от помех зеркального канала, соседнего канала и от помехи на промежуточной частоте? Каким способом осуществляется эта защита?

В каких случаях переходят к супергетеродинному приёму с двойным преобразованием частоты?

Объясните, какими способами можно осуществить подавление помехи по зеркальному каналу.

Начертите структурную схему супергетеродинного приёмника с двойным преобразованием частоты и объясните принцип его работы. Поясните назначение функциональных узлов этого приёмника.

Глава 3. Входные цепи радиоприёмника

3.1 Назначение и классификация входных цепей

Входной цепью радиоприёмника называют часть РПрУ, связывающую антенну (антенно-фидерную систему) с входом первого каскада, которым может быть УРЧ, ПрЧ или детектор. ВЦ предназначена для предварительного выделения принимаемого сигнала из всей совокупности колебаний, поступающих в антенну, и для передачи полезного сигнала к входу первого каскада усиления с наименьшими потерями и искажениями. ВЦ осуществляет предварительную фильтрацию помех на частотах побочных каналов приёма, а также интенсивных по уровню помех.

В зависимости от вида антенны входные цепи классифицируют на ВЦ, работающие с ненастроенными и настроенными антеннами.

По диапазону волн различают ВЦ километрового и метрового диапазонов, в которых используются колебательные контуры с сосредоточенными параметрами. ВЦ дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов строятся на коаксиальных, полосковых, микрополосковых линиях и объёмных резонаторах.

По количеству избирательных элементов ВЦ делятся на одно-, двух- и многоконтурные. Наибольшее распространение получили одноконтурные ВЦ, особенно в приёмниках с переменной настройкой. Двух- и многоконтурные ВЦ применяются лишь при высоких требованиях к избирательности приёмника.

По способу связи с антенной и нагрузкой входные цепи подразделяются на ВЦ с непосредственной, автотрансформаторной, трансформаторной, емкостной и комбинированной связью.

Приведём некоторые часто встречающиеся схемы одноконтурных ВЦ.

На рис.3.1 показаны схемы на биполярном и полевом транзисторах с трансформаторной связью между контуром LКCК и антенной.

Рис.3.1. Схемы ВЦ с трансформаторной связью контура с антенной

В схемах рис.3.2 использована ёмкостная связь входного контура с антенной.

Рис.3.2. Схемы ВЦ с ёмкостной связью контура с антенной

В схемах 3.3 показана связь ВЦ с антенным фидером через автотрансформатор.

Рис.3.3. Схемы ВЦ с автотрансформаторной связью с антенным фидером

Подключение входного контура к усилительному элементу (УЭ) может быть полным или частичным в зависимости от входного сопротивления УЭ. Имеющий малое входное сопротивление БТ обычно подключается частично, у ПТ возможно полное включение.

На рис 3.4 приведена одна из наиболее распространённых схем двухконтурной ВЦ:

Рис.3.4. Схема двухконтурной ВЦ

Здесь связь первого контура с антенной - трансформаторная. Связь между контурами - внутриемкостная через конденсатор ССВ.1 и внешнеемкостная через ССВ.2. Двухконтурная ВЦ позволяет получить АЧХ, более близкую к прямоугольной, т.е. повысить избирательность.

3.2 Характеристики входных цепей

Основными электрическими характеристиками ВЦ являются:

коэффициент передачи напряжения, который определяется отношением напряжения сигнала на входе первого УЭ приёмника (UВХ) к ЭДС в антенне ЕА: kВЦ = UВХ / EА;

полоса пропускания - ширина области частот с допустимой неравномерностью коэффициента передачи;

избирательность, характеризующую уменьшение коэффициента передачи напряжения при заданной частотной расстройке К(f) по сравнению с резонансным значением К0. Входная цепь вместе с УРЧ обеспечивает заданную избирательность приёмника по зеркальному каналу и по каналу промежуточной частоты, а также общую предварительную фильтрацию помех;

перекрытие заданного диапазона частот. ВЦ должна обеспечивать возможность настройки на любую частоту заданного диапазона приёмника, и при этом её показатели (коэффициент передачи, полоса пропускания, избирательность и т.п.) не должны заметно изменяться. Диапазон рабочих частот характеризуется (см.§1.2) коэффициентом перекрытия диапазона kД;

Постоянство параметров ВЦ при изменении параметров антенны и УЭ. Это важно при работе с ненастроенными антеннами, которые вносят в ВЦ активное и реактивное сопротивления. Вносимое активное сопротивление увеличивает потери ВЦ, что приводит к расширению полосы пропускания и ухудшению избирательности. Вносимое реактивное сопротивление приводит к изменению настройки ВЦ.

Принцип действия ВЦ поясняется следующим образом.

Принятый антенной радиосигнал поступает на первый каскад усиления УРЧ. Для того чтобы на вход каскада поступил максимальный по амплитуде сигнал, необходимо согласовать сопротивление антенны и входное сопротивление каскада. Понятие согласования означает создание таких условий, когда сопротивления предыдущего и последующего устройства становятся равными (или почти равными). Только при этом условии электрический сигнал распространяется от каскада к каскаду без потерь мощности. В данном случае ВЦ играет роль согласующего высокочастотного трансформатора сопротивления. Поскольку в антенне наводятся ЭДС не только сигнала принимаемой станции, но и сигналы от всех других станций, представляющих помеху, ВЦ должна выделить и передать на вход первого каскада УРЧ максимальную мощность полезного сигнала. Для этого ВЦ настраивается на частоту принимаемого сигнала и поэтому представляет собой цепь, содержащую один или несколько колебательных контуров. Таким образом, входная цепь выполняет одновременно две функции:

согласование сопротивления антенны и входного сопротивления первого каскада УРЧ;

осуществление предварительной частотной избирательности приёмника.

