Jest to operacja stosowana w techni-

ce analogowej. Polega na przesuniêciu
czêstotliwoœci lub pasma sygna³u w dzie-
dzinie czêstotliwoœci. Operacja ta doty-
czyæ mo¿e sygna³ów zmodulowanych,
nie zmieniaj¹c parametrów modulacji.
W przypadku modulacji mamy do czynie-
nia z „zakodowaniem” informacji i jedno-
czesnym przesuniêciem czêstotliwoœci.
Przemiana ogranicza siê jedynie do prze-
suniêcia czêstotliwoœci. Uk³ad realizuj¹cy
przemianê czêstotliwoœci nazywany jest
stopniem przemiany lub mieszaczem.
Stopieñ przemiany jest podstawowym
blokiem superheterodynowych odbiorni-
ków radiowych i telewizyjnych.

Zanim przyst¹pimy do opisania ro-

dzajów przemiany zapoznamy siê ze
schematem blokowym ilustruj¹cym jej
dzia³anie.

Schemat ten zawiera dwa bloki:

oznaczony liter¹ M mieszacz i filtr œrodko-
woprzepustowy oznaczony liter¹ F. Do
mieszacza doprowadzony jest sygna³ wej-
œciowy o czêstotliwoœci f

s

, który bêdzie

poddany przemianie. Do uzyskania prze-
miany niezbêdny jest drugi sygna³ tzw.
sygna³ heterodyny o czêstotliwoœci f

h

.

Czêstotliwoœæ f

h

wyznacza przesuniêcie

czêstotliwoœci

sygna³u

wyjœciowego

wzglêdem wejœciowego. Czêstotliwoœæ sy-
gna³u wyjœciowego nazywana jest czêsto-
tliwoœci¹ poœredni¹ fp.

Do wytworzenia sygna³u heterodyny

niezbêdny jest specjalny generator nazy-
wany heterodyn¹ lub generatorem lokal-
nym. Najczêœciej jest to generator prze-
strajany. Powinien charakteryzowaæ siê
bardzo dobrymi parametrami. Istotna
jest niska zawartoϾ harmonicznych, po-
niewa¿ ka¿da harmoniczna w kombinacji
z przypadkowym sygna³em wejœciowym
mo¿e daæ czêstotliwoœæ poœredni¹. Sytua-

cja taka nazywana jest odbiorem niepo-
¿¹danym. Wa¿ne s¹ tak¿e stabilnoœæ
czêstotliwoœci i amplitudy sygna³u
wyjœciowego.

Bezpoœrednio na wyjœciu mieszacza

M uzyskuje siê sygna³y o czêstotliwo-
œciach bêd¹cych ró¿nymi kombinacjami
czêstotliwoœci sygna³ów wejœciowego
i heterodyny. Podstawowe okreœlone s¹
podanymi ni¿ej wzorami:

f

p1

= f

h

f

s

f

p1

= f

s

f

h

Bêd¹ tam tak¿e sygna³y o czêstotli-

woœciach f

s

i f

h

. Zadaniem filtru œrodko-

woprzepustowego jest wydzielenie jednej
z nich uwa¿anej za czêstotliwoœæ poœre-
dni¹ fp. Najczêœciej wykorzystuje siê sk³a-
dow¹ fp1. Nale¿y zauwa¿yæ, ¿e uzyskany
zgodnie z tym wzorem sygna³ poœredniej
czêstotliwoœci bêdzie mia³ zamienione
miejscami wstêgi boczne. Mo¿e to byæ
istotne przy sygnale jednowstêgowym
lub z czêœciowo t³umion¹ wstêg¹ boczn¹.

Przemiana jest operacj¹ realizowan¹

na przebiegach sinusoidalnych. Aby uzy-
skaæ sygna³, którego czêstotliwoœæ bêdzie
sum¹ lub ró¿nic¹ czêstotliwoœci sygna³ów
wejœciowych nale¿y dokonaæ ich wymno-
¿enia (podobnie jak przy opisywanej
wczeœniej modulacji). Odbywa siê to na
zasadzie funkcji sinusoidalnych sumy
i ró¿nicy k¹tów.

