Энциклопедия практической электроники - Рутледж Д.
ISBN 5-94074-096-0
Скачать (прямая ссылка):
U(t) = cos^Ocos^t) = (l/2)cos(27if+t) + (l/2)cos(27tft) (1.25) где f+ - суммарная частота:
f+ = f, + f2 (1.26) f_ - разностная 4acTof а:
f. = |f,-f2| (1-27)
Выходной сигнал смесителя содержит две частотные составляющие - суммарную f+ и разностную f_. Суммарная составляющая вычисляется по формуле:
U+ = (I/ 2)cos(27tf+t) (1.28)
Разностная составляющая выходного сигнала определяется выражением:
U = (1 / 2)cos(27if_t) (1.29)
Известно, что радиоволны сигналов звуковой частоты не распространяются на большие расстояния, так как быстро затухают (поглощаются) в земной атмосфере. Радиоволны сигналов высокой частоты, в отличие от сигналов низкой частоты (НЧ), могут распространяться на значительные расстояния. Поэтому сигналы звуковой частоты в передатчиках радиостанций преобразуются в ВЧ сигналы. В приемниках производится обратное преобразование ВЧ сигнала в сигнал звуковой частоты.
Упрощенная схема работы смесителя показана на рис. 1.66. В супергетеродинном приемнике один сигнал поступает на вход смесителя от антенны, а другой от специального генератора - гетеродина, находящегося в приемнике. Как уже говорилось, смеситель вместе с гетеродином называют преобразователем частоты. В преобразователе частоты одновременно формируются суммарная и разностная составляющие сигналов, поступивших на его вход. На практике используют обе составляющие.
1.7. Фильтры
Для того чтобы избавиться от одной из частотных составляющих сигнала, которые возникают после работы смесителя, к выходу преобразователя частоты подключают специальное устройство - фильтр. Он избирательно пропускает на свой выход сигнал только определенной частоты (полосы частот) и препятствует прохождению сигнала с нежелательной частотой (полосой частот). .'
1.7. ФИЛЬТРЫ Гзї~1
Например, после преобразования входного сигнала в смесителе в дальнейшем необходимо использовать сигнал с низкой (разностной) частотой и блокировать (подавить) сигнал с высокой (суммарной) частотой. Для этой цели создан фильтр низких частот (ФНЧ), который на свой выход избирательно пропускает только заданную низкую частоту (полосу низких частот) и подавляет другие, высокие частоты.
На низких частотах величина выходной мощности сигнала P имеет максимальный уровень P1n, но на высоких частотах она значительно снижается (рис. 1.7). Область частот, где мощность выходного сигнала достигает максимальной величины, называется полосой пропускания. Область частот, где происходит подавление мощности сигнала, - полосой затухания. Область частотной характеристики, в которой мощность сигнала на выходе фильтра начинает резко уменьшаться, называется областью спада частотной характеристики. Границей между полосой пропускания и полосой затухания принято считать частоту, при которой мощность выходного сигнала уменьшается до половины своего максимального значения. Частота, соответствующая уменьшению мощности вдвое, получила название частоты спада ха- \ рактеристики (fc). Иногда ее называют частотой 3 дБ, так как уровень 3 дБ означает снижение мощности сигнала в два раза (см. раздел 1.5).
f f, fo fu f
а) б) Рис 1.7. Характеристики фильтра низких частот (а) и полосового фильтра (6)_
Примечание к рис. На графиках приведены зависимости выходной мощности сигнала от его частоты.
Характеристика фильтра включает два основных понятия - потеря и коэффициент ослабления. Понятие потери введено для определения качества полосы пропускания фильтра.
Коэффициент потерь определяется по формуле:
L = P,/Pm (1.30)
Его можно рассматривать и как величину, обратную коэффициенту усиления. Обычно потери оцениваются в децибелах:
L= 10 Iq8(P1/PJ (1.31)
Например, если максимальная выходная мощность сигнала составляет половину от уровня входной, то можно сказать, что потери равны 3 дБ. При этом необходимо учитывать, что потери, оцениваемые в децибелах, противоположны усилению, выраженному в децибелах. Использовать термин «усиление» справедливо
j~32~1 1. МИР РАДИОСВЯЗИ_ ¦_
в тех случаях, когда мощность сигнала увеличивается, термин «потери» - когда выходная мощность сигнала уменьшается.
Коэффициент ослабления R характеризует степень подавления фильтром мощности сигнала на какой-то определенной частоте в полосе затухания по сравнению с мощностью сигнала в полосе пропускания:
R = Pm/P , (1.32)
где P - мощность выходного сигнала в полосе затухания. Коэффициент ослабления, выраженный в децибелах, рассчитывается по формуле:
R=101og(Pm/P) (1.33)
Например, если значение выходной мощности сигнала на определенной частоте в полосе затухания в миллион раз меньше, чем выходная мощность сигнала в полосе пропускания, то коэффициент ослабления фильтра составляет 60 дБ.
На рис. 1.76 приведена характеристика полосового фильтра (ПФ), который ослабляет входной сигнал на частотах, расположенных выше и ниже заданной рабочей частоты f0. Шириной полосы пропускания фильтра называется диапазон частот, расположенных между верхней (fu) и нижней (f,) частотами на уровне 3 дБ. Полоса пропускания определяется по следующей формуле:
