Что такое напряжение гетеродина

ГЕТЕРОДИ́Н

ГЕТЕРОДИ́Н (от ге­те­ро. и греч. δύνα­μις – си­ла), ма­ло­мощ­ный ге­не­ра­тор элек­трич. ко­ле­ба­ний, при­ме­няе­мый гл. обр. в пре­об­ра­зо­ва­те­лях час­то­ты в разл. уст­рой­ст­вах свя­зи и из­ме­ри­тель­ной тех­ни­ки (напр., в ра­дио­пе­ре­даю­щих и ра­диопри­ём­ных уст­рой­ст­вах, ана­ли­за­то­рах спек­тра, час­то­то­ме­рах). Г. соз­да­ёт ко­ле­ба­ния вспо­мо­га­тель­ной час­то­ты, взаи­мо­дей­ст­вую­щие с по­сту­паю­щи­ми из­вне сиг­на­ла­ми, в ре­зуль­та­те че­го воз­ни­ка­ют ко­ле­ба­ния, спектр час­тот ко­то­рых со­дер­жит ком­би­на­ци­он­ные (в т. ч. сум­мар­но-раз­но­ст­ные) со­став­ляю­щие. Для даль­ней­шей об­ра­бот­ки сиг­на­лов на вы­хо­де пре­об­ра­зо­ва­те­ля из по­лу­чае­мо­го час­тот­но­го спек­тра при по­мо­щи элек­трич. фильт­ра вы­де­ля­ют не­об­хо­ди­мые по­ло­сы час­тот. В за­ви­си­мо­сти от на­зна­че­ния при­ме­ня­ют­ся Г., ге­не­ри­рую­щие сиг­на­лы фик­си­ро­ван­ной или из­ме­няю­щей­ся в оп­ре­де­лён­ных пре­де­лах час­то­ты.

Ста­биль­ность час­то­ты и спек­траль­ная чис­то­та (от­сут­ст­вие по­боч­ных ко­ле­ба­ний и шу­мов) сиг­на­лов Г. оп­ре­де­ля­ют та­кие па­ра­мет­ры уст­ройств свя­зи, как ди­на­ми­че­ский диа­па­зон, ста­биль­ность при­ни­мае­мых и ге­не­ри­руе­мых час­тот, по­ло­са про­пус­ка­ния и др. В совр. ап­па­ра­ту­ре свя­зи в ка­че­ст­ве Г. ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся син­те­за­то­ры час­то­ты, в ко­то­рых час­то­та опор­но­го ге­не­ра­то­ра ста­би­ли­зи­ру­ет­ся квар­це­вым ре­зо­на­то­ром или объ­ём­ным ре­зо­на­то­ром СВЧ. Не­ста­биль­ность час­то­ты та­ких Г. в ус­ло­ви­ях тер­мо­ста­ти­ро­ва­ния со­став­ля­ет 10 –8 – 10 –10 . При бо­лее вы­со­ких тре­бо­ва­ни­ях к ста­биль­но­сти час­то­ты Г. в ка­че­ст­ве опор­ных ге­не­ра­то­ров при­ме­ня­ют це­зие­вые или во­до­род­ные эта­ло­ны час­то­ты.

Источник



Гетеродин

Гетероди́н (от греч. ἕτερος — иной; δύναμις — сила) — маломощный генератор электрических колебаний, применяемый для преобразования частот сигнала в супергетеродинных радиоприёмниках, приемниках прямого преобразования, волномерах и пр.

Изначально гетеродином называли радиоприёмник, в котором имелся дополнительный генератор высокой частоты, настроенный на частоту, близкую к частоте принимаемого сигнала, что повышало чувствительность радиоприёмника. В дальнейшем, после изобретения супергетеродина, гетеродином стали называть этот генератор.

Гетеродин создаёт колебания вспомогательной частоты, которые в блоке смесителя смешиваются с поступающими извне колебаниями высокой частоты. В результате смешения двух частот, входной и гетеродина, образуются ещё две частоты (суммарная и разностная). Разностная частота (при амплитудной модуляции постоянная) используется как промежуточная частота, на которой происходит основное усиление сигнала.

К гетеродинам устанавливаются высокие требования по стабильности частоты и амплитуды, а также спектральной чистоте гармонических колебаний. Чем выше эти требования, тем сложнее конструктивное исполнение гетеродина: стабилизируют напряжение питания, применяют сложные схемы, исключающие влияние внешних факторов на частоту генератора, компоненты со специальными свойствами, гетеродин помещают в термостат, используют системы автоматической подстройки частоты и т. д. Если гетеродин работает на фиксированной частоте, применяют стабилизацию с помощью кварцевого резонатора. В современной радиоаппаратуре в качестве перестраиваемых гетеродинов все чаще применяют цифровые синтезаторы частоты, которые обладают рядом важных преимуществ.