В соответствии со сказанным входную цепь можно представить в виде структурной схемы, изображённой на рис.3.5:

Рис.3.5. Структурная схема входной цепи

Входная цепь является пассивной линейной системой, так как не содержит источников энергии и усилительных элементов. Радиосигнал вместе с помехами поступает на входную цепь через элемент связи входного контура с антенной I и поступает на избирательную систему II. Избирательная система выделяет по частотному признаку полезный радиосигнал из помех. Затем радиосигнал через элемент связи III входного контура с нагрузкой подаётся на вход первого каскада УРЧ. Элемент связи I в зависимости от условий работы осуществляет согласование антенно-фидерной системы с входом приёмника, а элемент связи III при необходимости используется для согласования резонансного сопротивления контура с входным сопротивлением усилительного каскада. При согласовании на вход первого каскада подводится наибольшая возможная мощность сигнала.

В качестве примера на рис.3.6 приведена одна из возможных схем входной цепи.

Рис.3.6. Вариант построения принципиальной схемы входной цепи

Здесь элементом связи I являются трансформатор, состоящий из катушки связи LСВ и катушки контура L; избирательная система - контур LC; второй элемент связи - автотрансформатор LL1, нагруженный на входное сопротивление RВХ и ёмкость CВХ первого каскада.

3.3 Приёмные антенны и их параметры

Антенна РПрУ оказывает значительное влияние на свойства входной

цепи. В зависимости от назначения приёмника и диапазона волн принимаемого сигнала разработаны и используются антенны самых разных конструкций. Так, в диапазонах километровых, гектометровых и декаметровых волн обычно используются ненастроенные антенны в виде вертикального провода (штыревые антенны), а также антенны Г- и Т-образной формы. В бытовых стационарных и малогабаритных переносных приёмниках широкое применение находят магнитные (ферритовые или рамочные) антенны. В профессиональных приёмниках метровых и дециметровых волн, а также в

ТВ-приёмниках используются вибраторные антенны типа «волновой канал», логопериодические антенны, сложные «антенные решётки» и др. В диапазонах сантиметровых и миллиметровых волн используются параболические антенны, а также фазированные антенные решётки (ФАР), находящие применение в спутниковом телевидении и радиолокации.

Входные цепи с наружной антенной и колебательным контуром обычно представляют в виде эквивалентных схем. Сопротивление ненастроенной антенны зависит от частоты сложным образом, так как антенна представляет собой цепь с распределёнными параметрами. В сравнительно узких интервалах частот можно использовать относительно простые эквиваленты реальных антенн. Если размеры антенны невелики по сравнению с длиной волны, то эквивалентная схема антенны может быть представлена в виде последовательного соединения индуктивности LА, ёмкости CА и активного сопротивления RА:

Рис. 3.7. Эквивалентная схема антенны длинноволнового диапазона

(километровые и гектометровые волны)

В области очень низких частот, когда щLА << 1/щCА, можно пренебречь индуктивностью и тогда эквивалентная схема антенны будет

содержать только ёмкость СА и активное сопротивление RA (рис.3.8.)

Рис.3.8. Эквивалентная схема антенны мириаметровых волн

(диапазон ОНЧ)

В диапазоне декаметровых волн реактивное сопротивление ненастроенных антенн может иметь как ёмкостный, так и индуктивный характер. В диапазоне метровых и более коротких волн используют антенны, настроенные на среднюю частоту диапазона, на которой антенна обладает активным сопротивлением RА. Если это сопротивление равно волновому сопротивлению фидера сА, то антенна присоединяется к фидеру непосредственно, в других случаях - через согласующее устройство. В метровом и низкочастотной части дециметрового диапазона антенны, как правило, конструктивно выполняются в виде «волнового канала». Эквивалентная схема антенны типа «волновой канал» показана на рис.3.9.

Рис.3.9. Эквивалентная схема вибраторной антенны

типа «волновой канал»

3.4 Электронная настройка входных цепей

В современных диапазонных РПрУ настройку ВЦ на заданную частоту сигнала f0 осуществляют электронными методами, основанными на управлении по постоянному напряжению режимом нелинейных реактивных элементов. Наибольшее распространение получили схемы перестройки частоты с варикапами. Варикап позволяет изменять величину ёмкости контура примерно в 2…5 раз.

Варикап - это полупроводниковый диод, в котором используется зависимость ёмкости р-n - перехода от величины обратного напряжения. Ёмкость запертого р-n - перехода слабо зависит от температуры и не зависит от частоты (вплоть до миллиметрового диапазона). Кроме того, варикап имеет низкий уровень собственных шумов, что очень важно для приёмника.

Достоинства электронного способа настройки РПрУ варикапом:

высокая скорость перестройки;

отсутствие механических контактов в цепях контура;

высокая устойчивость к изменениям температуры и влажности;

высокая механическая прочность;

отсутствие микрофонного эффекта;

возможность достижения высокой избирательности преселектора посредством применения необходимого числа синхронно перестраиваемых контуров;

возможность реализации необходимого закона изменения настройки;

введение систем запоминания кодов предварительных настроек, автопоиска, программного управления частотой настройки приёмника без применения сложных и громоздких механических устройств;

простота реализации дистанционного управления настройкой.

Схемы включения варикапов в колебательный контур с ручной настройкой приведены на рис.3.10:

Рис.3.10. Включение варикапов в цепи колебательных контуров РПрУ

Напряжение управления UУПР поступает от стабилизированного источника питания через делитель напряжения RРЕГ со скользящим контактом. Резистор R нужен для уменьшения шунтирующего действия на контур цепи управления настройкой РПрУ. Его сопротивление выбирают больше резонансного сопротивления контура. Конденсатор СБЛ (рис.3.10,а) блокирует цепь управления варикапом для токов, частота которых лежит в полосе пропускания контура.

