Преобразователь частоты

(22) Заявлено 28,07. 80 (21) 296031018-09 .с присоединением заявки Рй(5 )М, Кл. Н 03 О 7(14 феудеРстееевый кемятет СССР ав делен ееееретеенИ в аткрытвВ(72) Авторы изобретения Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к радиотехнике и может найти применение в радиоприемной и радиоизмерительной технике.Известны балансные преобразователи частоты, содержащие источник входного сигнала, источник гете- родина, делитель входного сигнала (дифференциальный трансформатор, направленный ответвитель, квадратурный мост), преобразующие элементы (транзисторы, лампы, диоды), фильтры промежуточной частоты, сумматор (или вычитатель) промежуточной частоты (дифференциальный трансформатор, резонансный контур) фильтр нижних частот н т.п. 13. По сравнению с обычными однотактными преобразователями частоты балансный преобразователь частоты имеет увеличенный примерно вдвое динамический диапазон по входному сигналу, так как мощность входного сигнала делится между двумя плечамипреобразователя,Динамический диапазон известныхбалансных преобразователей частотычасто оказывается недостаточен и может быть повыщен в известных устройствах лищь за счет применения болеемощных преобраэуяцих элементов и уве.личения мощности гетеродина, что,однако, неизбежно приводит к увеличению коэффициента щума, а, следовательно, к снижению чувствительностирадиоприемных устройств, особенно вВЧ и СВЧ диапазонах.Наиболее близким к предлагаемомуявляется преобразователь частоты,содержащий делитель мощности входного сигнала, к первому выходу которогоподключены последовательно соединенные первый смеситель, первая линиязадержки и сумматор, вторую линиюзадержки, вход которой подключенк второму выходу делителя мощностивходного сигнала, второй смеситель, о 19(1выход которого соединен с пру им входом сумматора, и гетеродин, выход которого подклкгчец к гет.родниным входам первого и второго смесителей (2 1,Недостаток известцого преобразователя - низкий динамический диапазонпо входному сигналу.Цель изобретения - повышение динамического диапазона.Поставленная цель достигается тем, что. в преобразователь частоты, содержащий делитель мощности входного сигнала, к первому выходу которого подключены последовательно сое диненные первый смеситель, первая линия задержки и сумматор, вторую линию задержки, вход которой подключен к второму выходу делителя мощности входного сигнала, второй смеси- тель, выход которого соединен с другим входом сумматора, и гетеродин, выход которого подключен к гетеродинным входам первого и второго смесителей, между выходом первого смеси - теля и сигнальным входом второго смесителя введены последовательно соединенные третий смеситель и вычитатель, другой вход которого подключен к выходу второй линии задержки, при этом гетеродинный вход третьего смесителя подключец к выходу гетеродина а С С , где С, и С 2 - коэффициенты передачи делителя мощности входного сигнала соответственно по первомуи втооому выходам. На чеотеже поедставлена стоуктчо -ная схема поедлагаемого поеобоазователя частоты,Преобразователь частоты соаеожитделитель 1 мощности входного сигнала, первую линию 2 зацеожки, пеовый смеситель 3, втооой смеситель 4,сумматор 5, гетеродин б, третий смеситель 7, вторую линию 8 задержкии вычитатель 9.Преобразователь частоты работаетследующим образом.Предположим, что первый смеситель3 и второй смеситель 4 понижают частоту входного сигнала. В этом случае третий смеситель 7 должен бытьповышающим. Входной сигнал проходитна выход тремя путями, Первый путьпервый выход делителя 1, первыйсмеситель 3, первая линия 2 задержки,сумматор 5; второй путь - первый сме -ситель 3, третий смеситель 7 , вычитатель 9, второй смеситель 4, сум мятор 5 , гретий путь - второй выход делителя 1, вторя линия 8 задержки, вычитятель 9, второй смеситель 4, сумматор 5.Для упрощения записи, но без потери общцости примем коэффициенты передачи линий задержек, вычитателя и сумматора равными по модулю единице, а коэффициенты усиления (или передя О чи) по напряжению смеситепей обознавчим соответственно К , Е и К . При компенсации с помощью лиций задержек группового времени запаздывания и его неравномерности, которое вносят смесители и фильтры, имеем для коэффициента усиления по напряжению устройства в целом Соотношение (1) получено при усло - вии равного деления сигналя делителем 1 ( неравность деления сигнала учтем ниже) .При балацсе устройства, т. е. при выполнении условий 2 КК2 Кз -) К. = и (или)ЪК=К = 1- и.