2.45 Выбор наименьшей и наибольшей величин промежуточной частоты для супергетеродинного приемника, исходя из избирательностей по зеркальному и соседнему каналам приема. Необходимость двойного преобразования частоты.

В отличие от резонансного усилителя напряжение на выходе ПЧ появляется на различных частотах входного сигнала  в зависимости от номера гармоники частоты гетеродина. На промежуточной частоте  ПЧ является просто уси­лителем с крутизной . Это канал прямого прохождения сигнала, без переноса спектра относительно частоты гетероди­на. Преобразование на первой гармонике частоты гетеродина  будет пропорционально  на частотах входного сигнала  и . Преобразование на второй гармонике гетеродина   пропорционально  на частотах  и  и  т. д. Следовательно, частотная характеристика имеет несколько мак­симумов (1,2,3,...). Чем выше порядок преобразования, тем обычно меньше крутизна преобразования и, значит, коэффициент уси­ления.                              

В полосу пропускания фильтра на выходе преобразователя по­падают продукты преобразования колебаний всех каналов. Один из этих каналов является основным, остальные — побочными, ме­шающими. Например, если основным выбран канал 2 с частотой , то побочным будет канал 3, который является как бы зеркаль­ным отражением основного канала, поэтому он называется зеркальным (или симметричным), его частота  отличается от частоты основного канала на . Усиление пре­образователя по основному и зеркальному каналам одинаково. Поэтому его влияние на избирательность приемника наиболее су­щественно. Колебания с частотами побочных каналов должны быть подавлены до ПЧ, т. е. в преселекторе. Подавление зер­кального канала облегчается при более высокой промежуточной частоте. Однако высокую избирательность по соседнему каналу и устойчивое усиление легче получить при более низкой проме­жуточной частоте. Разрешение этого противоречия возможно при двойном или тройном преобразовании частоты.

(4.5)

 

 

(4.6)

Схема двойного преобразования частоты изображена на рисунке 4.6. Принимаемый сигнал с частотой  последовательно преобразуется в первом и втором преобразователях частоты. Преобразованный сигнал на частоте  выделяется фильтром в тракте первой промежуточной частот и затем еще раз понижается преобразователем ПЧ₂. Сравнительно низкая вторая промежуточная частота облегчает формирование требуемой резонансной характеристики и полосы пропускания тракта  фильтром .                                   

Особенность двойного преобразования состоит в появлении второго зеркального канала  отстоящего от  на  и расположенного симметрично относительно частоты второго гетеродина  (4.7). В преселекторе второй зеркальный канал существенно не ослабляется, так как вторая промежуточная частота относительно низка и  расположена достаточно близко к частоте принимаемого сигнала.

На выходе первого ПЧ частота  преобразуется в частоту

 , которая должна быть подавлена в тракте первой промежуточной частоты фильтром ,в этом состоит его основное назначение.                      

 

Рисунок 4.7

 

 Во втором преобразователе  преобразуется в  и выделяется фильтром . Второй зер­кальный канал подавляется в фильтре . Так как частота  высокая, то для понижения ее до требуемого значения одного пре­образователя ПЧ может оказаться недостаточно, поэтому в инфрадине может потребоваться третий ПЧ, не показанный на рисунке 4.6, Соответственно добавится третий зеркальный канал, по­давление которого должен обеспечить фильтр Ф.Преимущество инфрадина состоит в упрощении преселектора (фильтра Ф). В приемнике с переменной настройкой в широком диапазоне частот этот фильтр нежелателен, так как он требует плавной настройки в поддиапазоне и переключения катушек для смены поддиапазонов. Сенсор­ные переключатели также сложны и недостаточно надежны. При  побочный канал приема на промежуточной частоте на­ходится вне диапазона частот приемника. За верхней границей этого диапазона расположена и частота зеркального канала. При    она лежит в пределах от  до . Это позволяет использовать в качестве фильтра Ф неперестраиваемый ФНЧ, пропускающий на вход ПЧ весь спектр с частота­ми ниже .Еще одно важное преимущество инфрадина состоит в значи­тельном уменьшении коэффициента перекрытия по частоте пер­вого гетеродина, что позволяет исключить переключение поддиа­пазонов первого гетеродина и, следовательно, упростить конструк­цию. Отсутствие переключателей поддиапазонов существенно уменьшает время настройки приемника на принимаемую частоту, что важно в автоматизированных и адаптивных системах связи. Однако при использовании широкополосных преселекторов резко возрастают требования к линейности УТ, что необходимо для уменьшения нелинейного взаимодействия сигнала с помехами.Частотная характеристика ПЧ, приведенная на рис4.5, имеет место при малых уровнях входного сигнала, когда нелинейность по сигналу не проявляется. При больших уровнях входного сиг­нала нелинейность смесителя по отношению к сигналу приводит к увеличению числа побочных каналов приема. В этом случае промежуточная частота образуется в виде комбинации , где k и n=1,2,... При п=1 имеет место линейное по сигна­лу преобразование частоты. Частоты побочных каналов приема определяются формулой . Например, при k=n=2 создаются два побочных канала так называемой полузеркальной частоты . Они образуются при прямом преобразовании по вторым гармоникам . Полузер­кальный канал  при  или  при  очень близок к частоте полезного сигнала , в 4 раза ближе зеркального канала и его очень трудно отфильтровать.

Из-за дополнительных побочных каналов появляются интерференционные искажения в виде свистов не только на промежуточной частоте, но и на гармониках и субгармониках , а также на частотах, отстоящих от  на  и  т. д.