Для преобразования частоты применяют различные нелинейные или параметрические приборы. Например, в приемниках для дециметровых и сантиметровых волн в преобразователях частоты работают вакуумные или полупроводниковые диоды. Триоды используют для преобразования частоты вдиапазонахдециметровых и метровых волн.

Преобразование осуществляется следующим образом. К лампе подводят напряжение с частотами сигнала и вспомогательной частоты. Тогда анодный ток лампы пульсирует одновременно с этими частотами. Вследствие того что лампа является нелинейной, или параметрическим прибором, в ее анодном токе появляются составляющие с комбинационными частотами. На одну из них, обычно на разностную, настроен анодный колебательный контур. Он имеет большое сопротивление только для тока резонансной частоты и на нем получается усиленное напряжение только с промежуточной частотой. Таким образом, контур выделяет колебания промежуточной частоты.

В схемах преобразовательной частоты необходимо по возможности устранить связь между цепями приходящих сигналов и цепями гетеродина. Обычно в тех и других имеются колебательные контуры. При наличии связи между ними наблюдается влияние одного контура на другой, нарушение правильной их настройки, ухудшение стабильности частоты гетеродина и при отсутствии усилителя высокой частоты паразитное излучение колебаний гетеродина и при отсутствии усилителя высокой частоты паразитное излучение колебаний гетеродина через антенну приемника.

При использовании триода напряжения сигнала и гетеродина подаются в цепь сетки и это приводит к значительной связи между цепями сигнала и гетеродина. Подобный метод преобразования частоты называется односеточным.

Ослабление связи между цепями сигнала и гетеродина достигается при двухсеточном преобразовании частоты, которое можно осуществить с помощью пентода, если использовать его в качестве лампы с двойным управлением. В этом случае сложение колебаний сигнала и гетеродина происходит в электронном потоке внутри лампы вследствие того, что колебания поданы на различные сетки. Напряжение сигнала подводится к управляющей сетке, а напряжение гетеродина – к защитной сетке, которая используется как вторая управляющая. Если напряжение этой сетки остается значительно ниже минимального напряжения анода, то она по-прежнему работает и как защитная сетка. Экранирующая сетка почти полностью устраняет паразитную емкостную связь между цепями сигнала и гетеродина.

Лампу, в которой осуществляется преобразование частоты, иногда называют смесительной, так как в ней происходят сложения двух колебаний с различными частотами, а каскад, в котором работает эта лампа, называют смесителем. Таким образом, преобразование частоты состоит из смесителя и гетеродина, в каждом из которых должна работать своя лампа.

Многоэлектродные лампы с двойным управлением для преобразования частоты – гептоды – имеют две управляющие сетки и работают одновременно в смесителе и гетеродине, т. е. заменяют две лампы, они используются в приемниках средних и коротких волн, но на УКВ работают плохо.

Гептод имеет пять сеток. Достоинством гептодов является наличие защитной сетки, благодаря которой увеличивается внутреннее сопротивление лампы.

При работе гептодов на волнах короче 20 м стабильность частоты гетеродина оказывается недостаточной и приходится применять гетеродин с отдельной лампой, т. е. использовать гептод только в качестве смесительной, а не преобразовательной лампы. На этих волнах лучшие результаты в преобразователях частоты дают пентоды и триоды.

Все многосеточные лампы с двойным управлением имеют экранирующую сетку и подобны пентодам или тетродам, в которые добавлены еще сетки, образующие триодную (гетеродинную) часть. По своим характеристикам и параметрам эти лампы аналогичны пентодам и тетродам, а по характеристикам и параметрам триодной части – обычным триодам. Кроме того, лампы с двойным управлением имеют дополнительные характеристики и параметры, обусловленные наличием двух управляющих сеток.

Ток анода растет при изменении в положительную сторону напряжений обеих сеток. Крутизна по первой сетке тем больше, чем выше напряжение сетки. Если напряжение изменяется в положительную сторону, то понижается потенциальный барьер у катода и все большее количество электродов преодолевает этот барьер. Соответственно растут катодный ток, анодный ток и ток экранирующей сетки.

При изменении напряжения происходит изменение токораспределения между анодом и сеткой подобное тому, которое наблюдается в пентоде при изменении напряжения его защитной сетки.

Двойное управление анодным током сводится к тому, что изменение напряжения одной управляющей сетки изменяет крутизну характеристики по другой управляющей сетке. Вследствие изменения крутизны – основного параметра, характеризующего управляющее действие сетки, под влиянием напряжения другой управляющей сетки лампа является параметрическим прибором, пригодным для преобразования частоты.

Процесс преобразования частоты в лампе с двойным управлением можно пояснить с помощью семейства характеристик гептода. Так как анодный колебательный контур настроен на промежуточную частоту и на частотах сигнала и гетеродина имеет малое сопротивление, то для колебаний этих частот лампа практически работает в режиме без нагрузки и изменения анодного тока определяются из статических характеристик.

Важнейшим параметром, характеризующим часто-топреобразовательные лампы, является крутизна преобразования. Она представляет собой отношение амплитуды первой гармоники переменной составляющей промежуточной частоты, полученной в анодном токе, к амплитуде напряжения сигнала. При этом напряжения на экранирующих и защитной сетках и аноде постоянны.

Крутизна преобразования растет с увеличением амплитуды напряжения гетеродина.

Многие частотопреобразовательные лампы имеют удлиненные характеристики для осуществления автоматической регулировки усиления преобразовательного каскада. Но тогда при приеме сильных сигналов, т. е. при смещении рабочей точки на нижние нелинейные участки характеристики, резко возрастают амплитуды комбинационных колебаний, которые могут быть причинами помех в приемнике.

В современной аппаратуре используют комбинированные лампы, имеющие в одном баллоне две, а иногда три или четыре отдельные системы электродов. Применение таких ламп уменьшает габариты аппаратуры и упрощает монтаж. На схематических изображениях комбинированных ламп для упрощения часто показывают только один подогреватель и один катод. Во многих лампах, особенно предназначенных для высоких частот, ставят экраны, устраняющие паразитную емкостную связь между отдельными системами электродов.

Конструктивное выполнение электродов комбинированных ламп бывает различным. Часто встречаются отдельные электродные системы с экраном. В некоторых лампах делают общий катод, а электронные потоки, идущие от разных частей его поверхности, используются каждый в своей системе электродов. Возможна установка вдоль общего катода электродных систем с разделительными экранами.