Iloczyn sygna³ów wejœciowych jest

tak¿e jednym ze sk³adników podniesionej
do kwadratu sumy sygna³ów. Tak¹ sytua-
cjê mamy w przedstawionej na rysunku 2
przemianie sumacyjnej.

Sygna³y wejœciowy E

s

i heterodyny E

h

s¹ sumowane i doprowadzane do ele-
mentu nieliniowego EN. Elementem nie-
liniowym mo¿e byæ przesterowany tran-
zystor lub dioda pó³przewodnikowa.
Dziêki nieliniowoœci uzyskuje siê pomno-

¿enie sygna³ów i w efekcie poszukiwane
sk³adowe o czêstotliwoœciach ró¿nico-
wych. Filtr œrodkowoprzepustowy F wy-
dziela w³aœciw¹ sk³adow¹ jako sygna³ po-
œredniej czêstotliwoœci.

Zalet¹ tej metody jest prostota uk³a-

dowa. Podstawow¹ wad¹ jest mo¿liwoœæ
wyst¹pienia wielu odbiorów niepo¿¹da-
nych. Zasadnicz¹ ich przyczyn¹ jest nieli-
niowoœæ niezbêdna do uzyskania prze-
miany. Powoduje ona jednoczeœnie po-
wstanie harmonicznych sygna³ów wej-
œciowego i heterodyny, których kombina-
cje mog¹ daæ tak¿e czêstotliwoœæ poœre-
dni¹. Kolejn¹ wad¹ jest przenikanie sy-
gna³u heterodyny do obwodu sygna³u
wejœciowego, który w pewnych sytua-
cjach mo¿e zostaæ nawet wypromienio-
wany przez antenê odbiorcz¹.

Podanych wad jest pozbawiona tzw.

przemiana iloczynowa. Obwody, wejœcio-
wy i heterodyny s¹ rozdzielone. Zasadni-
czym blokiem jest uk³ad mno¿enia analo-
gowego UM. Uk³ad ten pracuje liniowo w
odniesieniu do oddzielnych sygna³ów,
wejœciowego i heterodyny. Na jego wyj-
œciu uzyskuje siê sygna³y o czêstotliwo-
œciach bêd¹cych kombinacjami (sum¹
i ró¿nic¹) czêstotliwoœci sygna³ów wej-
œciowych. Sygna³ poœredniej czêstotliwo-
œci wydzielany jest przez filtr œrodkowo-
przepustowy F.

Wad¹ przemiany iloczynowej by³a

kiedyœ trudnoœæ jej realizacji na dyskret-
nych tranzystorach bipolarnych, chocia¿
by³a powszechnie stosowana w dobie
lamp elektronowych. Wrócono do niej
w technice uk³adów scalonych. Do jej re-
alizacji nadaj¹ siê tak¿e dwubramkowe
tranzystory polowe MOS.

Zaczniemy od uk³adów przemiany

sumacyjnej. Jako pierwszy opiszê tzw.
mieszacz diodowy (rys. 4) wykorzystuj¹cy
diodê pó³przewodnikow¹ jako element
nieliniowy.

31

10/98

Elektronika inaczej cz. 33 -

Przemiana czêstotliwoœci

Rodzaje przemiany czêstotliwoœci

fh

fp

fs

fs-fh

fh-fs

F

M

Rys. 1 Schemat blokowy przemiany

czêstotliwoœci

~

Eh

fp

~

Es

F

EN

Rys. 2 Przemiana sumacyjna

Przyk³ady uk³adów przemiany
czêstotliwoœci

~

Eh

UM

F

Es

~

fp

Rys. 3 Przemiana iloczynowa

Sygna³ wejœciowy u

s

podawany jest

przez transformator dopasowuj¹cy i wy-
dzielany w obwodzie L

s

, C

s

. Tak¿e przez

transformator jest podawane napiêcie he-
terodyny u

h

. Uzwojenia wtórne transfor-

matorów, dioda D i obwód rezonansowy
L

p

, C

p

filtru poœredniej czêstotliwoœci po-

³¹czone s¹ szeregowo. W obwodzie tym
dziêki nieliniowoœci diody uzyskuje siê
miêdzy innymi sygna³ o czêstotliwoœci
poœredniej wydzielany przez podany
wy¿ej obwód i transformowany jako
sygna³ u

p

.