Недостатком варикапов является нелинейность их вольтамперных характеристик при больших уровнях сигналов и помех. С ростом уровня высокочастотных колебаний ёмкость варикапа возрастает, что приводит к изменению частоты настройки контура и его коэффициента передачи. Уход частоты настройки контуров приводит к нарушению сопряжения контуров преселектора и гетеродина, а также к возникновению паразитной амплитудной модуляции при приёме ЧМ-сигнала. При достаточно мощной помехе возникают перекрёстные искажения, ухудшающие избирательность приёмника.

Ослабить нелинейные эффекты можно, применяя балансные (двухтактные) схемы с последовательным встречным включением двух варикапов в сигнальную цепь (рис.3.10,б). При этом приращения ёмкостей р-n - переходов варикапов при воздействии сигнала будут иметь противоположные знаки и изменение ёмкости контура будет незначительным. Однако общая ёмкость при последовательном включении двух варикапов будет в два раза меньше, чем в схеме, приведенной на рис.3.10,а.

3.5 Фильтры помех во входных цепях

Для дополнительного подавления помех и сигналов, поступающих в антенну по побочным каналам приёма на промежуточной частоте fПР или на любой другой фиксированной частоте fФ, в РПрУ применяют режекторные фильтры (рис.3.11).

а)

б)

Рис.3.11. Схемы включения режекторных фильтров во входную цепь

В схеме на рис.3.11,а, селекция помех с частотой fФ осуществляется с помощью параллельного LФ1CФ1 и последовательного LФ2CФ2 колебательных контуров. Контур LФ1CФ1 играет роль «фильтра-пробки». Большое сопротивление параллельного контура LФ1CФ1 и очень малое сопротивление последовательного контура LФ2CФ2 на резонансной частоте fФ предотвращают попадание помехи на этой частоте на вход первого каскада усиления.

Более эффективное подавление помех обеспечивает схема, показанная на рис.3.11,б. Ёмкости конденсаторов СФ1 и СФ2 выбираются равными:

СФ1 = СФ2 = СФ. Контур настроен на частоту

1

fф = ----

2р

Напряжение колебаний с частотой fФ на входе ВЦ равно нулю. Это объясняется тем, что на резисторе RФ сигнал, поступающий от антенны через ёмкость СФ1, компенсируется сигналом, поступающим через ёмкость СФ2 и сдвинутым на 180°.

3.6 Входные цепи при работе с настроенными антеннами

Настроенные антенны применяются, как правило, при приёме на метровых и более коротких волнах, а также при профессиональном приёме на декаметровых волнах. В этих случаях обычно предъявляются высокие требования к чувствительности приёмника, которая ограничена его собственными шумами, поэтому важно обеспечить наилучшую передачу сигнала от антенны к входу УРЧ. Коэффициент передачи имеет максимальное значение при согласовании антенны с фидером, а фидера - с входом приёмника. При этом в фидере устанавливается режим бегущей волны, что необходимо также для предотвращения искажений сигнала, вызванных отражениями при большой длине фидера.

Возможны различные схемы согласования фидера с входом приёмника: трансформаторная, автотрансформаторная, с емкостным делителем. При использовании экранированного фидера все схемы согласования практически равноценны.

Схема с трансформаторным согласованием показана на рис.3.12:

Рис.3.12. Входная цепь с трансформаторным согласованием

Эта схема применяется как при симметричном, так и при несимметричном (коаксиальном) фидере. Особенно большое распространение она получила при использовании симметричного фидера, поскольку позволяет сделать вход приёмника симметричным, что необходимо для устранения антенного эффекта неэкранированного фидера. Устранение антенного эффекта достигается за счёт применения электростатического экрана между катушкой связи и контурной катушкой.

Схема с автотрансформаторным согласованием изображена на рис.3.3. Такая схема используется при несимметричном фидере. Согласование достигается выбором точки подключения фидера к входному контуру.

Схема с ёмкостным делителем (рис.3.13) используется при несимметричном фидере.

Рис.3.13. Схема с ёмкостным делителем

В этой схеме полная ёмкость контура определяется последовательным соединением составляющих делителя С1 и С2, поэтому результирующее значение меньше, чем в контурах, где ёмкости включены параллельно и суммируются. Достоинством схемы является возможность использования её на более высоких частотах благодаря уменьшению ёмкости С контура.

3.7 Входные цепи при работе с ненастроенными антеннами

Ненастроенные антенны широко используются в приёмниках диапазонов низких, средних и высоких частот. Ненастроенные антенны обладают комплексным сопротивлением, поэтому они вносят потери и расстройку во входной контур. Эта расстройка для различных антенн разная и не может быть скомпенсирована при заводской регулировке приёмника. Поэтому связь входного контура с антенной выбирают слабой из условия допустимой расстройки контура. Это обеспечивает возможность работы от антенн, имеющих большой разброс параметров. При слабой связи из антенны в контур вносится небольшое дополнительное затухание (обычно не более 10…20 % собственного), что позволяет сохранить избирательные свойства ВЦ. Коэффициент передачи ВЦ при слабой связи получается малым. Однако с этим приходится мириться, тем более что сильные радиопомехи в указанных диапазонах волн не позволяют принимать слабые сигналы.

В рассматриваемых приёмниках первым усилительным элементом обычно является биполярный или полевой транзистор. Подключение БТ к ВЦ обычно делают неполным (частичным), чтобы не ухудшилась избирательность контура из-за малого входного сопротивления транзистора. Неполное включение достигается с помощью трансформатора, автотрансформатора или емкостного делителя. Большое входное сопротивление ПТ позволяет выполнить полное подключение к нему контура ВЦ.

