Широкополосный параллельный балансный смеситель

 

Использование: в радиотехнике для преобразования частоты в радиоприемной и радиоизмерительной технике УВЧ и СВЧ-диапазонов. Сущность изобретения: в широкополосном параллельном балансном смесителе, содержащем диэлектрическую подложку, ленточную линию тракта гетеродина и две пары диодов, диэлектрическая подложка выполнена из двух частей, на одной из которых размещены выполненные микрополосковыми тракты сигнала и промежуточной частоты и диоды, включенные в каждой паре встречно - параллельно, а в другой - выполнен прямоугольный вырез, в области которого ленточная линия выполнена в виде 90-ной структуры. 7 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для преобразования частоты в радиоприемной и радиоизмерительной технике УВЧ- и СВЧ-диапазонов.

Цель изобретения - обеспечение возможности подачи напряжения смещения без сужения полосы рабочих частот при упрощении монтажа.

На фиг. 1 изображена конструкция смесителя - вид с лицевой стороны; на фиг. 2 - то же, вид с оборотной стороны; на фиг. 3 и 4 - элементы конструкции, размещенные на лицевой и оборотной сторонах первой части диэлектрической подложки; на фиг. 5 и 6 - элементы конструкции, размещенные на второй части диэлектрической подложки; на фиг. 7 - электрическая принципиальная схема смесителя.

Смеситель содержит первую 1 и вторую 2 части диэлектрической подложки. На первой части 1 расположены первый, второй и третий отрезки 3, 4, 5 микрополосковой линии передачи. Первый конец первого отрезка 3 является входом 6 для подачи информационного сигнала, а первый конец второго отрезка 4 - выходом 7 для сигнала промежуточной частоты.

Обеспечивающий развязку по постоянному току первый частотный фильтр 8, полоса пропускания которого соответствует диапазону информационного сигнала, первым концом присоединен к второму концу первого отрезка 3, а вторым концом - к первому концу третьего отрезка 5.

Обеспечивающий развязку по постоянному току второй частотный фильтр 9, полоса пропускания которого соответствует диапазону сигнала промежуточной частоты, первым концом присоединен к второму концу второго отрезка 4, а вторым концом - к первому концу третьего отрезка 5.

Первый полупроводниковый диод 10 установлен на лицевой стороне первой части 1 и присоединен анодом к прямоугольной контактной площадке 11, а катодом - к второму концу третьего отрезка 5. Второй полупроводниковый диод 12 установлен на той же стороне первой части диэлектрической подложки 1 и присоединен катодом ко второй прямоугольной контактной площадке 13, а анодом - к второму концу третьего отрезка 5. Третий полупроводниковый диод 14 установлен на оборотной стороне первой части диэлектрической подложки 1 и присоединен катодом к слою 15 металлизации, а анодом - к третьей прямоугольной контактной площадке 16, которая через первую катушку 17 индуктивности, четвертую прямоугольную контактную площадку 18 и первый резистор 19 соединена со слоем 15. Четвертый полупроводниковый диод 20 установлен на той же стороне части 1 и присоединен анодом к слою 15, а катодом - к пятой прямоугольной контактной площадке 21, которая через вторую катушку 22 индуктивности, шестую прямоугольную контактную площадку 23 и второй резистор 24 соединена со слоем 15. На площадку 18 подано положительное напряжение смещения, а на площадку 23 - отрицательное напряжение смещения. Между площадками 11 и 16 и площадками 13 и 21 в первой части диэлектрической подложки 1 расположен паз 25. На второй части 2 расположен участок 26 ленточной линии передачи, свободный конец которого является входом 27 для подачи сигнала гетеродина. Линия передачи на участке 26 через симметрирующий трансформатор, состоящий из участка 28 расширяющегося проводника, расположенного на лицевой стороне второй части 2 и участка 29 сужающегося проводника, расположенного на ее оборотной стороне, переходит в ленточную линию, содержащую проводники 30 и 31. В проводнике 30 выполнен зазор 32, а в проводнике 31 - зазор 33. В зазоры 32 и 33 включены конденсаторы 34 и 35. Диэлектрик второй части 2 на участке 36 ленточной линии не выступает (или выступает незначительно по технологическим соображениям) за пределы проводников 30 и 31, так как во второй части диэлектрической подложки 2 выполнен прямоугольный вырез 37. Проводники 38 и 39 короче участка 36 на длину паза 25 в первой диэлектрической подложке 1.

Участок 36 выполнен в виде скрутки пропеллером вдоль своей оси на 90^о и вставлен в паз 25 в первой диэлектрической подложке 1.

Участок 36 выполнен в виде скрутки пропеллером вдоль своей оси на 90^о и вставлен в паз 25 до упора выступами 40, 41 второй части 2, на которых нанесены проводники 38, 39 в первую часть 1 диэлектрической подложки.

