для чего нужна промежуточная частота

Промежуточная частота

Из Википедии — свободной энциклопедии

На промежуточной частоте обычно производится основное усиление и формирование заданной частотной характеристики обрабатываемого сигнала в радиоприёмных устройствах, измерительных приборах, селективных вольтметрах, анализаторах спектра и др.

Промежуточная частота обычно ниже частоты обрабатываемого сигнала, но может быть и выше его.

Промежуточная частота образуется на выходе преобразователя частоты — смесителя.

Усиление промежуточной частоты производится усилителем промежуточной частоты. Формирование требуемой частотной характеристики обычно также производится усилителем промежуточной частоты, в этом случае усилитель промежуточной частоты называют резонансным усилителем, но также возможно формирование частотной характеристики с помощью различных фильтров, например, электромеханических или цифровых.

В электронном устройстве, в частности, в радиоприёмнике, может быть применено несколько преобразователей частоты — смесителей для обработки одного и того же сигнала, для улучшения избирательности, и, соответственно, получают несколько различных ПЧ после каждого из смесителей. В этом случае эти частоты называют 1-я промежуточная частота, 2-я промежуточная частота и так далее.

Обыкновенно ПЧ фиксирована и настройка на частоту сигнала производится изменением частоты гетеродина, но в некоторых применениях, особенно в системах с несколькими промежуточными частотами частота первого гетеродина неизменна и в результате этого первая ПЧ зависит от частоты сигнала, при этом избирательность обеспечивается либо перестройкой центральной частоты усилителя промежуточной частоты, либо последующими каскадами гетеродинирования. Так, например, в системах спутникового телевидения в двух поддиапазонах 10,7–11,7 и 11,7–12,75 ГГц с помощью двух гетеродинов с фиксированными частотами 9,75 и 10,6 ГГц образуется ПЧ с диапазоном 950–2150 МГц.

Источник

Преимущества промежуточной частоты в радиочастотных системах

Узнайте о «ПЧ» (IF) – широко распространенном и полезном техническом приеме, используемом во многих беспроводных системах.

До сих пор мы обсуждали радиочастотные сигналы в терминах частотных диапазонов: низкочастотный (базовый) диапазон и радиочастотный диапазон. Этот подход обеспечивает простую концептуальную структуру, в которой RF схемы в основном являются средством преобразования низкочастотного информационного сигнала в высокочастотный передаваемый сигнал, или высокочастотного принимаемого сигнала в низкочастотный информационный сигнал. Эта модель не является неправильной, и предыдущие статьи полностью уместны для систем, которые в дополнение к низкочастотному и радиочастотному сигналам содержат сигнал «промежуточной частоты».

Что такое ПЧ (IF)?

Аббревиатура «ПЧ» (или IF, intermediate frequency) относится к самой промежуточной частоте или, в более общем смысле, к методам на основе промежуточных частот. Как следует из названия, промежуточная частота находится где-то между частотой базового диапазона частот и несущей частотой. Схемотехника ПЧ может быть включена и в передатчик, и в приемник, хотя преимущества технических приемов ПЧ более важны для приемников. Мы обсудим ПЧ в контексте разработки RF приемника, но при чтении имейте в виду, что эти полезные характеристики могут применяться и к передатчикам.

Схема получения сигнала промежуточной частоты

Возможно, вы слышали слово «гетеродин» или «супергетеродин». Эти термины относятся к радиочастотному приемнику, который включает в себя промежуточную частоту. Технологии ПЧ были разработаны в первой половине двадцатого века, и в настоящее время системы на основе ПЧ очень распространены.

Несущих много, ПЧ одна

Одним из наиболее интуитивных преимуществ ПЧ является возможность разработать приемник, в котором большее количество схем будет разработано для одного неизменного диапазона частот. До сих пор мы предполагали, что приемник может быть разработан для одной неизменной частоты передатчика, но любой, кто использовал автомобильный радиоприемник, должен понимать, что это далеко от реальности. Фактически, одна из наиболее знакомых характеристик радиочастотного приемника заключается в том, что он может передавать пользователю информацию только одной станции (для радио) или только одного канала (для телевидения) – другими словами, он может быть настроен на разные частоты несущих, и этот процесс настройки позволяет ему выбирать один из передаваемых сигналов и игнорировать все остальные.

