ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЧАСТОТЫ
НЕОБХОДИМОСТЬ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫвозникает при формировании сигналов в радиопередающих устройствах, аппаратуре многоканальной электросвязи, радиоприемных устройствах.
Преобразование частоты – перенос (смещение) спектра сигнала по шкале частот в область более низких или более высоких частот без изменения закона модуляции. Устройство, его осуществляющее, называется преобразователем частоты.
Новое значение частоты несущего колебания, полученное на выходе преобразователя частоты, называется промежуточной частотой:
,
где 
- частота гетеродина;
.
Промежуточная частота может быть как выше частоты несущей 
(преобразование частоты вверх), так и ниже 
(преобразование частоты вниз).
Процесс преобразования частоты иллюстрируется рисунком
Рисунок – Временные диаграммы (а, в, д) и спектры (б, г, е) при
преобразовании частоты.
На рисунке приведены графики: АМ сигнала и его спектра, дополнительного гармонического колебания и его спектра, сигнала на выходе ПФ и его спектра. Спектр последнего по форме совпадает с исходным спектром сигнала, но сдвинут в область более низких частот на частоту . Огибающая колебания на выходе ПФ полностью совпадает с огибающей АМ сигнала, а частота заполнения уменьшена на значение .
Рисунок – Структурная схема преобразователя частоты.
Обозначения:
См – смеситель – нелинейная цепь, создающая спектр комбинационных частот. Реализуется на НЭ: полупроводниковых диодах, транзисторах, лампах и др.
Г – гетеродин – вспомогательный маломощный автогенератор гармонических колебаний высокой частоты.
ПФ – полосовой фильтр – избирательная система, выделяющая одну из комбинационных частот (промежуточную). Если последняя имеет порядок радиочастот, то им является LC контур, звуковых частот – цепь RC.
Виды преобразователей частоты:
- по виду НЭ: диодные, транзисторные, интегральные;
- по числу НЭ: простые (1 НЭ), балансные (2 НЭ), кольцевые (4 НЭ);
- по расположению боковых полос сигнала относительно несущей частоты после преобразования частоты: неинвертирующие (
, положение боковых полос не меняется), инвертирующие (
, боковые полосы меняются местами);
- по схемному построению: с отдельным смесителем и гетеродином (на различных активных элементах), с объединенным смесителем и гетеродином (на одном активном элементе).
Одна из часто применяемых схем преобразователя частоты показана на рисунке 17.3.
Рисунок 17.3 - Принципиальная схема транзисторного преобразователя
частоты.
Транзистор 
выполняет роль смесителя. Источник сигнала и гетеродин включены в цепь базы. В результате нелинейного преобразования образуются комбинационные частоты, которые усиливаются транзистором и поступают в коллекторную цепь. В контуре L3C3 выделяется полезная комбинационная составляющая преобразования. Все остальные продукты преобразования, включая сигнальное и гетеродинное колебания и их гармоники, подавляются.
Функции перемножителя выполняет входная нелинейная цепь: переход база-эмиттер транзистора VT. Пусть зависимость 
квадратичная:
,
где 
- переменная составляющая напряжения база-эмиттер.
Осуществим подстановку:
.
Ток коллектора транзистора пропорционален току базы. Из всех слагаемых в этом выражении интерес представляет одно, содержащее произведение напряжений гетеродина и сигнала.
Пусть 
, 
. Тогда это слагаемое:
.
Если контур в цепи коллектора настроить на промежуточную частоту , то все остальные колебания с частотами 
, , 
, 
, 
будут отфильтрованы. Составляющая тока коллектора разностной частоты 
обусловливает максимальное напряжение на контуре:
.
Из этого выражения следует, что форма огибающей напряжения на выходе преобразователя совпадает с формой огибающей сигнала на входе, а несущая частота уменьшена на .