Слой 15 на первой части диэлектрической подложки 1 и проводники 40, 41 на выступах 38, 39 соединены между собой по швам 42 и 43. Проводник 30 присоединен к площадкам 11 и 16, чем обеспечена гальваническая связь между ними, а следовательно, и между анодами первого и третьего полупроводниковых диодов 10 и 14. Проводник 31 присоединен к площадкам 13 и 21, чем обеспечена гальваническая связь между ними, а следовательно, и между катодами второго и четвертого полупроводниковых диодов 12 и 20.

Диоды 10, 12 и 14, 20 образуют две параллельно включенных пары, каждую из которых образуют два последовательно включенных диода. При этом образуется диодный мост с двумя отличающимися друг от друга диагоналями. Для повышения жесткости смеситель должен быть помещен на какую-либо несущую конструкцию.

Смеситель работает следующим образом.

На вход 6 подается информационный сигнал, который через фильтр 8 поступает на полупроводниковые диоды 10, 12, 14, 20, на которые поданы отпирающие напряжения смещения. В процессе взаимодействия информационного сигнала с периодически изменяющимися под действием сигнала гетеродина, поступающего на вход 27, проводимостями полупроводниковых диодов 10, 12, 14, 20 образуются комбинационные частотные составляющие и их гармоники. Одной из этих составляющих является сигнал промежуточной частоты, который выделяется фильтром 9 и поступает на выход 7.

Диапазон рабочих частот смесителя по входу 6 для подачи информационного сигнала и по выходу 7 для сигнала промежуточной частоты расширен за счет применения микрополосковых линий в трактах информационного сигнала и сигнала промежуточной частоты, которые могут работать от частот, близких к постоянному току до частот СВЧ-диапазона, верхняя граница которых определяется лишь толщиной и материалом диэлектрика первой части 1 диэлектрической подложки. Диапазон рабочих частот смесителя по входу 27 для подачи сигнала гетеродина ограничен на верхних частотах лишь толщиной и материалом диэлектрика второй части 2 диэлектрической подложки, а на нижних частотах - длиной участков 28 и 29 проводников, которая выбирается равной сороковой части длины волны, соответствующей требуемой нижней граничной частоте. Используя существующие диэлектрики для изготовления второй части 2 диэлектрической подложки, можно получить двадцатикратное перекрытие частотного диапазона по входу 27 для подачи сигнала гетеродина.

Отпирающие напряжения смещения, поданные на полупроводниковые диоды 10, 12, 14, 20, позволяют обеспечивать работоспособность смесителя при не превышающем 2 мВт уровне мощности сигнала гетеродина, поступающего на вход 27. (56) Патент США N 3652941, кл. Н 03 В 1/06, опублик. 1972.

Формула изобретения

ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ БАЛАНСНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ, содержащий диэлектрическую подложку, на оси симметрии которой на обеих ее сторонах расположены проводники ленточной линии, подключенной к одному концу симметрирующего трансформатора, две пары диодов, два конденсатора, тракты информационного сигнала и сигнала промежуточной частоты, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности подачи напряжения смещения без сужения полосы рабочих частот при упрощении монтажа, диэлектрическая подложка выполнена из двух частей, в первой из которых выполнены два прямоугольных выреза, образующих два боковых выступа, которые примыкают к второй части подложки, и один центральный, на котором ленточная линия скручена на 90^o вдоль продольной оси и вставлена в выполненный во второй части диэлектрической подложки прямоугольный вырез, примыкающий к введенным четырем контактным площадкам, которые расположены по две с каждой стороны второй части диэлектрической подложки попарно одни над другими и каждая пара прямоугольных контактных площадок соединена с одним из проводников ленточной линии, на лицевой стороне второй части диэлектрической подложки расположены проводники линии передачи информационного сигнала и сигнала промежуточной частоты, выполненные полосковыми, а на оборотной стороне нанесен слой металлизации, который отделен зазором от размещенной на этой же стороне пары прямоугольных контактных площадок и соединен в местах стыковки первой и второй частей диэлектрической подложки со слоем металлизации, нанесенным на боковые выступы на оборотной стороне первой части диэлектрической подложки и под расположенным на лицевой стороне введенным полосковым отрезком, один конец которого является входом сигнала гетеродина, а другой подключен к другому концу симметрирующего трансформатора, проводники которого соединены с проводниками ленточной линии через конденсаторы, диоды каждой пары расположены на одной стороне второй части диэлектрической подложки, одни их разноименные электроды соединены, а другие подключены к соответствующим прямоугольным площадкам, причем к каждой паре расположенных одних над другими прямоугольных контактных площадок диоды подключены одноименными электродами, а точка соединения разноименных электродов одной пары диодов подключена к одному концу введенного полоскового отрезка, размещенного на лицевой и подключенного другим концом к проводникам линии передачи информационного сигнала и промежуточной частоты, точка соединения разноименных электродов другой пары диодов соединена со слоем металлизации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7