Если перестраиваемый приемник не использует промежуточную частоту, все высокочастотные схемы должны быть совместимы с полным диапазоном возможных несущих частот; это нежелательно, потому что проще проектировать радиочастотные компоненты и схемы, оптимизированные для небольшого диапазона частот сигнала. Кроме того, для настройки потребуется несколько регуляторов, потому что будет необходимо подстроить несколько подсхем в соответствии с выбранной частотой. Гетеродинный приемник сначала сдвигает вниз принимаемый спектр в полосу, центрированную относительно промежуточной частоты, а затем работает оставшаяся схема, оптимизированная для этого частотного диапазона.

Минимизация высокочастотной обработки

Еще одним интуитивным преимуществом архитектуры приемника с ПЧ является уменьшенное количество компонентов, которые должны работать на высокой (а иногда и на очень высокой) частоте принимаемого сигнала. Всё становится труднее, когда частоты поднимаются в диапазон гигагерц: транзисторы дают меньшее усиление, пассивные компоненты всё больше отличаются от своих идеализированных моделей, влияние линий передачи становится более заметным.

Конечно, у нас всегда будет, по крайней мере, несколько компонентов, которые совместимы с принимаемой несущей частотой: нам нужен смеситель, который выполняет преобразование РЧ в ПЧ, а перед смесителем может стоять малошумящий усилитель и фильтр подавления зеркального канала (проблема зеркального канала обсуждается в следующей статье). Но подход с промежуточной частотой позволяет нам выполнять в радиочастотном диапазоне только самую необходимую обработку.

Меньшая добротность

Фильтрация является общим требованием для всех типов радиочастотных систем, но в некоторых ситуациях имеют место особенно высокие требования к схемам фильтров. Рассмотрим следующий сценарий: приемник должен извлечь информацию из узкополосного радиочастотного сигнала, который сопровождается сильными мешающими сигналами с частотами, близкими к краям спектра необходимого сигнала.

Полосовой фильтр с недостаточной добротностью может не справиться с подавлением мешающих сигналов

Полосовой фильтр используется для подавления этих мешающих сигналов, чтобы они не искажали демодулированные данные; однако создание эффективного полосового фильтра в этих условиях непросто.

Проблема заключается в добротности, которая соответствует тому, насколько избирательным является полосовой фильтр. Например:

Амплитудно-частотные характеристики полосовых фильтров с разной добротностью

Комбинация высокочастотной работы и узкой полосы пропускания требует очень высокой добротности (Q), и в итоге мы достигаем точки, в которой просто невозможно создать полосовой фильтр с достаточной избирательностью. Добротность полосового фильтра определяется следующим образом:

Таким образом, мы видим, что простым способом уменьшить требуемую добротность является снижение центральной частоты, и именно это позволяет нам сделать технология ПЧ. Ширина спектра сигнала не изменяется, но центральная частота сдвигается до промежуточной частоты.

Более простая квадратурная демодуляция

Из предыдущей главы мы знаем, что квадратурная демодуляция является важной технологией в современных радиочастотных системах. Математические выражения, которые определяют квадратурную демодуляцию и обработку I/Q сигналов, всегда предполагают идеальный сдвиг фазы на 90°. Но в реальной жизни совершенство достигается не так легко, и квадратурная схема не является исключением. Отклонения от идеализированной разности фаз 90°, а также несоответствия амплитуд между каналами I и Q приводят к ошибкам в демодулированных данных.

Это может показаться проблемой квадратурной модуляции в целом; какова связь с приемниками с ПЧ? Оказывается, что эти источники ошибок наиболее заметны в архитектурах без промежуточной частоты, поскольку разделение I/Q происходит на более высоких частотах, и потому что требуются дополнительные компоненты усиления и фильтрации после разделения.

Почему бы не преобразовывать напрямую в низкочастотный сигнал?

Если приемник с ПЧ должен включать в себя высокочастотные схемы для преобразования частоты из РЧ в ПЧ, почему бы просто не использовать частоту основной полосы (НЧ) вместо промежуточной частоты?

Структурная схема приемника прямого усиления

Приемник, который сдвигает сигнал на НЧ вместо ПЧ, относится к архитектуре прямого преобразования (гомодинный приемник, приемник с нулевой ПЧ). Являются ли традиционные преимущества промежуточной частоты (в контексте современных радиочастотных систем) причиной, достаточной для выбора ПЧ вместо метода прямого преобразования? Ответ на этот вопрос несколько сложен, и он выходит за рамки тем, представленных в данной статье. В следующей статье мы рассмотрим более подробную информацию о приемниках с ПЧ, а также обсудим сравнение гетеродинного приемника с приемником прямого преобразования.