Uk³ad wymaga napiêcia heterodyny

o wartoœci umo¿liwiaj¹cej wprowadza-
nie diody w stan przewodzenia. WartoϾ
tego napiêcia mo¿na zmniejszyæ pola-
ryzuj¹c wstêpnie diodê w kierunku
przewodzenia. Wad¹ uk³adu jest brak
wzmocnienia. Stosowany jest przy
wielkich czêstotliwoœciach.

Jako element nieliniowy mo¿na za-

stosowaæ tranzystor bipolarny, którego
obwód wejœciowy B-E odpowiada dio-
dzie. Tranzystor oprócz wzmocnienia sy-
gna³u poœredniej czêstotliwoœci mo¿e byæ
wykorzystany jako heterodyna. Taki
„kombajn” nazywany jest mieszaczem
samowzbudnym.

Przedstawiony schemat odpowiada

mieszaczowi u¿ywanemu w prostych
odbiornikach radiowych. Sygna³ wejœcio-
wy indukowany za pomoc¹ rdzenia ante-

ny ferrytowej jest wydzielany
przez obwód L

s

, C

s

. Jako napiêcie

u

s

podawany jest do obwodu ba-

zy tranzystora T. W obwodzie ko-
lektora w³¹czony jest obwód wy-
dzielaj¹cy sygna³ poœredniej czê-
stotliwoœci (L

p

, C

p

). Szeregowo

z nim w³¹czony jest obwód rezo-
nansowy generatora lokalnego
(heterodyny) - L

h

, C

h

. Napiêcie

sprzê¿enia zwrotnego jest poda-
wane przez uzwojenie sprzêgaj¹-
ce i kondensator C2 do emitera

tranzystora. Zapewnia ono wzbudzenie
drgañ generatora i jest jednoczeœnie na-
piêciem heterodyny u

h

. Generator pracu-

je w uk³adzie Meissnera (ze sprzê¿eniem
transformatorowym).

Sygna³ u

s

i napiêcie heterodyny u

h

s¹

sumowane w obwodzie B-E tranzystora.
NieliniowoϾ tranzystora prowadzi do
uzyskania sygna³u o poœredniej czêstotli-
woœci wydzielanego w obwodzie kolekto-
ra i podawanego przez transformator ja-
ko u

p

.

Oba te uk³ady obarczone s¹ wadami

charakterystycznymi dla przemiany su-
macyjnej. Kolejne prezentowane uk³ady

dotycz¹ przemiany iloczynowej.

Pr¹d drenu dwubramko-

wego tranzystora polowego
MOS jest proporcjonalny do ilo-
czynu napiêæ podawanych na
obie bramki. Umo¿liwia to jego
bezpoœrednie wykorzystanie do
realizacji stopnia przemiany.

Sygna³ o czêstotliwoœci

f

s

podawany jest do pierwszej

bramki. Do drugiej bramki po-
dawane jest napiêcie heterody-
ny o czêstotliwoœci f

h

. Iloczyn

obu tych sygna³ów wytwarza w

obwodzie drenu sygna³y o czêstotliwo-
œciach sumacyjnych i ró¿nicowych. Sygna³
poœredniej czêstotliwoœci jest wydzielany
przez obwód pierwotny transformatora

sk³adaj¹cy siê z indukcyjnoœci L

p

oraz

kondensatora C

p

i podawany na wyjœcie

jako u

p

.

Bramka druga wymaga polaryzacji

napiêciem sta³ym. W opisywanym uk³a-
dzie napiêcie polaryzuj¹ce jest pobierane
z rezystora Ÿród³owego. O stosunkowo
ma³ej popularnoœci tego rozwi¹zania sta-
nowi¹ rozwój uk³adów scalonych i podat-
noœæ na uszkodzenia tranzystorów polo-
wych MOS.

Mieszacze iloczynowe na tranzysto-

rach bipolarnych wymagaj¹ znacznego
skomplikowania uk³adu. Dlatego s¹ one
realizowane dopiero w technice uk³adów
scalonych. Podstawowym uk³adem jest
tutaj wzmacniacz ró¿nicowy, w którym
napiêcie heterodyny zmienia sumê pr¹-
dów tranzystorów pary symetrycznej.
Pr¹d w obwodzie kolektorów tych tranzy-
storów jest proporcjonalny do iloczynu
napiêæ wejœciowych.

