Балансный смеситель

СО 1 ОЛ :ОВЕ 1;Г 1 ЛХСО 1 1 ИАПИСТИчЕаИХРЕСПУВЛИК 3 О 7/02 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54) БАЛА (57) Изоб и гложет ных устр полнен 9 21 4 ехнике приемль вык рад ыть йств месите перед моуго оэффи чи вкл ри ъноГО иента ючены тероленн да 2. с юро при Мосхнике. Сер. 1, 31), М,; ЦНИИ ум оло сто ы,1 ы пром ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН(73) Особое конструкторскоековском заводе "Эра"(56) Обзоры по электроннойЭлектроника СВЧ, вып, 11(1"Электроника", 1985, с, 21,ЫИ СМЕСИТЕ ние относится использовано ах, Балансный трезке лини 1 й в канале и Для снижения ок линии пере льтры 3 и 4 ч жуточной частоИзобретение относится к радиотехникеи может быть использовано в радиоприемных устройствах, СВЧ-приемниках.Известен однодиодный смеситель нагармониках гетеродина, содержащий смесительный диод и полосовой фильтр,Недостатками этого смесителя являются большие потери преобразования на гармонике гетеродбй, отсутствйе подавленияшумов, малый динамический диапазон.Известен баланснцй смеситель; содержащий отрезоклинФИ передачи, одйн конецкоторого расположен ъ канале первого прямоугольного волновода цепи гетеродина, адругой - является выходом промежуточнойчастоты, полосовой фильтр частоты гетеродина и полосовой фильтр промежуточнойчастоты, включенные последовательно в отрезок линии передачи, два смесительныхдиода, включенные последовательно в канал второго прямоугольного волновода цепи сигнала и параллельно в отрезок линиипередачи между полосовым фильтром частоты гетеродина в полосовцм фильтром.промежуточной частоты, Балансный смеситель преобразует частоту сигнала в полез ную промежуточную частоту.Недостатком такого балансного смесителя являются большой коэффициент шумана низкой промежуточной частоте из-завлияния АМ-шума гетеродина, а также невозможность работы на гармонике гетеродина из-за малого напряжения гармоникина дифференциальном сопротивлении смесительных диодов.Целью изобретения является снижение коэффициента шума балайсного смесителя.Указанная цель достигается тем, что вбалансном смесителе, содержащем отрезоклинии передачи, один конец которого расположен в канале первого прямоугольноговолновода цепи гетеродина, а другой является выходом промежуточной частоты, полосовой фильтр частоты гетеродина иполосовой фильтр промежуточной частоты,включенные последовательно в отрезок линии передачи, два смесительных. диода,включенные последовательно в канале второго прямоугольного вол новода цепи сигнала и параллельно в отрезок линии передачимеждуполосовцм фильтром частоты гетеродина и паласовым фильтром промежуточной частоты, согласно изобретению,расстояние от места включения диодов дополосового фильтра частоты гетеродина определяют из следующего выраженияЛ 1 Хд1-- агст 9(-),где Л 1 - длина волны в отрезке линии передачи на (2 п + 1) гармонике гетеродина;Хд 1 - реактивное сопротивление смесительных диодов на (2 п + 1) 1 г гармоникегетеродина;2 - волновое сопротивление отрезка линии передачи;б - частота гетеродина; .1 С - частота сигнала,10 К тому же расстояние от места включе ния Диодов до полосового фильтра промежуточной частоты определяют извыраженияЛ 1 хд,15 12 - - агст 9 (- - ),2 и Егде Л 2 - длина волны в отрезке линии передачи на частоте (1 с - 1 г);Хд - реактивное сопротивление диодов на частоте (1 с - 1 г),Предлагаемый балансный смеситель отличается от смесителя, выбранного в качестве прототипа, выбором расстояний отместа включения диодов до полосовогофильтра частоты гетеродина и до полосовоЯ го фильтра промежуточной частоты,Выбор расстояния 11 приводит к появлению резонанса в последовательном контуре, включающем реактивное сопротивлениесмесительных диодов Хд 1 и отрезка линиипередачи (длиной 1) Х 1: дифференциальноесопротивление смесительнцх диодов Яд и. ЭДС й на частоте (2 п + 1)-ой