Балансный преобразователь частоты

и,989745 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сеез СоветсинлСфцнаиистическихРеспублик .(53)М. К оединениен заявки не 3 0 7/14 23)Приоритет Опубликовано 15 01.83Беллетень ЭВ.б 32(088,83 аллам кзебретееей 1.83етеры Дата опубликования опис 72) Автор А. И. Смирнов,у)ея вщкий81йО КолокОлов и А ретени Заявите(54) БАЛАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТ ного типа проводимости. с реактивными делителями напряжения между входными и общими электродами, к входам которых через развязывающий элемент, например гибридное соединение, подключены источник сигнала и гетеродин, выходы соединены с нагрузкой параллельно, а друг с другом последовательно, и между общими шинами преобразующих четырехполюсников, одна иэ которых подклюцена к шине заземления, включен заграждающий Фильтр, настроенный на промежуточную частоту. Благодаря исключению балансного транс Форматора на выходе этого устройства оно сохраняет хорошие характеристики на частотах вплоть до несколькихсотен ИГц Г 2 3 Однако в С20 раздельно общчетырехполюснно и практичешения симметр ж Изобретение относится к радио-. технике и может быть использовано в радиоаппаратуре различного назначения, в частности в радиоприемных . устройствах.Известен балансный преобразова" тель частоты, содержащий два идентиц ных преобразующих .цетырехполюсника,к входам которых через развязывающий элемент подключены источник сигнала и гетеродин, и нагрузку 1 1.Однако на выходе этого преобразователя используется балансный трансорФматор, цто не только затрудняет его настройку, но и приводит к уменьшению коэФФициента передач увеличению коэФФициента шума и ничению полосы пропускания.Наиболее близким техническим решением к изобретению является балансный преобразователь частоты, содеожащий два идентичных преобразующих четырехполюсника на транзисторах одЧ-диапазоне выполнит е шины преобразующих ков. конструктивно сл ки невозможно без на и плеч преобразователя, Кроме того, конечные размеры и потери заграждающего фильтра промежуточной частоты вносят дополнительную асимметрию на высокой частоте.Поэтому известное устройство в СВЧ-ди- ь апазоне имеет .неудовлетворительную характеристику, связанную с нарушением симметрии плеч и влиянием потерь заграждающего фильтра: низкий коэффициент передачи, высокий ко О эффициент шума. и значительный уровень четных гармоник в спектре выходного сигнала.Цель изобретения - повышение коэффициента передачи и уменьшение коэффициента шума в СВЧ-диапазоне при снижении уровня четных гармоник в спектре выходного сигнала.Поставленная цель достигается тем, что в балансном преобразователе цас- ро тоты, содержащем два идентичНых преобразующих четырехполюсника, к входам которых через первый, второй развязывающие конденсаторы и развязывающий элемент, например гибридное 25 соединение, подключены источник сигнала и гетеродин, и нагрузку, причем преобразующие четырехполюсники выполнены на транзисторах одного типа проводимости, между входными и общими зо электродами которых включены реактивные Делители напряжения, отвод реактивного делителя напряжения первого преобразующего четырехполюсника подключен к выходу второго преобразующего четырехполюсника, между отводами реактивных делителей напряжения первого и второго преобразующих четырехполюсников и общей шиной включены соответственно первый и вто О рой дополнительные конденсаторы, между выходом первого преобразующего четырехполюсника и общей шиной включен третий дополнительный конденсатор, а между выходом второго преобразующе го цетырехполюсника и нагрузкой введена катушка индуктивности.На фиг, 1 приведена электрическаяпринципиальная схема предложенногоустройства; на фиг., 2 .- эквивалентная схема,Балансный преобразователь частотысодержит первый и второй преобразующие четырехполюсники 1 и 2, развязывающие конденсаторы 3 и 4, развязывающий элемент 5, источник 6 сигнала,гетеродин 7, нагрузку 8, дополнительные конденсаторы 9-11 и катушку индуктивности 12, причем каждый преобразующий четырехполасник 1 и 2 содержит транзистор 13 (14), реактивный .делитель напряжения, выполненный накатушке индуктивности 15 (16) и конденсаторе 17 (18), заграждающий фильтрпо высокой частоте, образованный цетввртьволновыми отрезками 19 (20) и21 (22)линий, из которых отрезок 20(22) разомкнут на конце,На эквивалентной схеме выходы транзисторов 13 и 14 по промежуточной частоте представлены в виде генераторов 23, 24 тока, параллельное соединение конденсаторов 3 и 9 показано ввиде конденсатора 25, а параллельноесоединение конденсаторов 4 и 10в виде конденсатора 26.Балансный преобразователь частотыработает следующим образом.Заграждающие фильтры по высокойчастоте на выходе транзисторов 13,14,образованные четвертьволновыми от.резками 19-22, позволяют уменьшить .