Двойной балансный модулятор

(54) ДВОЙНОЙ БАЛАНСНЫЙ МОДУЛЯТОР(57) Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться дляформирования балансно-модулированныколебаний в радиоизмерительной иэлектроизмерительной технике и элек но Ю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ Дв ГОРСКОМУ СВ(71) Куйбышевский электротехнкий институт связи(56) Патент ФРГ У 2кл. Н 03 С )/00, оп росвяэи, Цель изобретения - увеличение подавления комбинационных составляющих при расширении рабочего диапазона частот в область высокихчастот. Двойной балансный модулятор(БМ) содержит фаэоинвертор 1, дваБМ 3, 4, Каждый БМ содержит четыретранзистора 5-8, четыре источника 912 стабильного тока, два источника13, 14 опорных напряжений, два переключателя тока 15, 16, преобразователь 17 напряжения сигналов несущейчастоты, четыре масштабирующих резистора 18, 21, 22, 25, четыре разделительных конденсатора 19, 20, 23,24. 2 ил, 1378010Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано дляформирования балансно-модулированныхколебаний в радиоизмерительной и5электроизмерительной технике и электросвязи.1Цель изобретения - увеличение подавления комбинационных составляющихпри расширении рабочего диапазоначастот в область высоких частот.На фиг. представлена структурнаяэлектрическая схема предложенного модулятора; на фиг.2 - временные диа"граммы его работы 15Двойной балансный модулятор. содержит фазоинвертор 1, нагрузку 2, нервый и второй балансные модуляторы 3,4. Каждый из которых содержит первый,второй, третий и четвертый транзисторы 5-8, первый и второй источники 9,10 стабильного тока, третий и четвертый источники 11, 12 стабильного тока, первый и второй источники 13, 14опорных напряжений, первый и второй 25переключатели 15, 16 тока, преобразователь 17 напряжения сигналов несущей частоты, первый масштабирующийрезистор 18, первый разделительныйконденсатср 19, второй разделительный 30конденсатор 20, второй масштабирующий резистор 21, третий масштабирую"щий резистор 22, третий разделительный конденсатор 23, четвертый разделительный конденсатор 24, четвертыймасштабирующий резистор 25,35Двойной балансный модулятор работает следующим образом.Фазоинвертор 1 служит для получения двух переменных напряжений с противоположными полярностями, имеющихформу входного модулирующего напряжения. Фазоинвертор 1 должен иметьдостаточно низкое выходное сопротивление, Напряжения с выходов фаэоинвертора 1 поступают на входы балансных модуляторов 3 и 4, Через масштабирующие резисторы 18 и 21, сопротивления которых много больше сопротивлений конденсаторов 19, 20 дпя составляющих спектра модулирующего напряжения, протекают переменные токи,пропорциональные входному напряжению.Эти токи вызывают приращения токовэмиттеров и токов коллекторов транзисторов 5 и 6 относительно токов55.покоя, Через эмиттеры транзисторов 7и 8 также протекают переменные токи,пропорциональные модулирующему напряжению. Значения переменных токов эмиттеров транзисторов 5-8 определяются сопротивлениями масштабирующих резисторов 18, 21, 22 и 25, .Транзисторы 5 и 6 используются в составе преобразователей выходных на" пряжений фазоинвертора 1 в приращение тока (относительно тока покоя этих транзисторов), имеющих высокие выходные сопротивления. Необходимость использования в балансных модуляторах 3, 4 двух преобразователей напряжений в приращение тока объясняется необходимостью подавления составляющей выходного напряжения с частотой сигнала несущей частоты. Эта составляющая сняэана с периодическим переключением тока покоя транзистора 5 б) в нагрузку 2.Транзисторы 7 и 8 используются в качестве нелинейных элементов двух цепей компенсации нелинейности функций преобразования двух преобразователей напряжений н приращение тока балансного модулятора 3, Транзисторы 7 и 8 имеют характер нелинейности вольт-амперных характеристик эмиттерных р-и в переход, аналогичный характеру нелинейности характеристик р-п-переходов транзисторов 5 и 6. Условием хорошей компенсации нелинейности является равенство токов покоя транзисторов 5 и 6 и транзисторон 7 и 8 и равенство значений коэффициентон усиления тока в схеме с общим эмиттерам, что необходимо для того, чтобы были одинаковы инжекционная и рекомбинационная составляющие токов эмиттеров транзисторов 5, 6, 7 и 8, определяющие характер нелинейности вольт-амперных характеристик р-и-переходов.