гармоникйгетеродина, возникающей на смесительных5 диодах (фиг, 1). Контур настроен на частоту(2 п+ 1) 1 г. При этом увеличивается напряжение на (2 п + 1)-й гармонике гетеродина надифференциальном сопротивлении смесительных диодов и, следовательно, снижа 4 О ются потери преобразования смесителяна (2 а + 1)-й гармонике гетеродина, что приводит к снижению коэффициента шума, Ктому же на (2 п + 1)-й гармонике гетеродинабаланснцй смеситель имеет низкий коэффициент шума, обусловленный снижениемвлияния АМ-шума гетеродина за счет увеличения отстройки боковых полос от несущегоколебания гетеродина,Выбор расстояния Ь приводит к появле 5 О нию резонансного контура, включающегосопротивление смесительных диодов Хд иотрезка линии передачи (длиной 2) Х 2, дифференциальное сопротивление смесительных диодов йд и ЭДС 6 на частоте (1 с - б),55 вдзникающей на смесительных диодах(фиг, 2). Контур настроен на частоту(1 с - б).Это обеспечивает перераспределениеэнергии с частоты (1 с - 1) на промежуточнуючастоту, что приводит к дополнительномуснижению потерь преобразования и, следовательно, снижению коэффициента шума,На фиг. 1 изображен последовательный резонансный контур на частоте(2 п+1) Гг; на фиг. 2 - последовательный резонансный 5 контур на.частоте (1 с - г); на фиг. 3 - балансный смеситель; на фиг, 4 - схема смеси- тельных диодов С внешней нагрузкой.Балансный смеситель (фиг. 3) содержит 10 линии передачи 1, один конец которого расположен в канале первого прямоугольного волновода 2 цепи гетеродина, а другой является выходом промежуточной частоты, полосовой фильтр 3 (Ф 1) частоты гетероди на и полосовой фильтр 4 (Ф 2) промежуточной частоты, включенные последовательно в отрезок линии передачи 1, два смесительных диода 5, включенные последовательно в канале второго прямоугольного волновода 20 6 цепи сигнала и параллельно в отрезок линии передачи 1 между полосовым фильтром 3 частоты гетеродина и полосовым "фильтром, 4 промежуточной частоты. Расстояние от места включения диодов до по лосового фильтра частоты гетеродина определяют из выражения11 = агстд (- ),Л 1 Хд 130где Л 1 - длина волны в отрезке линии передачи на (2 п + 1) гармонике гетеродина;ХД 1 - реактивное сопротивление смеси- тельных диодов на (2 п + 1) 1 г гармонике гете родина,Е - волновое сопротивление отрезка линии передачи,1, - . частота гетеродина;1, - частота сигнала, 40Расстояние от места включения диодов до полосового фильтра промежуточной частоты определяют из выражения451=- агсЩ(-),ХЖгде Л - длина волны в отрезке линии передачи на частоте (1 с - 1 г);Хд - реактивное соп ротивление диодов на частоте Ис - г).В первом варианте выполнения балансного смесителя в качестве каналов первого прямоугольного волновода 2 и второго пря моугольного волновода б используют полноводно-полосковый переход, В качестве отрезка линии передачи 1 используют линию на подвешенной подложке, В качестве полосового фильтра 3 частоты гетеродина и полосового фильтра 4 промежуточной частоты используют фильтры нижних частот (ФНЧ) или полосно-пропускающие фильтры (ППФ),Во втором варианте в качестве кана" лов первого 2 и второго б прямоугольных волноводов используют волноводно-коаксиальные переходы, а в качестве отрезка линии передачи - коаксиальную линию, в качестве полосовых фильтров 3, 4 - ФНЧ или ППФ.В третьем варианте в качестве каналов первого 2 и второго 6 прямоугольных волноводов возможно использование волноводно-микрополосового перехода, в качестве отрезка линии передачи - микрополосковую линию, а в качестве полосовых фильтров 3, 4 - ППФ или ФНЧ,Балансный смеситель работает следующим образом.