Примерами схем, применяемых для работы с ненастроенными антеннами, могут служить схемы ВЦ с трансформаторной связью (рис.3.1), ВЦ с ёмкостной связью (рис.3.2) их модификации. Применяются и более сложные схемы, например, ВЦ с полосовым фильтром, когда необходимо получить форму резонансной кривой, близкую к прямоугольной, т.е. обеспечить высокую избирательность и одновременно хорошую равномерность передачи в заданной полосе пропускания.

Перестройка контуров ПФ по диапазону сопровождается изменением коэффициента передачи и полосы пропускания. Чтобы эти показатели изменялись не слишком резко, выбирают такую схему связи между контурами ПФ, при которой с увеличением частоты коэффициент связи уменьшается, а полоса пропускания остаётся почти неизменной. Для этого используют комбинированную связь между контурами - внутреннюю и внешнюю емкостную или внутреннюю емкостную и трансформаторную. На рис 3.4 внутренняя ёмкостная связь создаётся конденсатором ССВ.1, а внешняя - конденсатором ССВ.2. Связь первого контура фильтра с антенной выполняют таким же образом, как и в одноконтурных схемах.

Контрольные вопросы

Объясните назначение входной цепи РПрУ и покажите её место в структурной схеме приёмника.

Перечислите основные характеристики ВЦ и дайте им пояснения;

По каким признакам классифицируются входные цепи?

Дайте определение настроенной и ненастроенной антенны. Каким образом они влияют на электрические свойства входных цепей?

Начертите (желательно по памяти) структурную схему входной цепи и объясните назначение её элементов;

Объясните принцип электронной настройки входных цепей. В чём преимущества электронной настройки ВЦ перед настройкой механической?

Для чего во входных цепях устанавливаются фильтры помех? Дайте объяснение принципа работы таких фильтров.

Объясните, почему при работе с ненастроенными антеннами связь с ними у входной цепи должна быть слабой?

Объясните, почему при полевом транзисторе подключение контура ВЦ к первому каскаду УРЧ выполняется полным, а при биполярном транзисторе частичным (неполным)?

Какой вид частотной избирательности приёмника обеспечивает входная цепь? Каким образом обеспечивается этот вид избирательности?

Глава 4. Усилители радиочастоты

4.1 Назначение и классификация УРЧ

Усилителями радиочастоты называются каскады РПрУ, в которых усиление сигнала происходит на его несущей радиочастоте. Эти каскады располагаются перед преобразователем частоты (ПрЧ) в супергетеродинном приёмнике или перед детектором в приёмнике прямого усиления.

Усилитель радиочастоты решает следующие задачи:

Повышает чувствительность РПрУ, ограниченную шумами, за счёт усиления радиосигнала до смесителя, имеющего большой уровень собственных шумов;

Обеспечивает избирательность по побочным каналам приёма;

Обеспечивает предварительную избирательность на малых уровнях входного сигнала и помехи, при которых ещё не проявляются нелинейные свойства УЭ;

Предотвращает паразитное излучение сигнала гетеродина через

антенну;

Предотвращает перегрузку смесителя при приёме мощных сигналов и помех за счёт введения ограничения усиления с помощью системы автоматической регулировки усиления (АРУ).

В РПрУ диапазонов ДВ, СВ и КВ основным назначением УРЧ является обеспечение требуемой избирательности по зеркальному каналу и необходимого усиления. В диапазонах МВ и ДМВ усилитель радиочастоты обеспечивает высокую чувствительность приёмника.

УРЧ классифицируются по следующим признакам:

По типу используемого усилительного элемента:

- УРЧ на невзаимных УЭ, имеющие раздельные входы и выходы

(БТ, ПТ, ИМС);

- УРЧ на двухполюсных УЭ, входы и выходы которых совпадают

(туннельные и параметрические диоды).

По способу включения УЭ:

- схемы с ОЭ и ОБ для биполярных транзисторов;

- схемы с ОИ и ОЗ для полевых транзисторов;

- схемы с ОК и ОС для электронных ламп.

По виду нагрузки:

- резонансную (колебательный контур или система контуров);

- частотно- избирательную апериодическую (система RC-фильтров).

По способу связи контура с УЭ и нагрузкой:

- с непосредственной связью;

- с трансформаторной связью;

- с автотрансформаторной связью;

- с ёмкостной связью;

- с комбинированной связью.

По виду настройки:

- с настройкой на фиксированную частоту;

- с перестройкой в пределах заданного диапазона.

По частотному диапазону различают УРЧ умеренно высоких и метровых волн, в которых используют одиночные резонансные контуры с сосредоточенными параметрами, и УРЧ СВЧ, где применяются коаксиальные, полосковые, микрополосковые линии и объёмные резонаторы.

4.2 Характеристики и параметры УРЧ

Требования к УРЧ по ряду параметров аналогичны требованиям, предъявляемым к входным цепям:

Подавление зеркальной помехи, а также помех на промежуточной и комбинационных частотах;

Обеспечение необходимого коэффициента усиления;

Перекрытие заданного диапазона рабочих частот;

Обеспечение установленной неравномерности АЧХ в заданной полосе пропускания.

Основными параметрами УРЧ являются:

Резонансный коэффициент усиления по напряжению - отношение напряжения в нагрузке (на входе следующего каскада) к входному напряжению полезного сигнала на резонансной частоте настройки:

К0 = UВЫХ / UВХ;

Коэффициент усиления УРЧ по напряжению выбирается из противоречивых требований: он должен быть по возможности большим для уменьшения влияния шумов смесителя на общий уровень шумов РПрУ и одновременно его надо уменьшать для снижения уровня помех, попадающих в смеситель и вызывающих перекрёстные (интермодуляционные) искажения. Обычно выбирают К0 ? 20…30 дБ.