шум каждого преобразующего четырехполюсника 1,2 за счет использованияэффекта дополнительного преобразования частоты на коллекторном переходетранзисторов 13, 14 и развязывают выходы преобразующих четырехполюсников1,2 по высокой частоте. Реактивныеделители напряжения обеспечивают короткое замыкание между базой и эмиттером транзисторов 13, 14 по промежуточной цастоте, что необходимодля минимума шумового числа, и совместно с конденсаторами 9 и 10 образуют Т-образные звенья. Причем катушки индуктивности 15, 16 в данномслучае не являются дросселями по высокой частоте. Включение реактивныхделителей между базой и эмиттером вСВЧ-диапазоне обусловлено тем, чтоприменение Т-образного реактивногозвена позволяет дополнительно уменьшить шумовое число плеч балансногопреобразователя частоты и повысить ихустойчивость. Конденсаторы 3 и 4совместно с отрезками 27-30 линийобеспечивают оптимальное согласованиеплеч с выходами гибридного соединения.Так как сопротивление последовательной цепочки, состоящей из катушки индуктивности 15, конденсатора 17, отрезка 27 линии и короткозамкнутого отрезка 30 линии, по промежуточной частоте крайне мало, то конденсатор9897 3 по промежуточной частоте оказывается включенным параллельно конденса-тору 9 и совместно с ним образуетэквивалентный конденсатор 25, Аналогично конденсаторы 4 и 10 по промежу-.5точной частоте включены параллельнои образуют эквивалентный конденсатор26.Выходной фильтр промежуточнойчастоты, осуществляющий предваритель фную селекцию сигнала промежуточнойчастоты и согласование высокоомноговыходного сопротивления плеч балансного преобразователя с низкоомнойнагрузкой, выполненв соответст 15вии с Фиг.2, в виде однозвенногофильтра нижних частот, состоящегоиз катушки индуктивности 12 и конденсатора 25. 1 Для повышения селективности и коэффициента трансФормации 20выходной фильтр промежуточной частоты может быть выполнен многозвенным ). При этом последовательно сгенератором 23 тока включен конденсатор 11, а последовательно с генератором 24 тока оказывается включенным конденсатор 26. Для балансировкибалансного преобразователя емкостьтретьего дополнительного конденсатора 11 нужно выбирать равной емкос- .30ти конденсатора 26,В результате предложенного схемного решения генераторы 23 и 24, токавключены симметрично по отношениюк нагрузке 8, равные по величине то- уки этих генераторов .синфазно складываются в нагрузке,Предложенный балансный преобразователь частоты конструктивно проще и дешевле прототипа, так как оба 4 опреобразующих четырехполюсника имеютобщую шину заземления, и заграждающий фильтр промежуточной частотыиз схемы балансного преобразователяисключен. За счет этого предложенный 45балансный преобразователь частоты.имеет лучшие коэффициенты шума и коэффициент передачи при меньшем уровне четных гармоник в спектре выходного сигнала, что повышает чувствительность радиоприемного устройствапри .увеличении уровня принимаемогобез искажений сигнала и позволяетуменьшить усиление последующих каскадов усилителя промежуточной частоты.55Сравнительный анализ результатовиспытания макетных образцов предложенного балансного преобразователячастоты и базового объекта, каким 45 6является кольцевой диодный смеситель,используемый в настоящее время, показатели следующие преимущества предложенного балансного преобразователячастоты;на 16 дБ увеличен коэффициентпередачи мощности;на 6 дБ уменьшенкоэффициент шума;на 2 дБ увеличенамощность насыщения при сохранении номинальной величиныкоэффициента шума,Лучшие технические характеристикипредложенного устройства по сравнениюс базовым объектом позволяют снизитьтребование по коэффициенту шума кусилителю промежуточной частоты иуменьшить число его каскадов, что снижает стоимость приемного устройства вцелом и дает большой зкономический эффект при серийном производстве.формула изобретенияБалансный преобразователь частоты,содержащий два идентичных преобразую-цих четырехполюсника, к входам которых через первый и второй развяэы)д;элемент, например гибридное соединение, подключены источник сигнала игетеродин и нагрузку, причем преобразующие четырехполюсники выполнены натранзисторах одного типа проводимости,между входными и общими электродамикотс алых включены реактивные делителинапряжения, отвод реактивного делителя напряжения первого преобразующегочетырехполюсника подключен к выходувторого преобразующего четырехполюс.ника, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения коэффициента "передачи и уменьшения коэффициента.шума в СВЧ-диапазоне при сниженииуровня четных гармоник в спектре выходного сигнала, между отводами ре".активных делителей напряжения первого и второго преобразующих четыреяполюсников и общей шиной включены соответственно первый и второй дополнительные конденсаторы, между выходом первого преобразующего четырехполюсника и общей шиной включен третий дополнительный конденсатор, амежду выходом второго преобразующегочетырехполюсника и нагрузкой введенакатушка индуктивности.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 319042, кл. Н 03 0 7/14, 1970.2. Авторское свидетельство СССР11 760405 кл. Н 03 О 7/14 1977прототип).ВНИИПИ Зака Филиал ППП "Патен 98945 50/78 Тираж 934 Подписн Ужгород, ул, Проектная,