пиКь(1) следует также,имеемЗО т. е. от носит ельная погр ешност ь коэф - фициента усиления преобразователя частоты в целом является величиной второго порядка малости при условии, чтотретий смеситель имеет=О, Из4 Осоотношений (2) - (4) следует, что дляполучения усиления от преобразователя частоты в целом необходимо, чтобыпервый и второй смесители имели К 1 1и К1, т.е. первый и второй смеси-.45тели должны быть выполнены либо цяактивных преобразующих элементах (лампы, транзисторы и т,п.), либо цапассивных преобразующих элементх,например, на диодах с барьером Иттки, но с добавлением усилитепя промежуточной частоты," третий смеситсль7 должен иметь К1, т. е. может бытьвыполнен либо на диодах, например,диодах с барьером Иоттки, либо ня активных преобразующих элементх, нос добавлением аттецюятор состветствующей величины. Исполт зовние диодного третьего смесите тя 7 бч919041 Формула изобретения где С - коэффициент передачи делителя 1 ца его первый выход,Коэффициент шума всего устрой ства цри балансе 1. Дальняя связь. Под ред. А.Н.Зицгеренко, М., Свяэ ьиздат, 1970, с. 148. рис. 8.22.2, Асеев Б.П, Фззовые соотношения в радиотехнике. М., Связьиздат, 1959, с, 118, рис. 3-23,(прототип). предпочтительно, так как оц болеестабилен по сравцецц ,например, странзисторными смесителями, иследовательно, легче достигается условие =О. Кроме того диодцый 5кьЭсмеситель вносит значительно меньшесобственных шумов,Повышение динамического диапазонабеэ увеличения коэффициента шумакачественно можно показать так. ОПусть первый смеситель 3 выполненнапример, ца транзисторе средней мощности, а второй смеситель 4 - на маломощном малошумящем транзисторе.Очевидно, что в этом случае первый 5смеситель 3 будет иметь больниц динамический диапазон цо и больший коэффициент шума по сравнению со вторымсмесителем 4. Нетрудно видеть, чтопри балансе при условии К =К = - ) 20ксобственные шумы первого смесителябудут скомпенсированы, так как коэффициенты передачи при балансе схемыи сделанных выше предположениях отвыхода первого смесителя до выхода 25всего устройства по первому и второмупути одинаковы по величине и противоположны по знаку. Таким образом,общий коэффициент шума преобразователя частоты будет определяться малошумящим вторым смесителем 4 а ди-намический диапазон - сравнительномощным первым смесителем 3. Для получения мапого коэффициента нума вто.рого смесителя 4 необходимо, 4 тобыпотери во входной цепи второго смесителя 4 были достаточно малы, другимисловами, необходимо, чтобы делитель1 практически весь сигнал передавална вход второго смесителя 4. Например 40если в качестве делителя 1 использован направленный ответвитель с переходным ослаблением 10 дБ по отношению к первому выходу, то коэффициентнума второго смесителя 4 Кгиг увели 45чится ца 0,4 дБ,Количественный анализ предлагаемого устройства приводит к следующимсоотношениям,Коэффициент усиления по напряжению50при балансе Следует заметить, что за счет уменьшения коэФфициента передачи делителяна вход первого смесителя 3 динамический диапазон по входному сигналу всего устройства без уве - личецил коэффициента шума увеличивается примерцо на 10 19 с(дБ) даже при одинаковых динамических диапазонах первого и второго смесителей.Предлагаемое устройство позволяет значительно увеличить динамический диапазон преобразователей частоты без увеличения коэффициента шума, что повышает помехозащищенность радиоприемных устройств и облегчает ренение задачи электромагнитной совместимости радиотехнических устройств. Преобразователь частоты, содержащий делитель мощности входного сигнала, к первому выходу которого подключены последовательно соединенные первый смеситель, первая линия задержки и сумматор, вторую линию задержки, вход которой подключен к второму выходу делителя мощности входного сигнала, второй смеситель, выход которого соединен с другим входом сумматора и гетеродин, выход которого подключен к гетеродинным входам первого и второго смесителей, о т л и ч а - ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения динамического диапазона, между выходом первого смесителя и сигнальным входом второго смесителя, введены последовательно соединенные третий смеситель и вычитатель, другой вход которого подключен к выходу второй линии задержки, при этом гетеродинный вход третьего смесителя подключен к выходу гетеродина, а С (С где С и С - коэффициенты передачи делителя мощности входного сигнала соответственно по первому и второму выходам. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе919041 Составитель Л.АнаньеваТехред Т,Маточка Корректор Н.Стен Ковал едакт о Закаэ 2159 3 ис НИИ 4/ 4 илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проект Тираж 954 Государственелам изобрете Москва, Жго комитета ССй и открытий Раушская наб,