Частотная избирательность у определяется избирательностью резонансной системы, входящей в её состав. Количественно избирательность у характеризуется числом, показывающим, во сколько раз уменьшится коэффициент усиления КДf по сравнению с резонансным коэффициентом усиления К0 при заданной расстройке Дf:

у = К0 / КДf

Избирательность многокаскадного УРЧ равна произведению избирательностей отдельных каскадов:

уУ = у1·у2?….?уn, или уУ(дБ) = 20lgуУ.

4.3 Практические схемы усилителей радиочастоты

В качестве УЭ наиболее широко применяются биполярные и полевые транзисторы. В приёмниках СВЧ наряду с транзисторами применяются лампы бегущей волны (ЛБВ), маячковые лампы и др.

УРЧ с двойной автотрансформаторной связью контура.

Эти УРЧ применяются в области умеренно высоких частот (3… 300 МГц).

Схема УРЧ на БТ с ОЭ показана на рис. 4.1.

Рис.4.1. Схема УРЧ на БТ с ОЭ с двойной автотрансформаторной связью

Эта схема позволяет получить наибольшее усиление мощности сигнала.

В качестве УЭ обычно используются высокочастотные кремниевые транзисторы, которые более стабильны и экономичны при повышенных рабочих температурах, нежели германиевые. Избирательным элементом УРЧ служит контур LКCК. Конденсатором СК осуществляется настройка контура на заданную частоту диапазона. Конденсатор СП включён в цепь для подстройки контура на верхнюю граничную частоту f0 МАКС. На нижнюю частоту f0 МИН диапазона контур настраивается с помощью ферромагнитного сердечника катушки LК.

Резисторы Rб1 и Rб2 составляют делитель напряжения для подачи смещения на базы транзисторов VT1 и VT2 от источника коллекторного питания ЕК. В схеме использована температурная стабилизация положения рабочей точки на ВАХ транзистора за счёт ООС по постоянному току через резистор RЭ в цепи эмиттера. Конденсатор СЭ блокирует резистор по высокой частоте, поэтому ООС на частотах усиливаемых колебаний отсутствует, что обеспечивает получение высокого коэффициента усиления каскада УРЧ.

Цепочка RФCФ является развязывающим фильтром. При отсутствии этого фильтра переменные составляющие тока коллектора транзистора протекают через источник питания ЕК и создают на его внутреннем сопротивлении переменное напряжение, изменяющееся с частотой сигнала. Это напряжение может в некоторых случаях явиться причиной возникновения положительной обратной связи (ПОС) внутри каскада или между каскадами, так как оно может подаваться на вход УЭ через цепочку Rб1Rб2. Это может привести к неустойчивой работе или даже самовозбуждению УРЧ. При включении фильтра RФСФ переменная составляющая тока коллектора через конденсатор СФ замыкается на корпус, минуя источник питания ЕК, и нежелательная межкаскадная ОС при этом устраняется. Сопротивление резистора RФ выбирается таким, чтобы падение постоянного напряжения на нём не превышало

0,5 …1 В. Ёмкость конденсатора СФ выбирается так, чтобы его реактивное сопротивление для токов высокой частоты было в 10…20 раз больше величины RФ. Кроме того, ёмкость СФ должна быть не менее чем в 10…20 раз больше полной ёмкости контура усилителя.

Конденсатор СР1 осуществляет развязку ВЦ и УРЧ по постоянному току. Разделительный конденсатор СР2 исключает протекание через контурную катушку LK постоянного тока базового делителя следующего каскада.

Особенностью этой схемы УРЧ является частичное подключение контура как к входу, так и к выходу транзистора, что обусловлено требованиями оптимального согласования выходного сопротивления первого каскада УРЧ и входного сопротивления следующего каскада.

Высокие требования к линейности радиотракта РПрУ при малом коэффициенте шума обусловили широкое применение в схемах УРЧ полевых транзисторов. При использовании ПТ наибольшее распространение получила схема УРЧ с ОИ (рис.4.2):

Рис.4.2. Схема УРЧ на ПТ с ОИ с автотрансформаторной связью

ПТ по сравнению с БТ обладает более высоким входным сопротивлением, малой проходной ёмкостью, меньшим уровнем собственных шумов, обеспечивает малый уровень нелинейных искажений, высокое быстродействие и более высокую термостабильность. Резистор RИ служит для создания напряжения смещения на затворе и для термостабилизации тока стока. Резистор RЗ является сопротивлением утечки в цепи затвора, его величина выбирается порядка 1 Мом. Для УРЧ на ПТ применяют полное включение контура в цепь затвора следующего каскада. Исходя из соображений устойчивости, полное включение колебательного контура в цепь стока обычно не делается.

На частотах выше 40 МГц в УРЧ на БТ применяется схема включения с ОБ (рис.4.3).

Рис.4.3. Схема УРЧ на транзисторе с ОБ с двойной автотранс-

форматорной связью

Включение контура в выходную цепь транзистора делается полным. Особенность этой схемы состоит в том, что вся переменная составляющая тока коллектора протекает по цепи предыдущего каскада через контур

LК.ВЦCВЦCП.ВЦ, вследствие чего образуется полноценная ООС. Это существенно повышает устойчивость работы УРЧ и снижению коэффициента шума приёмника.

4.4 УРЧ с электронной настройкой

На рис. 4.4 приведена схема УРЧ с электронной настройкой с помощью варикапов VD1 и VD2, ёмкость которых определяется управляющим напряжением смещения. Варикапы включены встречно-последовательно для уменьшения нелинейности их характеристик и предотвращения паразитной модуляции.



Рис.4.4. Схема УРЧ с электронной настройкой

УРЧ с трансформаторной связью контура с транзистором

Эта схема приведена на рис.4.5.

