Балансный смеситель

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах. Балансный смеситель выполнен на отрезке линии передачи 1, установленной в канале прямоугольного волновода 2. Для снижения коэффициента шума в отрезок линии передачи включены полосовые фильтры 3 и 4 частоты гетеродина и промежуточной частоты. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

СОК)3 <:ОВЕ1 .гИХ

CO11ИАПИСТИЧЕСКИХ

РГ Г:Г1УВЛИК гс11с Н 03 D 7/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ГlАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ (21) 4720464/09 (22) 15.06.89 (46) 07.01.93. Бюл, йг 1 (71) Особое конструкторское бюро при Московском заводе "Эра" (72) Э.б. Гаврилов, Ш.А.Аляутдинов, В.А,Светов и Ю..О.Костин (73) Особое конструкторское бюро при Московском заводе "Эра" (56) Обзоры по электронной технике. Сер. 1, Электроника СВЧ, вып. 11 (1131), M. ЦНИИ

"Электроника", 1985, с. 21, (54) БАЛАНСНЫЙ СМЕСИТ ЕЛЬ (57) Изобретение относится к радиотехнике и гложет быть использовано в радиоприемных устройствах, Балансный смеситель выполнен на отрезке линии передачи 1, установленной в канале прямоугольного волновода 2. Для снижения коэффициента шума в отрезок линии передачи включены полосовые фильтры 3 и 4 частоты гетеродина и промежуточной частоты, 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1787314

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах, СВЧ-приемниках.

Известен однодиодный смеситель на гармониках гетеродина, содержащий смесительный диод и полосовой фильтр, Недостатками этого смесителя являются большие потери преобразования на гармонике гетеродфЪ, отсутствйе подавления шумов, малый динамический диапазон.

Известен балансный смеситель; содержащий отрезок линйй передачи, одйн конец которого расположен ъ канале первого прямоугольного волновода цепи гетеродина, а другой — является выходом промежуточной частоты, полосовой фильтр частоты гетеродина и полосовой фильтр промежуточной частоты, включенные последовательно в отрезок линии передачи, два смесительных диода, включенные последовательно в канал второго прямоугольного волновода цепи сигнала и параллельно в отрезок линии передачи между полосовым фильтром частоты" гетеродина в полосовым фильтром. промежуточной частоты, Балансный смеситель преобразует частоту сигнала в полезную промежуточную частоту.

Недостатком такого балансного смесителя являются большой коэффициент шума на низкой промежуточной частоте из-за влияния АМ-шума гетеродина, а также невозможность работы на гармонике гетеродина из-за малого напряжения гармоники на дифференциальном сопротивлении смесительных диодов.

Целью изобретения является снижение коэффициента шума балайсного смесителя.

Указанная цель достигается тем, что в балансном смесителе, содержащем отрезок линии передачи, один конец которого расположен в канале первого прямоугольного волновода цепи гетеродина, а другой явля. ется выходом промежуточной частоты, полосовой фильтр частоты гетеродина и полосовой 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 передачи между полосовым фильтром частоты гетеродина и паласовым фильтром промежуточной частоты, согласно изобретению, расстояние от места включения диодов до полосового фильтра частоты гетеродина определяют из следующего выражения

Л1 Хд

1 - — агст (- Z ), где Л1 — длина волны в отрезке линии передачи на (2n + 1) гармонике гетеродина;

X3 — реактивное сопротивление смесительных диодов на (2п + 1) fr гармонике гетеродина;

Z — волновое сопротивление отрезка линии передачи;

fr — частота гетеродина; .

f — частота сигнала, К тому же расстояние от места включе ния Диодов до полосового фильтра промежуточной частоты определяют из выражения

Л1 . Хд1

15 lz - — arcing (- — ), 2и Z где Л2 — длина волны в отрезке линии передачи на частоте (fc - fr);

Х вЂ” реактивное сопротивление диодов на частоте (fe - fr), Предлагаемый балансный смеситель отличается от смесителя, выбранного в качестве прототипа, выбором расстояний от места включения диодов до полосового фильтра частоты гетеродина:и до полосовоЯ ro фильтра промежуточной частоты, Выбор расстояния t> ïðèeoäèò к появлеwto резонанса в последовательном контуре, включающем реактивное сопротивление смесительных диодов Х31 и отрезка линии передачи (длиной f<) Х1: дифференциальное сопротивление смесительных диодов Rg u . ЭДС е1 на частоте (2п + 1)-ой гармоникй гетеродина, возникающей на смесительных

35 диодах (фиг, 1). Контур настроен на частоту (2п+ 1) f<. При этом увеличивается напряжение на (2п + 1)-й гармонике гетеродина на дифференциальном сопротивлении смесительных диодов и, следовательно, снижа4р ются потери преобразования смесителя на (2а + 1)-й гармонике reтeрoдина, что приводит к снижению коэффициента шума. К тому же на (2n + 1)-й гармонике гетеродина балансный смеситель имеет низкий коэффициент шума, обусловленный снижением влияния AM-шума гетеродина за счет увеличения отстройки боковых полос от несущего колебания гетеродина.

Выбор расстояния 4 приводит к появле5р нию резонансного контура, включающего сопротивление смесительных диодов Xg u отрезка линии передачи (длиной Iz) Х2, дифференциальное сопротивление смесительных диодов R3 и ЭДС 6 на частоте (fc - fr), 55 вдзникающей на смесительных диодах (фиг. 2). Контур настроен на частоту(f< - f<).