Поскольку переменные напряжения база-эмиттер транзисторов 5 и 7 и транзисторов б и 8 содержат противоположные по знаку и близкие по величине составляющие, пропорциональные второй и более высоким степеням переменных токов эмиттеров, обеспечивается эффективная компенсация нелинейности функции преобразования баланс- ного модулятора 3.Управляемые выходными напряжениями преобразователя 17 переключатели 15, 16 тока периодически с частотой этих напряжений переключают токи коллекторов транзисторов 5, 6 в общую шину и нагрузку 2, При одновременномпереключении этих токов в нагрузку 2их приращения, пропорциональные модулирующему напряжению, скгадываются,а токи покоя вычитаются. Это обеспечивает подавление постоянной состав 5ляющей выходного напряжения двойногобалансного модулятора с частотой выходных напряжений преобразователя 17.В результате работы первого балансного модулятора 3 на нагрузке 2 формируются импульсы с частотой Выходныхнапряжений преобразователя 17, промодулированные модулирующим напряжением диг.2 а).15Второй балансный модулятор 4 работает аналогичным образом и формируетна нагрузке 2 импульсы, пропорциональные инвертированному модулирующему напряжению фиг,2 б).20В результате совместной работыбалансных модуляторов 3 и 4 формируется сигнал (фиг.2 в), в которомобеспечивается подавление составляющих с частотами спектра модулирующего напряжения, Спектр выходного сигнала двойного балансного модуляторасодержит составляющие с частотами,равными сумме и разности частоты выходных напряжений преобразователя 17и частот составляющих спектра модулирующего напряжения. Эти составляющиеявляются полезными продуктами работыдвойного балансного модулятора и могут быть выделены из суммы другихсоставляющих выходного напряжения35соответствующим фильтром, подключенным к нагрузке 2,Нагрузка 2 может быть выполнена ввиде резистора, а также параллельного колебательного контура, имеющегодостаточно низкое резонансное сопротивление.Первый переключатель 15 тока может быть выполнен на двух биполярных 45транзисторах с соединенными эмиттерами, имеющих структуру, аналогичнуюструктуре транзистора 5, Второй переключатель тока содержит транзисторы,структура которых аналогична структуре транзистора 6.Источники 9, 10, 11, 12 стабильного тока поддерживают в транзисторах 7, 5,8, 6 соответственно стабильныв токи покоя, имеющие практическиодинаковые значения, которые для55уменьшения составляющих выходногонапряжения двойного балансного модулятора с комбинационными частотами,должны быть много больше приращений токов эмиттеров транзисторов 5, 6, 7 и,8, Схемы источников 9-12 стабильного тока аналогичны схемам, используемым в операционных усилителях. Структуры транзисторов источников 10 и 11 противоположны структурам транзисторов источников 9 и 12.Источники 13, 14, опорных напряжений могут быть выполнены в виде последовательно соединенных полупроводни- кового стабилитрона и двух резисторов, общее сопротивление которых обеспечивает протекание в стабилитроне тока, значение которого имеет порядок нескольких миллиампер.Преобразователь 17 используется для получения двух пар двухполярных напряжений прямоугольной формы, в каждой из которых полярности полу- периодов противоположны. Причем полярности напряжений, поступающих с выходов преобразователя 17 в один и тот же момент времени на управляющие входы первого и второго переключателей 15, 16 тока, должны быть противоположными.Напряжения на первых, вторых и третьих выходах источников 13 и 14 опорных напряжений имеют полярности по отношению к общей шине, совпадающие с полярностями напряжений питания на их входах. Значения напряжений на первых выходах на несколько вольт меньше значений указанных напряжений питания, а на вторых и третьих - равны соответственно с погрешностью, не превышающей несколько милливольт и на несколько вольт меньше значений напряжений на первых выходах..Выходные сопротивления источников 13, 14 на первых выходах низкие, на вторых и третьих выходах - превышаю" щие несколько сотен Ом по отношению к общей шине и между собой.