См. также

Ссылки

• Гетеродин — статья из Большой советской энциклопедии
• Квадратурный гетеродин

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое «Гетеродин» в других словарях:

гетеродин — гетеродин … Орфографический словарь-справочник

ГЕТЕРОДИН — (от гетеро. и греч. dynamis сила) маломощный генератор, используемый как источник колебаний вспомогательной частоты при преобразовании по частоте высокочастотных сигналов (напр., в супергетеродинном радиоприемнике) … Большой Энциклопедический словарь

ГЕТЕРОДИН — ГЕТЕРОДИН, прибор, создающий колебания вспомогательной волновой ЧАСТОТЫ, которые смешиваются с поступающими извне для получения разностной частоты. Используется в радиочастотных ОСЦИЛЛЯТОРАХ и приемниках. Гетеродинная система была изобретена… … Научно-технический энциклопедический словарь

ГЕТЕРОДИН — (Heterodyne) маломощный ламповый генератор, применяемый для возбуждения вспомогательных незатухающих колебаний при гетеродинном приеме. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь

гетеродин — сущ., кол во синонимов: 2 • генератор (63) • супергетеродин (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

гетеродин — а, м. hétérodyne < гр. heteres другой + dynamis сила. Маломощный вспомогательный генератор электрических колебаний высокой частоты, прим. гл. обр. в преобразователях частоты. Крысин 1998. Лекс. СИС 1954: гетероди/н … Исторический словарь галлицизмов русского языка

гетеродин — Генератор гармонических колебаний, используемый для преобразования частоты в радиоприемнике. [ГОСТ 24375 80] Тематики радиосвязь Обобщающие термины радиопередатчики EN local oscillatoroscillator … Справочник технического переводчика

ГЕТЕРОДИН — маломощной вспомогательный (см.) гармонических электрических колебаний с самовозбуждением на транзисторе или электронной лампе, служит для преобразования (смешения) несущей частоты сигналов в радиоаппаратуре и радиоизмерительных устройствах … Большая политехническая энциклопедия

гетеродин — (гетеро. гр. dynamis сила) маломощный вспомогательный генератор электрических колебаний высокой частоты, применяемый гл. обр. в преобразователях частоты (напр., в супергетеродинных радиоприемниках, измерительных устройствах). Новый словарь… … Словарь иностранных слов русского языка

гетеродин — (от гетеро. и греч. dýnamis сила), маломощный генератор, используемый как источник колебаний вспомогательной частоты при преобразовании по частоте ВЧ сигналов (например, в супергетеродинном радиоприёмнике). * * * ГЕТЕРОДИН ГЕТЕРОДИН (от гетеро … Энциклопедический словарь

Источник

Параметры гетеродина

Как мы уже знаем, гетеродины в приемниках предназначены для применения в составе смесителей для переноса спектра входного сигнала на более низкую частоту. От параметров гетеродинов зависит качество преобразованного сигнала и в общем случае параметры всего радиоприемного устройства в целом.

Основные параметры гетеродина:

1. Частота или диапазон частот выходного сигнала
2. Шаг перестройки частоты гетеродина
3. Мощность выходного сигнала
4. Относительная нестабильность частоты:
   • кратковременная
   • долговременная
5. Точность установки частоты
6. Относительный уровень гармоник на выходе
7. Спектральная плотность мощности фазовых шумов

Рабочая частота или диапазон частот определяются, исходя из полосы частот принимаемого сигнала. Например, для стандарта сотовой связи GSM 900 диапазон принимаемых частот для мобильных аппаратов составляет . При номинале промежуточной частоты 45 МГц, диапазон рабочих частот гетеродина будет равен .

Шаг перестройки гетеродина задается шириной радиоканала, принятой в системе связи, в составе которой будет работать приемник. Например, шаг перестройки гетеродина для стандарта сотовой связи GSM будет составлять 200 кГц.

Мощность на выходе гетеродина (в дБм) определяется, исходя из требуемой для работы смесителя мощности плюс запас в , необходимый на компенсацию потерь в тракте гетеродин-смеситель и на рассогласование по входу смесителя. Обычно уровень сигнала гетеродина составляет +16 дБм.

Относительная нестабильность частоты — характеристика, показывающая отклонение частоты генератора (уход частоты) от номинального значения. Эта величина определяется отношением

где — уход частоты,

f — номинальная частота.

Различают кратковременную (например, за 1 секунду) и долговременную (например, за 1 год).

Пусть за 1 год уход частоты гетеродина с номинальной частотой 10 ГГц составляет 1 кГц. Тогда долговременная относительная нестабильность частоты будет равна:

10 3 /10 10 = 10 -7

Существует еще один способ задания нестабильности частоты. Пусть в диапазоне температур (-40 С 0 . +50 С 0 ) температурная нестабильность задается следующим образом: +1 ppm/С 0 , где ppm означает миллионную часть целого. Тогда температурный уход частоты для гетеродина с частотой 10 ГГц составит:

+1 ppm/С 0 х 10 10 Гц = +10 -6 /С 0 х 10 10 =10 кГц/С 0 ,

при этом относительная нестабильность частоты будет равна:

10 4 /10 10 = 10 -6

Уход частоты при изменении напряжения питания (pushing) может быть минимизирован применением стабилизаторов напряжения.