Sygna³ wejœciowy u

s

przez transfor-

mator podawany jest do baz tranzysto-
rów wzmacniacza ró¿nicowego. Obwód

rezonansowy L

s

i C

s

s³u¿y do

wydzielania tego sygna³u. Na-
piêcie heterodyny u

h

przez ko-

lejny transformator podawane
jest do bazy Ÿród³a pr¹dowego.
Sygna³ poœredniej czêstotliwoœci
wydzielany jest przez obwód
L

p

, C

p

i przez transformator po-

dawany na wyjœcie (u

p

).

Na obu schematach

przemiany iloczynowej widaæ
oddzielenie obwodu sygna³u
wejœciowego od obwodu hete-
rodyny. Zmniejsza siê dziêki te-

mu mo¿liwoœæ zak³ócania odbioru innym.
Problem tzw. sygna³ów niepo¿¹danych
jest istotnym zagadnieniem zwi¹zanym z
przemian¹ czêstotliwoœci.

Jak poda³em na samym pocz¹tku

uk³ad przemiany wytwarza na swoim
wyjœciu wiele sygna³ów o czêstotliwo-
œciach bêd¹cych kombinacjami czêstotli-
woœci sygna³ów wejœciowych oraz kombi-
nacjami ich harmonicznych. Sygna³ami
niepo¿¹danymi bêdziemy nazywali takie
sygna³y wejœciowe, które dadz¹ na wyj-
œciu sygna³y o czêstotliwoœci poœredniej.

Pierwszym niepo¿¹danym sygna³em,

na który wrêcz uk³ad przemiany jest uczu-
lony, to sygna³ o czêstotliwoœci poœredniej
f

p

. Stopieñ przemiany bardzo dobrze

wzmacnia sygna³ o czêstotliwoœci poœre-

32

10/98

u

h

Cs

Ls

u

s

p

u

Lp

Cp

D

+Uz

Rys. 4 Mieszacz diodowy

+Uz

u

Ch

Lh

h

C1

u

s

Ls

Cs

C2

T

p

u

Lp

Cp

Rys. 5 Mieszacz samowzbudny

fh

+Uz

p

u

Lp

Cp

fs

Rys. 6 Mieszacz iloczynowy z dwubramkowym

tranzystorem polowym

Sygna³y niepo¿¹dane

W oparciu o popularny uk³ad za-

silacza LM 317 mo¿na zbudowaæ pro-
st¹ ³adowarkê do akumulatorów po-
siadaj¹c¹ regulacjê napiêcia do które-
go na³aduje siê akumulator oraz regu-
lacjê pr¹du ³adowania. £adowarka
mo¿e s³u¿yæ do ³adowania akumula-
torów kwasowych (samochodowych),
oraz zasadowych.

Schemat ³adowarki zamieszczono na

rys. 1. Jak ju¿ na wstêpie wspomniano
sercem urz¹dzenia jest uk³ad LM 317
(US1), dostarczaj¹cy 1,5 A maksymalne-

go pr¹du ³adowania, lub LM 350 - 3,0 A.
Regulacjê napiêcia wyjœciowego, do
którego ma byæ na³adowany akumulator
przeprowadza siê potencjometrem P1.
Natomiast do regulacji maksymalnego
pr¹du ³adowania s³u¿y potencjometr P2.

Ustawianie napiêcia koñcowego ³a-

dowania przeprowadza siê bez pod³¹-
czonego akumulatora, mierz¹c wolto-
mierzem napiêcie wyjœciowe. Po do³¹cze-
niu roz³adowanego akumulatora uk³ad
zaczyna stabilizowaæ pr¹d wyjœciowy. Na-
piêcie akumulatora jest wtedy ni¿sze ni¿

napiêcie na wyjœciu ³adowarki i stabiliza-
tor US1 d¹¿y do podniesienia tego napiê-
cia. Powoduje to przep³yw pr¹du ³ado-
wania z wyjœcia stabilizatora US1 przez
akumulator i rezystor R4 do masy. Pr¹d
³adowania wywo³uje proporcjonalny do
niego spadek napiêcia na rezystorze R4.
W efekcie tego tranzystor T1 zaczyna siê
otwieraæ zmniejszaj¹c napiêcie na wejœciu
REG stabilizatora ograniczaj¹c tym sa-
mym pr¹d do zadanej wartoœci.