Формула изобретенияДвойной балансный модулятор, содержащий первый и второй балансные модуляторы, выходы которых соединены с первым выводом нагрузки, фаэоинвертор, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с первым входом модулирующего сигналапервого балансного модулятора и первым входом модулирующего сигнала второго балансного модулятора, о т л ич а ю щ и й с я тем, чта, с целью увеличения подавления комбинационных5 составляющих при расширении рабочего диапазона частот в область высоких частот, второй вывод нагрузки соединен с общей шиной, при этом нагрузка выполнена в виде резистора, входы сигналов несущей частоты первого и второго балансных модуляторов соединены между собой и точка их соединения является входом сигнала несущей частоты двойного балансного модулятора, прямой и инверсный выходы фазоинвертора соединены соответственно с вторым входом модулирующего сигнала второго балансного модулятора и вторым входом модулирующего сигнала первого балансного модулятора, при этом калдый из балансных модуляторов содержит четыре транзистора, структуры первого и четвертого транзисторов противоположны структурам второго и третьего транзисторов, первый и второй источники стабильного тока, которые включены между положительной шиной питания и общей шиной, причем выход первого источника стабильного тока соединен с базой первого транзистора и эмиттером третьего транзистора, а выход второго источника стабильного тока соединен с эмиттером первого транзистора, третий и четвер-З 5 тый источники стабильного тока, которые включены между отрицательной шиной питания и общей шиной, причем выход третьего источника стабильного тока соединен с базой второго транзистора и эмиттером четвертого транзистора, а выход четвертого источника стабильйого тока соединен с эмиттером второго транзистора, первый источник опорных напряжений, который включен между положительной шиной питания и общей шиной, а первый выход которого соединен с базой третьего транзистора, второй источник опорных напряжений, который включен между50 отрицательной шиной питания и общей шиной, первый выход которого соединен с базой четвертого транзистора, преобразователь напряжения сигналов несущей частоты,.первый и второй переключатели тока, сигнальные входы которых соединены соответственно сколлектором первого транзистора иколлектором второго транзистора, первый управляющий вход и второй управляющий вход первого переключателятоков соединены соответственно с вторым и третьим выходами первого источника опорных напряжений, первыйуправляющий вход и второй управляющий вход второго переключателя токовсоединены соответственно с вторым итретьим выходами второго источникаопорных напряжений, а первый управляющий вход первого переключателятока, первый управляющий вход второ. го переключателя тока, второй управляющий вход первого переключателятока и второй управляющий вход второго переключателя тока также соединены с соответствующими выходами преобразователя напряжений сигналов несущей частоты, цепь из последовательно соединенных первого масштабирующего резистора, первого разделительного конденсатора, второго разделительного конденсатора и второгомасштабирующега резистора, котораявключена между эмиттером первоготранзистора и эмиттером второго транзистора, цепь из последовательносоединенных третьего масштабирующегорезистора, третьего разделительногоконденсатора, четвертого разделительного конденсатора и четвертого масштабирующего резистора, которая включена между базой первого транзистораи базой второго транзистора, приэтом коллекторы третьего и четвертоготранзисторов соединены соответственна с положительной шиной питания иотрицательной шиной питания, тачкасоединения первого и второго разделительных конденсаторов является первым входом модулирующего сигнала балансного модулятора, точка соединения третьего и четвертого разделительных конденсаторов - вторым входоммодулирующего сигнала балансного мо-.дулятора, вход преобразователя напряжения сигналов несущей частоты -входом сигнала несущей частоты, первые выходы первого и второго переключателей тока соединены с общей шиной,а вторые соединены между собой и точка их соединения является выходомбалансного модулятора,1378010 Составитель Г Техред Л.Сердю дактор М. Бандура аказ 888 ПодписноСР венно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 изв Тираж 928 НИИПИ Государственного по делам изобретений 3035, Москва, Ж, Ра