Способ параметрического преобразования частоты вниз

Н 9) 011 СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 3(51) Н 03 3 7 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "3Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТНЧЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ЩЯРЦТИЙ(56) 1. СВЧ устройства на полупроводниковых диодах. Под ред. И.В.Мальского и Б.В.Сестрорецкого.М., Советское радиофон, 19 б 9,с. 318-390.2, Сергованцев Б,В. Параметрические усилители СВЧ.М., фСоветское радио, 1961, с, 92 (прототип) .(54)(57) СПОСОБ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГОПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВНИЗ с использованием двух частот накачки, однаиз которых выбрана ниже. частоты входного сигнала, о т л и ч а ю ц и йс я тем, что, с.целью снижения уровня шумов в преобразованном сигнале,другая частота накачки выбрана вышечастоты входного сигнала,. при этомобе частоты накачки отличаются отчастоты входного сигнала на величину преобразованной частоты,) с Фгде Зл,32 3 и 34 - комплексные и . комплексно-сопряженные значения амплитуд токов через параметрический диод 1, соответственно на частотах О Ыэ и 4л): 21 11, (л) г =2 И 2, Од= 2 И.ц,с 2914) еПодставляя в выражение (3) значение С и(, иэ (2) и (4) с учетом (1) получаем следующие выражения для напряжений заряда емкости параметрического диЬда 1 на частотах 1 И и 14. ф 3, ЗлилЦ5(дЗ Со 3 ЯлСО4 Зл Мд)Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться длясоздания сверхвысокочунствительныхприемников и преобразонателей.Известен способ параметрическогопреобразования частоты, в которомпреобразование частоты производитсяспособом модуляции нелинейного сопротинления И ,Однако преобразование частотыизвестным способом сопровождается 10большими шумами и ослаблением.Наиболее близким техническим решением является способ параметрического преобразования частоты внизс использованием двух частот накачки, одна из которых выбрана нижечастоты входного сигнала, вторая час"тота накачки ниже первой частотынакачки (2 .Однако параметрическое преобразо"нание частоты известным способомтакже сопронождается высоким уровнем шумов в преобразованном сигнале.Цель изобретения - снижение уровня шумов в преобразованном сигнале.Для достижения поставленной целисогласно способу параметрическогОпреобразования частоты вниз с использованием двух частот накачки, однаиэ которых выбрана ниже частотывходного сигнала, другая частотанакачки выбрана выше частоты входного сигнала, при этом обе частотынакачки отличаются от частоты,входного сигнала на величину преобразованной частоты. 35На Фиг. 1 приведена структурнаяэлектрическая схема устройства,реализующего предлагаемый способпараметрического преобразованиячастоты вниз; на фиг. 2 - распре Чделение спектра частот.Устройство (фиг. 1) для реализации предлагаемого способа параметрического преобразования частотывниз содержит параметрический диод 1, генераторы 2 и 3 частот накач-,ки, полоснопропускающие фильтры 4и 5, настроенные на частоты накачек,источник б входного сигнала преобразуемой частоты, полоснопропускающийфильтр 7, Фильтр 8, настроенныйна преобразованную частоту, и нагрузку 9.На фиг, 2 изображены спектры 10к 11 нходного сигнала, с граничными преобразуемыми частотами 11 , 55и 12 , спектры 12 - 14 с граничнымипреобразованными частотами 1 и 14первая частота накачки 11, втораячастота накачки 2 .Способ осуществляется следующим 60образом.