Сигнал подают на смесительные диоды 5 по каналу второго прямоугольного волновода 6, напряжение гетеродина подают по отрезку линии передачи 1 через полосовой фильтр 3 частоты гетеродина и канал первого прямоугольного волновода 2 цепигетеро- дина, Сигнал промежуточной частоты, равной 1 пч = 1 с - (2 п + 1) бг, где 1 с - частота сигнала, 1 г - частота гетеродина, 1 пч - промежуточная частота, выводится по отрезку линии передачи 1 через полосовой фильтр 4 промежуточной частоты. Полосовой фильтр 3 (Ф 1) пропускает частоту гетеродина и отражает частоты (2 п +.1) 1 и (1 С - 1 г), а полосовой фильтр 4 (Ф 2) пропускает промежуточную частоту и отражает частоты и 1 г и (Рс - 1 г). Выбор расстояния 11 приводит к появлению последовательного резонансного контура, образованного реактивным сопротивлением смесительных диодов ХД 1 и отрезком линии передачи длиной 1 и настроенного на частоту (2 п + 1) 1. Это приводит к увеличению напряжения на(2 п+ 1)-й гармонике гетеродина на дифференциальном сопротивлении ВД смесительных диодов и, следовательно, к низким потерям преобразования смесителя на (2 п+ 1) гармонике гетеродина, что влечет снижение коэффициента шума, Коэффициент шума снижается и за счет влияния АМ-шума гетеро- дина, поскольку спектральная плотность мощности АМ-шума в двух боковых полосах уменьшается с увеличением отстройки боковых полос от несущей частоты гетеродина. В бглансном смесителе эа счет уменьшения частоты несущего колебания гетеродина в (2 п+ 1) раэ (где и = 1, 2, 3 ) увелицивается отстройка боковых голос от несущей,Выбор расстояния 12 гп .водит к появлению последовательного реэона 1 ого кон 1787314тура, образованного реактивным сопротивлением смесительных диодов Х 32 и отрезком линии передачи длиной 12 и настроенного на частоту (1 - 1 г), Это приводит к перераспределению энергии с частоты (тс - 1) на промежуточную частоту, что влечет снижение потерь преобразования и,. следовательно, уменьшение коэффициента шума,Предлагаемый смеситель обеспечивает возможность его использования на (2 п + 1) гармонике гетеродина, что позволяет выбрать гетеродин с частотой в (2 п+ 1) раз ниже, чем в прототипе, При этом КПД гетеродина также в несколько раз выше, поскольку в КВЧ- диапазоне мощность активного элемента падает с частотой как 1/1, а это облегчает решение вопроса, связанного с перегревом приемного модуля. Формула изобретения Балансный смеситель, содержащий отрезок линии передачи, один конец которого расположен в канале первого прямоугольного волновода цепи гетеродина, а другой является выходом промежуточной частоты, полосовой фильтр частоть 1 гетеродина иполосовой фильтр промежуточной частоты, включенные последовательно в отрезок линии передачи, два смесительных диода, включенные последовательно в канале второго прямоугольного волновода цепи сигнала и параллельно в отрезок линии передачимежду колосовым фильтром частоты гетеро- дина и полосовым фильтром промежуточной частоты, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения коэффициента шума, рас стояние от места включения диодов до полосового фильтра частоты гетеродина определяют из следующего выражения; Ь Хд 110 1: 2 агстя () где А 1 - длина волны в отрезке линии передачи на (2 п + 1)-й гармонике гетеродина;ХД 1 - реактивное сопротивление смеси- тельных диодов на (2 п + 1) 1 г-й гармонике гете родина;"; - волновое сопротивление отрезка линии передачи;5 г - частота гетеродина;1 с - частота сигнала.2. Смеситель по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что расстояние от места включения диодов до начала полосового фильтра промежуточной частоты определяют из выра- жения 20 2 Х 32,12 щ агстя (- - ), 2 л . г 30 где А 2 - длина волны в отрезке линии передачи на частоте (1 С - г);Х 32 - реактивное сопротивление диодовна частоте (с - 1 г).1787314 Составитель Р, ЛовягинаТехред М. Моргентал Реда Н.Гуньк Заказ 275 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыт113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 при ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород гарина, 101