Это обеспечивает перераспределение энергии с частоты (fc - fr) на промежуточную частоту, что приводит к дополнительному

1787314 снижению потерь преобразования и, следовательно, снижению коэффициента шума, На фиг. 1 изображен последовательный резонансный контур на частоте (2п +1) fr; на фиг. 2 — последовательный резонансный 5 контур на. частоте (fc - fr); на фиг. 3 — балансный смеситель; нэ фиг, 4 — схема смесительных 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 (Ф1) частоты гетероди- 15 на и полосовой фильтр 4 (Ф2) промежуточной частоты, включенные последовательно вотрезок линии передачи 1,,два смесительных диода 5, включенные последовательно в канале второго прямоугольного волноводэ 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- 25 лосового фильтра частоты гетеродина определяют из выражения

30 где il> — длина волны в отрезке линии передачи на (2п + 1) гармонике гетеродина;

Ха1 — реактивное сопротивление смесительных диодов на (2n + 1) fr гармонике гете родин a, Z — волновое сопротивление отрезка линии передачи, 1, —, частота гетеродинэ;

f — частота сигнала, 40

Расстояние от места включения диодов до полосового фильтра промежуточной частоты определяют из выражения

45 где kz — длина волны в отрезке линии передачи на частоте (fc - fr);

X+ — реактивное соп ротивление диодов на частоте (fc — fr).

В первом варианте выполнения балансного смесителя в качестве каналов первого прямоугольного волновода 2 и второго пря- 55 моугольного волновода 6 используют полноводно-полосковый переход. В качестве отрезка линии передачи 1 используют линию нэ подвешенной подложке, В качестве полосового фильтра 3 частоты гетеродина и полосового фильтра 4 промежуточной частоты используют фильтры нижних частот (ФНЧ) или полосно-пропускающие фильтры (ПП Ф), Во втором варианте в качестве кана" лов первого 2 и второго 6 прял1оугольных 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 прял1оугольных 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 цепи гетеродина, Сигнал промежуточной частоты, равной 1пч = fc — (2n + 1) fr, где fc — частота сигнала, fr — частота гетеродина, 1пч — промежуточная частота, выводится по отрезку линии передачи 1 через полосовой фильтр

4 промежуточной частоты. Полосовой фильтр 3 (Ф1) пропускает частоту гетеродина и отражает частоты (2п +.1) fr и (fc - fr), а полосовой фильтр 4 (Ф2) пропускает промежуточную частоту и отражает частоты и fr u (1с - fr). Выбор расстояния 11 приводит к появлению последовательного резонансного контура, образованного реактивным сопротивлением смесительных диодов Ха и отрезком линии передачи длиной !1 и настроенного на частоту (2п + 1) fr. Это приводит к увеличению напряжения на (2п + 1)-й гармонике гетеродина на дифференциальном сопротивлении Ва смесительных диодов и, следовательно, к низким потерям преобразования смесителя на (2n+ 1) гармонике гетеродина, что влечет снижение коэффициента шума, Коэффициент шума снижается и за счет влияния АМ-шума гетеродина, поскольку спектральная плотность мощности AM-шума в двух боковых полосах уменьшается с увеличениел1 отстпойки бокоBblx полос от несущей частоты гетеродина.

В бглансном смесителе эа счет уменьшения частоты несущего колебания гетеродина в (2п + 1) раэ (где n = 1, 2, 3 ...) увели ивается отстройка боковых голос от несущ ..й.

Выбор расстояния lz г и .водит к появлению последовательного реэона1 ого кон1787314 тура, образованного реактивным сопротивлением смесительных диодов Xg и отрезком линии передачи длиной lz u настроенного на частоту (f — f,), Это приводит к перераспределению энергии с частоты (f< — f<) на промежуточную частоту, что влечет снижение потерь преобразования и,. следовательно, уменьшение коэффициента шума, Предлагаемый смеситель обеспечивает возможность его использования на (2п + 1) гармонике гетеродина, что позволяет выбрать гетеродин с частотой в (2п+ 1) раз ниже, чем в прототипе, При этом КПД гетеродина также в несколько раз выше, поскольку в КВЧдиапазоне мощность активного элемента падает с частотой как 1/f, 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 частоты гетеродина иполосовой фильтр промежуточной частоты, включенные последовательно в отрезок лйнии передачи, два смесительных диода, включенные последовательно в канале второго прямоугольного волновода цепи сигнала и параллельно в отрезок линии передачи между колосовым фильтром частоты гетеродина и полосовым фильтром промежуточной частоты, отличающийся тем, что, с целью снижения коэффициента шума, рас5 стояние от места включения диодов до полосового фильтра частоты гетеродина определяют из следующего выражения;

21 Xal

l; = 2 arctg(- ), где k — длина волны в отрезке линии передачи на (2n + 1)-й гармонике гетеродина;

X31 — реактивное сопротивление смесительных диодов на (2n + 1) fr-й гармонике гете родина;

Z — волновое сопротивление отрезка линии передачи;

fr — частота гетеродина;

f — 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 выражения

20 2 Х ,12 = агстя (- — ), 2л . Z

30 где А — длина волны в отрезке линии передачи на частоте (fc - fr);

X+ — реактивное сопротивление диодов на частоте (fc - fi).

1787314

Составитель P. Ловягина

Техред М.Моргентал Корректор Н Гунько

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 275 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5