Двойной балансный модулятор

 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для формирования балансно-модулированных колебаний в радиоизмерительной и электроизмерительной технике и электросвязи . Цель изобретения - увеличение подавления комбинационных составляющих при расширении рабочего диапазона частот в область высоких частот. Двойной балансный модулятор (БМ) содержит фазоинвертор I, два БМ 3, 4. Каждый БМ содержит четыре транзистора 5-8, четыре источника 9- 12 стабильного тока, два источника 13, 14 опорных напряжений, два переключателя тока 5, 16, преобразователь 7 напряжения сигналов несущей частоты, четыре масштабирующих резистора 18, 21,.22, 25, четыре разделительных конденсатора 9, 20, 23, 24. 2 ил. SP

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (Я) 4 Н 03 С l 54

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

good нала нет

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3939848/24-09 (22) 08,08.85 (46) 29.02,88. Бюл. Ф 8 (71) Куйбышевский электротехнический институт связи (72) В.В.Иванютин (53) 621.376.2(088.8) (56) Патент ФРГ Ф 2626034, кл. Н 03 С 1/00, опублик. 1978, (54) ДВОЙНОЙ БАЛАНСНЫЙ МОДУЛЯТОР (57) Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для формирования балансно-модулированных колебаний в радиоизмерительной и электроизмерительной технике и электросвяэи, Цель изобретения — увеличение подавления комбинационных составляющих при расширении рабочего диапазона частот в область высоких частот. Двойной балансный модулятор (БМ) содержит фаэоинвертор I два

БМ 3, 4. Каждый БМ содержит четыре транзистора 5-8, четыре источника 9i 2 стабильного тока, два источника

l3 14 опорных напряжений, два переключателя тока 15, 16, преобразователь 17 напряжения сигналов несущей частоты, четыре масштабирующих резистора 18, 21, 22, 25, четыре разделительных конденсатора 19, 20, 23, 24. 2 ил.

1378010

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для формирования балансно-модулированных колебаний в радиоизмерительной и

5 электроизмерительной технике и электросвязи.

Цель изобретения — увеличение подавления комбинационных составляющих при расширении рабочего диапазона частот в область высоких частот.

На фиг.! представлена структурная электрическая схема предложенного модулятора; на фиг.2 — временные диаграммы его работы 15

Двойной балансный модулятор. содержит фазоинвертор 1, нагрузку 2, первый и второй балансные модуляторы 3, 4. Каждый из которых содержит первый, второй, третий и четвертый транзисто- 20 ры 5-8, первый и второй источники 9, 10 стабильного тока, третий и четвертый источники 11, 12 стабильного тока, первый и второй источники 13, 14 опорных напряжений, первый и второй 25 переключатели 15, 16 тока, преобразователь 17 напряжения сигналов несущей частоты, первый масштабирующий резистор 18, первый разделительный конденсатср 19, второй разделительный 30 конденсатор 20, второй масштабирующий резистор 21, третий масштабирую" щий резистор 22, третий разделительный конденсатор 23, четвертый разделительный конденсатор 24, четвертый масштабирующий резистор 25, 35

Двойной балансный модулятор работает следующим образом.

Фазоинвертор 1 служит для получения двух переменных напряжений с про- 4 тивоположными полярностями, имеющих форму входного модулирующего напряжения. Фазоинвертор 1 должен иметь достаточно 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 токов эмиттеров и токов коллекторов транзисторов 5 и 6 относительно токов

S5. покоя. Через эмиттеры транзисторов 7 и 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 (6) 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-n — переходов, 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-п-переходов.

Поскольку переменные напряжения база-эмиттер транзисторов 5 и 7 и транзисторов 6 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 балансного 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 одновременном

1378010 переключении этих токов в нагрузку 2 их приращения, пропорциональные модулирующему напряжению, скю1адываются, а токи покоя вычитаются. Это обеспечивает подавление постоянной состав5 ляющей выходного напряжения двойного балансного модулятора с частотой выходных напряжений преобразователя 17.

В результате работы первого балансно- 20

ro модулятора 3 на нагрузке 2 формируются импульсы с частотой Выходных напряжений преобразователя 17, промодулированные модулирующим напряжением (bar. 2а) .

Второй балансный модулятор 4 работает аналогичным образом и формирует на нагрузке 2 импульсы, пропорциональные инвертированному модулирующему напряжению (фиг.2б).

В результате совместной работы балансных модуляторов 3 и 4 формируется сигнал (фиг. 2в ), в котором обеспечивается подавление составляющих с частотами спектра модулирующе- 25 го напряжения, Спектр выходного сигнала двойного балансного модулятора содержит со ставляющие с частотами, равными сумме и разности частоты выходных напряжений преобразователя 17 и частот составляющих спектра модулирующего напряжения. Эти составляющие являются полезными продуктами р аботы двойного балансного модулятора и могут быть выделены из суммы других составляющих выходного напряжения

35 соответствующим фильтром, подключенным к нагрузке 2, Нагрузка 2 может быть выполнена в виде резистора, а также параллельно- 40 го колебательного контура, имеющего достаточно низкое резонансное сопротивление.

Первый переключатель 15 тока может быть выполнен на двух биполярных транзисторах с соединенными эмиттерами, имеющих структуру, аналогичную структуре 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 практически одинаковые значения, которые для

55 уменьшения составляющих выходного напряжения 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 напряже-. ний могут быть выполнены в виде последовательно соединенных полупроводникового 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 полупериодов противоположны. Причем полярности напряжений, поступающих с выходов преобразователя 17 в один и тот же момент времени на управляющие входы первого и второго переключателей 15, 26 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 — превьппаю" щие несколько сотен Ом по отношению к общей шине и между собой, Формула изобретения

Двойной 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 сигнала

1378010 первого балансного модулятора и первым входом модулирующего сигнала второго балансного модулятора, о т л ич а ю шийся тем, чта, с целью увеличения подавления комбинационных

5 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

BTopbIM входом модулирующего сигнала второго балансного модулятора и вторым входом модулирующего сигнала первого балансного модулятора, при этом каждый 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- З5 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 эмиттерам 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 между

50 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 соответ ственна с коллектором первого транзистора и коллектором второго транзистора, первый управляющий вход и второй управляющий вход первого переключателя токов соединены соответственно с вторым и третьим выходами первого источника опорных напряжений, первый управляющий вход и второй управляющий вход второго переключателя токов соединены соответственно с вторым и третьим выходами второго источника опорных напряжений, а первый управляющий вход первого переключателя тока, первый управляющий вход второ. го переключателя тока, второй управляющий вход первого переключателя тока 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 второго масштабирующега резистора, которая включена между эмиттером первого транзистора и эмиттером второго транзистора, цепь из последовательно соединенных третьего масштабирующего резистора, третьего разделительного конденсатора, четвертого разделительного конденсатора и четвертого масштабирующе ro рези стор а, которая включена между базой первого транзистора и базой второго транзистора, при этом коллекторы третьего и четвертого транзисторов соединены соответственна с положительной шиной питания и отрицательной шиной питания, тачка соединения первого и второго разделительных конденсаторов является первым входом модулирующего сигнала балансного модулятора, точка соединения третьего и четвертого разделительных конденсаторов — вторым входом модулирующего 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 выходом балансного модулятора.

1378010

Составитель Г. Захарченко

Техред Л.Сердюкова Корректор В, Бутяга

Редактор М.Бандура

Заказ 888/53 Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета, СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рау пская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4