здійснюється в перетворювальної каскаді. Для отримання неспотвореного прийому цей каскад повинен перетворювати модульоване напруга високої частоти приходять сигналів в напругу проміжної частоти без зміни виду та характеру модуляції.

Наприклад, якщо напруга приходить сигнал промодульований по амплітуді, то перетворене напруга також повинно бути модульованим по амплітуді, причому для того, щоб відтворення передачі не супроводжувалося нелінійними спотвореннями, форма огинаючої кривої напруги на виході перетворювача повинна точно відповідати формі огинаючої кривої підводиться сигналу. Перетворення частоти здійснюється за допомогою спеціальної змішувальної лампи, до якої підводяться приходять модульовані коливання і постійні по амплітуді коливання інший високої частоти, створювані в самому приймальнику.

Спрощена схема перетворювача частоти наведена на фіг. 29. На керуючу сітку змішувальної лампи Л1 надходять два високочастотних напруги: приходить сигналу Uc, яке знімається з коливального контуру L1C1, що настроюється на частоту fc прийнятої радіостанції, і напруга Uг від місцевого гетеродина, змонтованого на лампі Л2. Гетеродин представляє собою малопотужний ламповий генератор коливань високої частоти (fг) і за принципом дії мало відрізняється від розглянутого нами раніше регенеративного каскаду, що працює в режимі незатухаючих коливань.

Напруга зсуву Uc0 на сітці змішувальної лампи, що утворюється на опорі R1, вибрано таким, що робоча точка знаходиться на нижньому згині анодної характеристики, внаслідок чого ця лампа працює в режимі анодного детектування (тому перетворювач частоти супергетеродина нерідко називають першим детектором). У результаті такого вибору положення робочої точки на характеристиці лампи Л1 її чинна крутість в процесі роботи змінюється зі зміною напруги зсуву. Коли модульований сигнал відсутній, напруга зсуву змінюється тільки з частотою коливань, створюваних гетеродином; з цією ж частотою змінюється і крутість характеристики лампи, зростаючи із зменшенням напруги зсуву і зменшуючись зі збільшенням його (фіг. 30).

Подивимося, що відбувається, коли на сітку змішувальної лампи одночасно подаються напруги сигналу і гетеродина. Для зручності міркувань будемо вважати, що частота першого вище частоти другого, а амплітуда сигналу постійна. Крім того, для спрощення не будемо враховувати вищі гармоніки анодного струму змішувальної лампи, що не грають суттєвої ролі в процесі перетворення частоти.
На фіг. 31 показаний характер зміни анодного струму лампи. Під впливом приходить сигналу під час позитивного напівперіоду напруги, що надходить від гетеродина, амплітуда змінної складової анодного струму, що має частоту сигналу, виходить більшою, ніж під час негативного. Крім того, в першому випадку з наростанням Uг амплітуда змінної складової частоти сигналу зростає, а по другий убуває. У результаті вона змінюється з частотою коливань, що надходять від гетеродина, тобто виявляється промодульованих цими коливаннями. Пояснюється це тим, що зі зміною напруги Uг змінюється крутість характеристики лампи.

Модульовані коливання є складними, що складаються з коливань ряду частот. У найпростішому випадку, коли коливання модулирован однією частотою, вони складаються з коливань трьох частот: основний (несучої) частоти, різниці основної та модулирующей частот і їх суми. Таким чином, до складу отриманих нами модульованих коливань (фіг. 32, а) входять коливання частоти сигналу fс (фіг. 32,6), різниці частоти сигналу і частоти гетеродина fс-fг (фіг. 32,0), а також їх суми fс + fг (фіг. 32, г). Якщо приходять сигнали промодульованих, то всі ці складові також промодульований.

З одержані високочастотних коливань інтерес представляють тільки коливання різницевої частоти f с-fг оскільки коливання сумарної частоти завжди вище, ніж частота сигналу, і використання їх не дасть позитивних результатів. Коливання різницевої частоти виділяються фільтром C3L3LAC4, налаштованим на цю частоту (фіг. 29).

Отже, на вхід перетворювача подана напруга однієї частоти, а на його виході отримано напруга іншої частоти, тобто відбулося перетворення частоти приходять сигналів. Необхідною умовою цього стало періодичне зміна крутизни характеристики змішувальної лампи під впливом напруги, що підводиться від гетеродина.

фіг. 31. Графіки, що ілюструють процес перетворення частоти.
а – анодна характеристика лампи; б – залежність анодного струму від напруги Uc і С7г; в – складова анодного струму частоти гетеродина; г – складова анодного струму частоти сигналу (коливання приходить сигналу промодельовані коливаннями гетеродина).

Для перетворення частоти принципово не має значення, чи вище частота гетеродина fг частоти приходить сигналу fe або нижче, важливо лише щоб різниця між ними була дорівнює необхідної проміжної частоті.

Розглядаючи процес перетворення частоти, ми зупинялися лише на коливаннях основних частот. Внаслідок нелінійності характеристики лампи в її анодному ланцюзі, крім згаданих вище частот, утворюються ще коливання більш високих частот – гармонік частот сигналу і гетеродина, а також вищі комбінаційні частоти. Всі ці частоти відсіваються фільтром, включеним в анодний ланцюг змішувальної лампи.


Фіг. 32. Коливання, модульовані однією частотою, складаються з коливань трьох частот: основний частоти сигналу fc, різниці основної та модулирующей частот fc – fг, а також з їх суми fc – fг.

Перетворювач частоти володіє і підсилювальними властивостями. Дається їм посилення визначається як відношення напруги проміжної частоти на його виході до напруги сигналу, що підводиться до керуючої сітці змішувальної лампи. Величина цього посилення залежить від параметрів змішувальної лампи, якості фільтра ПЧ, а також амплітуди напруги, що підводиться від гетеродина. Коефіцієнт посилення Кnp перетворювача частоти, містить двоконтурний смуговий фільтр з критичною зв'язком між контурами, можна підрахувати за формулою

До np = 0,5 Snp * Zрез

де
Snp-крутизна перетворення змішувальної лампи;
Z рез-резонансне опір контурів фільтра.

Крутизна перетворення являє собою відношення приросту складової анодного струму ?Inp
проміжної частоти до приросту напруги сигналу ?Uс. Вона не є строго визначеної для даної лампи і залежить від режиму її роботи, зокрема, від амплітуди коливань, які підводяться від гетеродина. При певній амплітуді цих коливань S np досягає найбільшої величини. Це найбільше значення Snp зазвичай і наводиться у паспорті змішувальних і перетворювальних ламп.

К.А. Шульгін