Мощность входного сигнала преоб"разуемой частоты от источника б через полоснопропускающий фильтр 7 поступает н параметрический диод 1. щ Однонременно в параметрический диод 1 поступают мощности генераторов 2 и 3 частот накачки, соответственно через полоснопропускающие фильтры 4 и 5, один генератор 2 настроен на частоту 1 н 1 , а другой генератор 3 - на частоту 1 кгнл 1+ Ъ 2 4И) Под действием мощности частот накачек емкость С параметрического диода 1 изменяется по законулщ е) нл +щ -14 лц1 не-ФиМге +йгегде С - среднее значение емкости параметрического диода 1;%Й, М, Мд и М 2 - комплексные и комплексно-сопряженные значения коэффициентов модуляции емкости параметрического диода 1, соответственно на частотах накачек (Ои Янг дну" 2 Й 1 н 1Рнг=2 н )Напряжение. заряда на емкости параметрического диода 1лф3 Сз) где- мгновенное значение тока,протекающего через параметрическийдиод 13462 ЗгМВ )(лСО(О 4 СО)Соф) % ф%4 Зф 2 4 фл3 Я 3 Я 2 СО Я,СО 3 Я 4 СОС учетом (5) составим уравнение Кирхгова для контура преобразуемой частоты, образованного ис, .точником б, полоскопропускающимфильтром 7, параметрическим дио" дом 1 и контуром преобразованной частоты, образованным нагрузкой 9, фильтром 8 и параметрическим дио" дом 1, и решим их относительно токов1 М( ссг 14 Как следует из выражения (б).эквивалентное сопротивление контурапреобразованной частоты соответст-венно для частот 1 и 14 имеетследующий вид г ял фсъ сггзф э зф1 СИ 4 сВ+л 4 Э 4 тВ выражении (б) учтено, что Аз =Ь так как граничные частоты .1,и т 2 спектра 10 входного сйгйала расположены симметрично относительно реэбнансной частоты контура преобразуемой частоты, где , Ь 2, , Е 4 - электРодвижУЩие силы ИстОч, ников на частоТах4,йф, Ь 4;Е -сопротивление" контура преобразуемой частоты;,2 ив сопротивления контура преЗфобразованной частоты соответственно на частотах1 и 14. Аналогичные выражения получаютсядля контура преобразуемой частоты,Из выражения (7) следует, что примодуляции емкости параметрическогодиода 1 двумя частотами, одна изкоторых больше преобразуемой частоты, а другая меньше преобраэуемойчастоты на ту же величину, в контуры вносятся как отрицательные, таки положительные сопротивления, т.е.0 происходит компенсация положительной обратной связи отрицательной.При полной компенсации положительной обратной связи отрицательной, т.е. когда вносимое отрицатель-,15 ное сопротивление равно вносимомуположительному сопротивлению, выражение (б) упрощается и принимаетследующий вид%25 3 - г 44,Как следует йз выражения(8)преобразовании входного сигнала счастотой Ь в контуре преобразованЗ 0 ной частоты возникают токи как начастоте 1, так ина частоте 14 лс354лДдщ40, ЪВ. выражениях (9) учтено, чтоЕ=.Е 4, так как частоты 1 и 14 рас-,положены симметрично относительнорезонансной частоты контура преоб 45 раэованной частоты (Фиг. 2).Технико-экономический эффектпредлагаемого способа преобразования частоты вниз заключается в том,что таким способом можно преобразовать частотувниз практически безшума и с усилением.С применением предлагаемого способа параметрического преобразования частоты вниз появляется возможность создания сверхвысокочувствительных приемников не только в дециметровом, сантиметровом и верхнеммиллиметровом диапазонах волн, нои в нижнем миллиметровом диапазоне,По своим частотным характеристикамб 0 способ похож на одноконтурный параметрический усилитель. Он может применяться в радиоастрономическихн теплолокационных приемниках-радиометрах и в системах, где допускают 65 ся искажения формы сигнала.1058023 Составитель О.Гаврилинаактор О.Сопко Техред А, Бабинец Корр А, Дзят 2/5 5ВЯИИПИпо де113035 Тираж 936 осударственно м иэобретеиий Москва, Ж,Подписнокомитета СССР каэ открытий аушская на4/ илинл ППППатент , г. Ужгород, ул. Проектная В тех радиотехнических системах, где не допускаются искажения Формы входного сигнала, необходимо ,синхронизировать частоты накачек с несущей частотой преобразуемого входного сигнала. Если синхрониэа ция невозможна, необходимо полосу преобразуемой частоты входного сигнала разместить выше (фиг. 2, поэ,И или ниже частоты 1 1 н я / ф тогда в контуре преобразованнойчастоты возникают два разнесенныхи неискаженных спектра 13 и 14(фиг. 2) преобразованных сигналов,которые далее можно разделить уэкополосными фильтрами. В этом случаекоэФФициент преобразования уменьшится в два раза, а коэффициентшума, наоборот, увеличится в двараза.