Рис.4.5. Схема УРЧ на БТ с трансформаторной связью

Здесь все элементы выполняют те же функции, что и в предыдущих схемах УРЧ. Для повышения равномерности усиления в диапазоне в схему могут быть введены дополнительные конденсаторы СДОП и ССВ. Достоинствами схемы с трансформаторным включением является возможность выбора за счёт коэффициента трансформации оптимального согласования входного и выходного сопротивлений соседних каскадов, а также их полная развязка по постоянному току.

Каскодные схемы УРЧ

Каскодными называются усилители, в которых первый каскад включён по схеме с ОЭ (ОИ - для ПТ), а второй - по схеме с ОБ (ОЗ - для ПТ). Упрощённая схема каскодного усилителя показана на рис. 4.6:

Рис.4.6. Упрощённая схема каскодного усилителя на БТ

Как видно из рис.4.6, первый транзистор включён по схеме с ОЭ, а второй - по схеме с ОБ, нагрузка включена в коллекторную цепь второго транзистора. При каскодном соединении транзисторов усилитель на входе приобретает свойства каскада с ОЭ, а на выходе - с ОБ. Входное сопротивление каскодного усилителя соответствует входному сопротивлению каскада с ОЭ, а выходное - каскаду с ОБ и имеет довольно большую величину (сотни кОм). Большое выходное сопротивление каскодного усилителя позволяет осуществлять полную связь контура с коллекторной цепью и тем самым реализовать большое устойчивое усиление каскада.

Схема каскодногоУРЧ на БТ показана на рис.4.7.

Рис. 4.7. Схема каскодного УРЧ на биполярных транзисторах

Транзистор первого каскада включён по схеме с ОЭ, что обеспечивает достаточно высокое входное сопротивление усилителя и большое усиление радиосигнала по мощности. Нагрузкой коллекторной цепи VT1 служит малое входное сопротивление второго каскада каскодного усилителя, выполненного по схеме с ОБ. Второй каскад обеспечивает большое усиление сигнала по напряжению. В целом же каскодные УРЧ при достаточно большом усилении сигнала обеспечивают хорошую устойчивость работы на высоких частотах при малом коэффициенте шума. Поэтому они нашли широкое применение в РПрУ метрового диапазона.

Каскодный УРЧ, выполненный на ПТ, изображён на рис.4.8:

Рис.4.8. Схема каскодного УРЧ на полевых транзисторах

Транзистор первого каскада включён по схеме с общим истоком, второго - по схеме с общим затвором. По постоянному току оба транзистора включены последовательно, что обеспечивает глубокую ООС и, следовательно, высокий коэффициент устойчивого усиления на высоких частотах.

3.7 УРЧ на интегральных микросхемах

Микросхемы, которые используются в каскадах УРЧ, разделяются на полупроводниковые (серии 118, 174, 175) и гибридные (серии 224, 228, 435).

В полупроводниковых ИМС все элементы и межэлементные соединения выполняются в объёме и на поверхности полупроводника. Гибридные ИМС включают в себя, помимо полупроводниковых, различные дискретные элементы - конденсаторы, резисторы и пр.

Верхний предел полупроводниковых ИМС по частоте часто не превышает 100…200 МГц. Кроме того, они уступают по шумовым свойствам гибридным ИМС и, тем более, малошумящим транзисторам. По этим причинам УРЧ и МШУ (малошумящие усилители) строят на гибридных ИМС, на микросборках, используя бескорпусные транзисторы, а также транзисторные сборки.

На рис.4.9 показана схема каскада УРЧ на гибридной микросхеме типа 228УВ3:

Рис.4.9. Схема УРЧ на микросхеме типа 228УВ3

Здесь применено каскодное включение двух транзисторов по схеме

ОЭ - ОБ. Питание транзисторов осуществляется последовательно. При этом требуется вдвое большее напряжение источника питания, чем для усилительного каскада на одном транзисторе.

Транзисторы VT1 и VT2 можно рассматривать как один элемент, обладающий следующими свойствами:

малой внутренней обратной связью (примерно на два порядка ниже, чем в УРЧ на БТ с ОЭ), что позволяет получить высокий коэффициент устойчивого усиления;

коэффициент усиления по напряжению равен коэффициенту усиления по напряжению второго каскада;

коэффициент усиления по мощности равен коэффициенту усиления по мощности первого каскада.

коэффициент шума равен коэффициенту шума первого каскада;

В более поздних вариантах схемы УРЧ содержат от двух до четырёх транзисторов, предназначенных для усиления сигнала. Между транзисторами не ставятся согласующие звенья и избирательные цепи. Такие схемотехнические решения позволяют существенно повысить эффективность использования одной микросхемы и тем самым уменьшить габариты РПрУ, повысить показатели экономичности и надёжности. Помимо усилительных элементов в микросхемах часто применяются вспомогательные транзисторы для регулировки усиления и стабилизации режима.

4.4 Усилители радиочастоты в диапазоне СВЧ

В современных радиоприёмных устройствах к УРЧ СВЧ предъявляется комплекс достаточно жёстких и иногда противоречивых требований.

Основными требованиями, предъявляемыми к УРЧ СВЧ, являются:

малый коэффициент шума;

большой коэффициент усиления;

широкий динамический диапазон;

равномерная АЧХ и линейная ФЧХ в полосе рабочих частот, которая делается достаточно широкой, чтобы исключить необходимость перестройки усилителя;

хорошее согласование с антенно-фидерным трактом;

стабильность параметров при изменении внешних климатических условий;

конструкция УРЧ СВЧ должна быть пригодной для установки вблизи облучателя антенны, простой в эксплуатации и обладать высокой надёжностью.

Одним из способов уменьшения коэффициента шума и, следовательно, повышения чувствительности РПрУ, является усиление принятого сигнала сразу же после антенны. Устройства, выполняющие эту функцию, называются «антенными усилителями». Конструктивно антенные усилители размещаются как можно ближе к антенне. В спутниковых РПрУ антенные усилители располагаются в облучателе параболоида и носят название «малошумящих усилителей» (МШУ). Малошумящий усилитель конструктивно объединяется с поляризатором и первым преобразователем частоты. Такой усилительно-преобразовательный блок называется «конвертором».