Источник

Преобразование на промежуточную частоту полезно по нескольким причинам. Когда используются несколько ступеней фильтров, все они могут быть настроены на фиксированную частоту, что упрощает их создание и настройку. Транзисторы с более низкой частотой обычно имеют более высокий коэффициент усиления, поэтому требуется меньше каскадов. На более низких фиксированных частотах проще сделать резко селективные фильтры.

Таких каскадов промежуточной частоты в супергетеродинном приемнике может быть несколько; две или три стадии называются двойным (альтернативно двойным ) или тройным преобразованием соответственно.

СОДЕРЖАНИЕ

Обоснование

Использует

Возможно, наиболее часто используемые промежуточные частоты для радиовещательных приемников составляют около 455 кГц для приемников AM и 10,7 МГц для приемников FM. В приемниках специального назначения могут использоваться другие частоты. Приемник с двойным преобразованием может иметь две промежуточные частоты: более высокую для улучшения подавления изображения и вторую, более низкую, для желаемой избирательности. Первая промежуточная частота может даже быть выше, чем входной сигнал, так что все нежелательные отклики могут быть легко отфильтрованы с помощью фиксированной настройки RF-каскада.

В цифровом приемнике аналого-цифровой преобразователь (АЦП) работает с низкими частотами дискретизации, поэтому для обработки входные ВЧ-сигналы должны быть сведены к ПЧ. Промежуточная частота обычно находится в более низком частотном диапазоне по сравнению с передаваемой радиочастотной частотой. Однако выбор ПЧ больше всего зависит от доступных компонентов, таких как смеситель, фильтры, усилители и другие, которые могут работать на более низких частотах. Есть и другие факторы, влияющие на определение ПЧ, потому что более низкая ПЧ чувствительна к шуму, а более высокая ПЧ может вызвать дрожание тактовой частоты.

История

Источник

Промежуточная частота

Промежуточная частота (ПЧ) — частота, в которую преобразуется частота сигнала на промежуточном этапе его обработки в радиоэлектронном устройстве — приемнике, передатчике и др..

Промежуточная частота в супергетеродинном радиоприемнике — частота, образуемая смешиванием частоты входного сигнала с частотой, генерируемой маломощным генератором — гетеродином [1] и равная разности этих частот.

Примечания

Литература

Полезное

Смотреть что такое «Промежуточная частота» в других словарях:

ПРОМЕЖУТОЧНАЯ ЧАСТОТА — (Intermediate frequency, super heterodyne) см. Супергетеродин. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь

промежуточная частота — (МСЭ R F.1332 1). [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN intermediate frequencyIF … Справочник технического переводчика

Промежуточная частота (ПЧ) — По ГОСТ 24375 80 Источник: ГОСТ Р 50765 95: Аппаратура радиорелейная. Классификация. Основные параметры цепей стыка … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

промежуточная частота — 3.1.18 промежуточная частота: По ГОСТ 24375. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

промежуточная частота — tarpinis dažnis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. intermediate frequency vok. Zwischenfrequenz, f rus. промежуточная частота, f pranc. fréquence intermédiaire, f … Automatikos terminų žodynas

промежуточная частота — tarpinis dažnis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Dažnis, į kurį superheterodininiame radijo imtuve pakeičiamas priimamojo radijo signalo nešlio dažnis. atitikmenys: angl. intermediate frequency vok. Zwischenfrequenz, f… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

промежуточная частота — tarpinis dažnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. intermediate frequency vok. Zwischenfrequenz, f rus. промежуточная частота, f pranc. fréquence intermédiaire, f … Fizikos terminų žodynas

Промежуточная частота вращения — частота вращения в диапазоне 60 75 % номинальной частоты вращения, при которой достигается максимальный крутящий момент. Если максимальный крутящий момент возникает при частоте вращения менее 60 % номинальной частоты вращения, промежуточная… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

промежуточная частота радиоприемника — промежуточная частота Заданная частота, в которую должна быть преобразована в супергетеродинном радиоприемнике несущая частота принимаемого радиочастотного сигнала с целью эффективного усиления и фильтрации. Примечание Если происходит более… … Справочник технического переводчика

промежуточная частота вращения — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN intermediate speedmiddle speed … Справочник технического переводчика

Источник

Выбор промежуточной частоты

При выборе промежуточной частоты учитывают два противоположных требования:

1) промежуточная частота должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить заданное подавление зеркального канала σ_зк при реализуемой эквивалентной добротности каждого из контуров преселектора Q_эс;

2) промежуточная частота должна быть достаточно малой для того, чтобы могла быть обеспечена заданная полоса пропускания приемника при использовании на этой частоте фильтров с их совместной эквивалентной добротностью Q_{э пч}.

Чтобы получить необходимое подавление зеркального канала при использовании в преселекторе n одиночных электрических контуров, промежуточная частота f_п выбирается из соотношения

f_пч ≥ f _п1 = . (2)

На частотах f_с = 500. 6000 МГц используются в качестве преселектора микрополосковые фильтры третьего (не менее) порядка добротность которых также составляет Q_эмп = 10…50. И для подавления зеркального канала может использоваться тоже соотношение, где n— порядок фильтра.

Для обеспечения заданной полосы приемника П полагая, что в супергетеродинном приемнике полоса приемника П примерно равна полосе Δf_пч, формируемой фильтрами на промежуточной частоте, f_пч выбирают из соотношения

— Q_{э пч} эквивалентная добротность контуров промежуточной частоты (Q_{э пч}=50…80 для f_пч=0,5…30 МГц;

— ψ(n1) коэффициент, зависящий от вида резонансной системы в тракте промежуточной частоты. При эскизном проектировании полагаем ψ(n1)=1

Вариант реализации ФСС может быть выбран с помощью справочных баз данных различных фирм, приводимых в интернете и издаваемых каталогах. Это LC-фильтры, пьезофильтры, и фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ).

Кроме этого может быть использован (при отсутствии подходящего выпускаемого промышленностью фильтра) вариант реализации ФСС на отдельных LC– элементах. При этом достижимое значение эквивалентной добротности ФСС на электрических контурах Q_ФСС=Q_эпч связано с собственной ненагруженной добротностью Q_к контуров, составляющих ФСС, формулой Q_ФСС = Q_К/2,82. При оптимальном выборе емкости и способа намотки катушек индуктивности, обеспечивающими минимум потерь в контурах, можно добиться получения Q_к = 100. 250 на частотах f_пч = 0,5. 30МГц.

Важно указать также, что промежуточная частота f_пч должна превышать заданную верхнюю частоту модуляции F_мах, по крайней мере, в 5. 10 раз, а при импульсных сигналах период колебаний Т_пч = 1/f_пч должен быть раз в 10. 20 меньше длительности импульса, чтобы на выходе детектора можно было получить надежную фильтрацию f_пч. Промежуточная частота может иметь одно из следующих стандартных значений 110 кГц, 465 кГц, 1,6 МГц, 1,9 МГц, 2,2 МГц, 6,5 МГц, 10,7 МГц, 15 МГц, 30 МГц, 60 МГц, 100 МГц. Значение частоты f_пч обычно жестко не регламентируется в диапазоне 2,2. 15 МГц.

Итак, если выбран фильтр на частоте f_пч и удовлетворяется неравенство:

то оба требования, (2) и (3), удовлетворены, что позволяет строить приемник с одним преобразованием частоты.

При двойном преобразовании в тракте первой промежуточной частоты необходимо иметь фильтр (два-три контура) для того, чтобы было достаточным подавление второй зеркальной помехи, частота которой f_зк1 = f _пч1 ± 2f_пч2, где знак «±» зависит от выбора частоты второго гетеродина.

В результате составляется более подробная структурная схема с одними или двумя преобразованиями и с определением полос входного RF-фильтра (преселектора), фильтра первой промежуточной частоты (при двойном преобразовании) и фильтра ФСС (ФСИ), при расчете которого учитывается полоса приемника П и затухание по соседней станции σ_сс. Определятся частота гетеродина f_г. При двойном преобразовании f_г1 и f_г2

Выбор промежуточной частоты программой “GENESYS”

Однако расчет промежуточной частоты, выполненный по выше приведенной методике, не учитывает возникающих в результате нелинейности преобразования частоты комбинационных частот: f_nm = nf_c ±mf_г

Комбинационные составляющие, попадая в полосу приемника, создают дополнительные помехи приему, особенно для высокочувствительных приемников. Промежуточная частота должна быть выбрана в свободных от этих помех участках спектра. Расчет комбинационных частот и их амплитуд несложен, однако требует много времени и выполняется с использованием компьютерных технологий. Кроме определения промежуточный частот программа Genesys позволяет построить структурную схему приемника, рассчитать, усиление, коэффициент шума, рассчитать микрополосковые фильтры другие типы фильтров, входящие в состав приемника.

Источник