В диапазоне УКВ широкое применение в радиоприемниках в настоящее время получили транзисторные преобразователи частоты с отдельным гетеродином.
Преимущество подобных ПЧ перед другими заключается в том, что они позволяют получить большой коэффициент передачи, а также высокую стабильность частоты колебаний гетеродина. По способу включения смесительного транзистора различают схемы с общей базой (ОБ) и общим эмиттером (ОЭ). Чаще применяются схемы с ОЭ, т.к. они обладают меньшей входной проводимостью. Причем, для обеспечения меньшей взаимной связи между цепями гетеродина и сигнала целесообразно напряжение сигнала подавать в цепь базы, а напряжение гетеродина - в цепь эмиттера.
Характерной особенностью транзисторных преобразований частоты является то, что нелинейный режим в их работе наступает при сравнительно малых напряжениях входного сигнала (порядка 5-7 мВ). С увеличением амплитуды напряжения гетеродина, поступающего на смесительный транзистор, возрастают постоянные токи базы и коллектора последнего.
На рисунке 1.17 представлена принципиальная схема транзисторного ПЧ с отдельным гетеродином.
Следует отметить, что входная и выходная проводимость транзистора в большей степени зависит от токов базы и коллекторов. Поэтому стремление увеличить коэффициент усиления преобразователя путем увеличения напряжения гетеродина может привести к шунтированию и расстройке входного и выходного контуров ПЧ. Поэтому на практике напряжение гетеродина следует выбирать не более (0,05 - 0,15)В.
На транзисторе VT1 собран смеситель. Колебательный контур L1C1 настроен на частоту сигнала fc, выходной контур L2C5 настроен на промежуточную частоту.
Рисунок 1.17 – Принципиальная электрическая схема смесителя с отдельным гетеродином
На транзисторе VT2 собран гетеродин. Основными требованиями, предъявляемыми к гетеродинам являются: обеспечение необходимой величины напряжения, постоянство амплитуды, возможность перестройки частоты.
Исходными данными для расчета ПЧ являются:
- Средняя частота Fc= 30 МГц;
- Первая промежуточная частота Fnp= 12,5 МГц;
- Затухание входного контура = 0,25;
- Затухание выходного контура =0,01;
- нагрузкой ПЧ является 1-й каскад УПЧ, собранный на транзисторе ГТ313Б;
- входная проводимость ;
- входная емкость
- преобразование должно осуществляться на 1-й гармонике частоты гетеродина.
Порядок расчета схемы:
1. Выбираем транзистор КТ315Б, который на fr=250 МГц имеет приемлемые значения параметров для заданных условий.
2. По статической характеристике транзистора [7] определяем:
- максимальное напряжение на базе и напряжение коллекторного тока и .
3. Выбираем угол отсечки коллекторного тока градусовРассчитывается напряжение гетеродина , В и напряжение смещения на базу , В, по формулам
, (1.56)
где - максимальное напряжение на базе, 0,35 В;
- напряжение коллекторного тока, 0,15В;
- косинус угла отсечки коллекторного тока.
.
, (1.57)
где - максимальное напряжение на базе, 0,35 В;
- напряжение смещения на базу.
.
По графику IK=f(UБЭ) определяем максимальное значение тока коллектора
,
Рассчитывается среднее значение и амплитуда тока первой гармоники по формулам
, (1.58)
где - максимальный ток коллектора, 4мА;
- эквивалентное затухание, 0,4;