В настоящее время в наибольшей мере требованиям низкого уровня шума удовлетворяют транзисторные МШУ. На частотах до 7 ГГц в таких усилителях широко используются биполярные транзисторы. На более высоких частотах, до миллиметрового диапазона включительно, в основном применяются МШУ на полевых транзисторах с барьером Шоттки (ПТБШ). На практике используются МШУ на ПТБШ, включённых по схеме с ОИ. Эти усилители обладают малым коэффициентом шума при большом коэффициенте усиления мощности, поэтому в таких РПрУ меньше сказываются шумы последующих каскадов.

В настоящее время разработаны МШУ, работающие на частотах от 1 до

100 ГГц с коэффициентом шума N = 0,5 … 8 дБ и коэффициентом усиления по мощности 5 …15 дБ. Современные транзисторные МШУ СВЧ изготавливаются преимущественно по гибридной технологии с навесными корпусными и бескорпусными УЭ. МШУ на полупроводниковых ИМС уступают гибридным по шумовым показателям и повторяемости параметров. Полосы усиления составляют 4 … 80 %, коэффициенты усиления на каскад 4 … 15 дБ (типовые значения 5 … 8 дБ), коэффициенты шума 2 …6 дБ, динамический диапазон 80 … 90 дБ.

Значительное улучшение шумовых показателей достигается охлаждением усилителей до температуры жидкого азота (77К), водорода (20К) или гелия (4,2К). Так, например, МШУ на ПТБШ, охлаждаемые до температуры жидкого водорода, имеют коэффициент шума 0,4 …0,7 дБ. Однако применение криогенных систем значительно ухудшает массогабаритные показатели приёмников, ведёт к повышению стоимости и потребления энергии, снижению надёжности. В бытовой радиоприёмной аппаратуре криогенные системы практически не применяются.

 Контрольные вопросы

Определите назначение и место УРЧ в структурной схеме супергетеродинного приёмника. Каковы задачи, решаемые УРЧ?

Почему чувствительность РПрУ, имеющего УРЧ, выше, чем у РПрУ без УРЧ?

Поясните на графике, каким образом УРЧ обеспечивает подавление зеркальной помехи, а также помех на промежуточной частоте и комбинационных помех.

Перечислите основные параметры УРЧ и дайте их определение.

Начертите схему каскада УРЧ с двойной автотрансформаторной связью и поясните назначение элементов схемы.

Начертите схему каскада УРЧ с трансформаторной связью и поясните назначение элементов схемы.

Дайте определение каскодной схеме УРЧ. Каковы преимущества этой схемы?

Определите особенности построения УРЧ в СВЧ-диапазоне.

Почему антенные усилители устанавливаются в непосредственной близости от антенны?

Глава 5. Преобразователи частоты

5.1 Общие сведения

Преобразование частоты - это процесс линейного переноса спектра сигнала из одной радиочастотной области в другую. Чаще всего такой перенос осуществляется в область более низких частот. Линейность этого процесса проявляется в том, что при преобразовании вид модуляции и параметры сигнала в некотором динамическом диапазоне остаются неизменными, а коэффициент передачи преобразователя частоты не зависит от уровня преобразуемого радиосигнала.

С точки зрения математики преобразование частоты можно рассматривать как результат перемножения напряжений двух сигналов: напряжения принимаемого радиосигнала

uC(t) = UmC CosщСt

и напряжения вспомогательного генератора (гетеродина), формируемого в приёмнике,

uГ(t) = UmГ CosщГt

При перемножении частот напряжений сигнала и гетеродина появляются комбинационные частоты

uC (t)uГ (t) = 0,5UmCUmГ Cos [(щС ± щГ) t],

одна из которых (обычно разностная) выделяется частотным фильтром и называется напряжением промежуточной частоты. Закон изменения амплитуды, частоты и фазы принимаемого сигнала будет сохраняться в процессе этих преобразований. Это иллюстрируется на рис.5.1.

Рис.5.1. К объяснению процесса преобразования частоты

Преобразователями частоты (ПрЧ) называют каскады РПрУ, в которых происходит процесс такого преобразования. Частота сигнала, полученная после преобразования, называется промежуточной частотой (fПР).

В структурной схеме супергетеродинного радиоприёмника ПрЧ размещается между УРЧ (или входной цепью) и усилителем промежуточной частоты.

Структурная схема ПрЧ приведена на рис.5.2:

Рис.5.2. Структурная схема преобразователя частоты

В состав ПрЧ входят смеситель, гетеродин и избирательная цепь с элементами связи (m и n). Смеситель является нелинейным элементом (НЭ). В зависимости от типа НЭ различают ПрЧ на взаимных и невзаимных активных элементах (АЭ). Преобразователи на взаимных НЭ - это диодные ПрЧ. Отличительной особенностью таких ПрЧ является идентичность результатов преобразования в прямом и обратном направлениях.

К преобразователям частоты на невзаимных элементах относятся ламповые и транзисторные ПрЧ, у которых реакция выходного преобразованного напряжения на входной сигнал полностью или частично исключена.

По характеру проводимости нелинейного элемента различают ПрЧ с активной и реактивной проводимостью. В первом случае ПрЧ выполняется на транзисторах и смесительных диодах. В них напряжение гетеродина изменяется в области прямого тока диода. При этом главную роль играет нелинейная проводимость диода, поэтому такой ПрЧ называют резистивным диодным преобразователем частоты.

При выполнении ПрЧ на параметрических диодах реализуются усилители-преобразователи. Напряжение гетеродина в них изменяется в области обратных токов диода (за счёт напряжения смещения). Переменным параметром в таких ПрЧ является ёмкость р - n- перехода диода, смещённого в обратном направлении. Этот ПрЧ называется ёмкостным преобразователем частоты.

Если НЭ одновременно выполняет функции смесителя и гетеродина, то такая схема называется преобразователем частоты с совмещённым гетеродином (автодинным ПрЧ). Поскольку оптимальные режимы работы АЭ для генерирования и преобразования частоты неодинаковы, то лучшими характеристиками обладают ПрЧ с отдельным гетеродином.

Избирательная цепь (ИЦ) в простейшем случае представляет собой параллельный колебательный контур, настроенный на промежуточную частоту.

В более сложных схемах ПрЧ в качестве ИЦ применяются полосовые фильтры (ПФ) и фильтры сосредоточенной селекции (ФСС), имеющие достаточно широкую полосу пропускания, допустимую неравномерность АЧХ в пределах этой полосы и требуемую избирательность для неискажённой передачи спектра передаваемого сигнала и эффективного подавления помех.

В диапазоне умеренно высоких частот применяются в основном транзисторные ПрЧ. Нелинейный элемент такого смесителя является невзаимным, а реакция нагрузки на источник сигнала исключена. В диапазоне СВЧ применяются преимущественно диодные ПрЧ. Это объясняется малым уровнем собственных шумов, малыми внутренними паразитными реактивностями, малыми габаритами и экономичностью работы. В диодных ПрЧ используются точечные, туннельные, обращённые диоды и диоды с барьером Шоттки. Преобразователи на диодах с барьером Шоттки отличаются высокой надёжностью работы, низким уровнем шумов, хорошей повторяемостью параметров при массовом производстве, что обеспечивает их широкое применение в РПрУ.

В качестве ПрЧ применяются микросхемы, которые условно можно разделить на специализированные и универсальные ИМС. Специализированные ИМС преимущественно используются для построения функционального узла или нескольких узлов РПрУ. Универсальные ИМС для ПрЧ ориентированы на перемножение двух колебаний. Применение универсальных ИМС сопряжено с использованием большого числа внешних элементов для частотной коррекции, установки режимов работы, согласованием с источником сигналов и нагрузкой. Как правило, универсальные ИМС имеют более высокие электрические параметры, чем специализированные.

5.2 Принцип работы преобразователя частоты

В общем случае полупроводниковые и электронные приборы при изменении приложенных к ним напряжений в широких пределах являются нелинейными приборами. При приложении к диоду большой амплитуды напряжения гетеродина работа происходит на нелинейном участке его ВАХ.

В этом случае активная проводимость диода зависит от напряжения гетеродина и под влиянием этого напряжения периодически изменяется. Однако при приложении к диоду малого напряжения сигнала рабочий участок характеристики диода можно считать практически линейным, а проводимость на этом участке ВАХ будет независимой от малой амплитуды преобразуемого радиосигнала.

Параметры смесителя зависят только от управляющего напряжения большой амплитуды, которое подаётся от гетеродина. Однако они не зависят от величины приложенного к смесителю напряжения радиосигнала, имеющего обычно значительно меньшую амплитуду. Амплитуды напряжений сигнала (UC) и промежуточной частоты (UПР) обычно имеют величины порядка

10-6 … 10-3 В. При столь малых амплитудах входных сигналов нелинейность статических ВАХ смесителя не проявляется. Поэтому по отношению к сигналам с малой амплитудой смеситель можно рассматривать как прибор с периодически изменяющимися параметрами, т.е. линейный параметрический прибор. Исходя из сказанного, можно дать следующее объяснение принципа работы преобразователя частоты.

Под действием напряжения гетеродина проводимость нелинейного элемента (смесителя) периодически изменяется по закону изменения частоты гетеродина. Поскольку напряжение гетеродина значительно больше напряжения преобразуемого радиосигнала (UmГ >> UmС), то в результате изменяется крутизна ВАХ нелинейного элемента. Это приводит к нелинейным искажениям сигнала гетеродина и, как следствие, к возникновению высших гармоник гетеродина на выходе смесителя. Сигнал на входе смесителя должен быть малым, чтобы нелинейность его ВАХ не приводила к заметным искажениям принимаемого сигнала.

Математический анализ показывает, что в результате одновременного воздействия на смеситель принимаемого сигнала и напряжения гетеродина на выходе смесителя появляются комбинационные составляющие kщГ ± щC.

Аналогичные результаты получаются при изменении ёмкости смесителя под действием частоты гетеродина.

Основными качествами ПрЧ являются: коэффициенты усиления по напряжению и по мощности, диапазон рабочих частот, избирательность, коэффициент шума, искажения и устойчивость работы. Они в основном аналогичны показателям УРЧ, однако некоторые из них имеют особенности, свойственные режиму преобразования частоты. Например, в отличие от УРЧ в преобразователях частоты имеют место побочные каналы приёма, которые ухудшают их избирательные свойства и заставляют принимать специальные меры.

Мы рассмотрели простейший случай, когда приложенное преобразуемое напряжение, а также параметрическая проводимость изменяются по синусоидальному закону. Однако при большой амплитуде входного сигнала в составе выходного тока смесителя может содержаться множество колебаний комбинационных частот вида

fПР = kfГ ± mfС, где k и m - любые целые числа (0; 1; 2; 3 …).

Это объясняется тем, что при больших амплитудах радиосигнала, соизмеримых с величиной напряжения гетеродина, смеситель начинает работать в нелинейном режиме. При этом также возникают нелинейные искажения самого радиосигнала, в результате чего на выходе преобразователя частоты появляются высшие гармонические составляющие преобразуемого радиосигнала. Наличие этих составляющих в спектре преобразованного сигнала приводит к появлению дополнительных помех на выходе приёмника.

...