W miarê jak wzrasta napiêcie na za-

ciskach akumulatora pr¹d ³adowania
spada prawie do zera. Uk³ad przechodzi
wiêc p³ynnie do stabilizacji napiêcia okre-
œlonego przez stosunek rezystancji rezy-

stora R1 i potencjometru P1. W koñ-
cowej fazie przez akumulator p³ynie
niewielki pr¹d podtrzymujacy.

Napiêcie wejœciowe uk³adu po-

winno zostaæ dobrane w taki spo-
sób, aby ró¿nica napiêæ pomiêdzy
wejœciem i wyjœciem stabilizatora
nie przekracza³a 10 V, gdy¿ przy
wiêkszej ró¿nicy wewnêtrzne uk³ady
zabezpieczenia pr¹dowego stabiliza-
tora US1 rozpoczn¹ ograniczanie
pr¹du przy wartoœciach mniejszych
ni¿ podane.

dniej np. wypromieniowany przez inny
odbiornik.

Przy ustaleniu czêstotliwoœci poœre-

dniej zgodnie ze wzorem: f

p

= f

h

- f

s

,

kolejnym sygna³em niepo¿¹da-
nym bêdzie tak zwany sygna³
lustrzany f

l

. Sygna³ ten daje

czêstotliwoœæ poœredni¹ wed-
³ug wzoru: fp = f

l

- f

h

. Wszystkie

nastêpne sygna³y niepo¿¹dane
bêd¹ zwi¹zane na przyk³ad
z harmonicznymi czêstotliwoœ-
ci heterodyny.

Za t³umienie sygna³ów

niepo¿¹danych odpowiada ob-
wód selektywny znajduj¹cy siê
w torze sygna³owym przed
stopniem przemiany. Przy du-
¿ych czêstotliwoœciach sygna³u i
ma³ych czêstotliwoœciach poœre-
dnich (fale krótkie) t³umienie
sygna³ów lustrzanych mo¿e byæ
niewystarczaj¹ce. Sposobem na
jego poprawienie jest zastoso-
wanie tzw. podwójnej przemia-
ny czêstotliwoœci.

Podwójna przemiana czê-

stotliwoœci wymaga zastosowania dwóch
mieszaczy i oczywiœcie dwóch heterodyn.
Mieszacz M1 s³u¿y do zwiêkszenia odstê-
pu miêdzy czêstotliwoœci¹ sygna³u po¿¹-

danego a czêstotliwoœci¹ sygna³u lustrza-
nego. Dlatego pierwsza czêstotliwoœæ po-
œrednia f

p

1 jest kilka razy wiêksza od dru-

giej czêstotliwoœci poœredniej f

p

2. Roz-

wi¹zanie to stosuje siê w wysokiej klasy
odbiornikach fal krótkich.

Ci¹g dalszy w nastêpnym numerze.

33

10/98

u

h

Ch

Lh

Lp

Cp

s

u

p

u

Lp

Cp

Rys. 7 Mieszacz iloczynowy na tranzystorach

bipolarnych

f

fp

fs

fh

f

L

fp

fp

A

Rys. 8 Podstawowe sygna³y niepo¿¹dane

fh

1

2

fh

M1

M2

fs

fp

1

fp

Rys. 9 Podwójna przemiana czêstotliwoœci

WE

WY

Reg

220W

1W/5W

1k-A

100W

–

BC547B

1000÷
2200mF

LM 317

4,7k-A

wy

3A/100V

Reg

390W

Uwy=1,5V÷16V

I

=0,5A÷3A

~

WIDOK OD SPODU

LM 350

WY

+

~ Uwe

+

–

PR

WE

WY

~

WE

Reg

LM 317 Imax=1,5A

LM 350 Imax=3A

PR1

US1

T1

C1

R1

P1

P2

R2

R3

R4

Rys. 1 Schemat ideowy ³adowarki

Prosta ³adowarka do akumulatorów

àD.C.