Для уменьшения относительной нестабильности частоты от изменения нагрузки (pulling) на выходе гетеродина применяются развязывающие устройства (вентили) или буферные усилители, которые кроме этого обеспечивают требуемую мощность гетеродина.

Точность установки частоты задается резонансной частотой резонатора в цепи обратной связи генератора. В случае применения в качестве гетеродина синтезатора частот, точность установки частоты гетеродина определяется частотой опорного генератора. Обычно это значение составляет 10 . 1000 Гц.

Относительный уровень гармоник на выходе зависит от схемы генератора и наличия фильтра на его выходе. Обычно на выходе гетеродина требуется, чтобы уровень гармоник не превышал -25 дБ.

Спектральная плотность мощности фазовых шумов характеризует кратковременную фазовую нестабильность частоты гетеродина за счет шумовых свойств генератора.

Перечисленные выше факторы приводят к тому, что в спектре выходного сигнала гетеродина мы видим не одиночную частотную составляющую, как нам хотелось бы, а целый спектр. Пример спектра гетеродина приведен на рисунке 1.

Рисунок 1. Спектр выходного сигнала гетеродина

Не следует при этом считать, что сигнал гетеродина во временной области будет сильно искажен. На рисунке 2 приведена временная диаграмма сигнала, спектр которого показан на рисунке 1.

Рисунок 2. Временная диаграмма выходного сигнала гетеродина

Как видно из этого рисунка, форма выходного колебания гетеродина практически не отличается от синусоидальной. Поэтому при оценке качества выходного сигнала гетеродина обычно рассматривается его спектр.

Как это уже обсуждалось при изучении особенностей работы смесителя, гармоники гетеродина при определенных условиях не оказывают влияния на перенос спектра принимаемого сигнала на промежуточную или нулевую частоту. Кроме того, они могут быть легко отфильтрованы. Поэтому в дальнейшем мы будем в основном оценивать шумовые характеристики гетеродина и его нестабильность.

Фазовый шум гетеродина

Важный механизм, который ограничивает динамический диапазон приемника это преобразование шумов гетеродина в тракт промежуточной частоты (Reciprocal mixing). Пример распределения плотности шумов гетеродина в зависимости от отстройки от генерируемой частоты приведен на рисунке 3.

Рисунок 3 — зависимость шумов гетеродина от отстройки от генерируемой частоты для микросхемы ADF4360-7.

На этом рисунке приведена зависимость, рассчитанная программой ADIsimPLL для синтезатора частот ADF4360-7. По оси Y отложена плотность шумов по отношению к основной гармонике гетеродина в логарифмическом масштабе:

где P_PN — мощность фазовых шумов гетеродина;

P_г — мощность сигнала на выходе гетеродина.

В реальной схеме за счет неидеальности конструкции и источников питания, плотность шумов гетеродина в дальней зоне может оказаться еще хуже.

Фазовый шум гетеродина ничем не отличается от колебания на частоте настройки синтезатора. При взаимодействии с ним сигнал помехи преобразуется в промежуточную частоту, но так как преобразование производится с шумовым сигналом, то результат воспринимается как шум.

Это явление приводит к ухудшению отношения сигнал/шум на выходе приемника. Таким образом, используемые гетеродины должны иметь настолько низкий фазовый шум, чтобы при наличии сильной внеполосной помехи они создавали шумы, меньше уровня шума приемника.

1. «Проектирование радиоприемных устройств» под ред. А.П. Сиверса — М.: «Высшая школа» 1976 стр. 304 — 309
2. Палшков В.В. «Радиоприемные устройства» — М.: «Радио и связь» 1984 стр. 107 — 140
3. «Радиоприемные устройства»под ред. Барулина Л.Г. — М.: «Радио и связь» 1984 стр. 251 — 265
4. Фазовый шум в анализаторе спектра
5. Что такое фазовый шум конвертора и какова его допустимая величина?

Вместе со статьей «Параметры гетеродина» читают:

Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 . 2020

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/

Об авторе:
к.т.н., доц., Александр Владимирович Микушин

Кандидат технических наук, доцент кафедры САПР СибГУТИ. Выпускник факультета радиосвязи и радиовещания (1982) Новосибирского электротехнического института связи (НЭИС).

А.В.Микушин длительное время проработал ведущим инженером в научно исследовательском секторе НЭИС, конструкторско технологическом центре «Сигнал», Научно производственной фирме «Булат». В процессе этой деятельности он внёс вклад в разработку систем радионавигации, радиосвязи и транкинговой связи.

Научные исследования внедрены в аппаратуре радинавигационной системы Loran-C, комплексов мобильной и транкинговой связи «Сигнал-201», авиационной системы передачи данных «Орлан-СТД», отечественном развитии системы SmarTrunkII и радиостанций специального назначения.

Источник