Преобразователь частоты

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в панорамных приемниках. Технический эффект, достигаемый при его реализации, состоит в расширении диапазона частотного поиска сигналов без расширения частотной перестройки гетеродина. Преобразователь частоты содержит первый, второй и третий смесители, гетеродин, первый, второй и третий усилители промежуточной частоты, первый и второй сумматоры, первый, второй, третий фазовращатели на 90^o и фазовращатель на -90^o, первый и второй перемножители, первый, второй, третий и четвертый узкополосные фильтры, первый, второй, третий и четвертый амплитудные детекторы, первый, второй, третий и четвертый ключи. 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в панорамных приемниках.

Известен преобразователь частоты (авт. свид. СССР N 1713082, H 03 D 7/16, 1989), который содержит гетеродин, первый фазовращатель на 90^o, первый смеситель, второй смеситель, первый усилитель промежуточной частоты, второй усилитель промежуточной частоты, второй фазовращатель на 90^o, первый сумматор, первый перемножитель, первый узкополосный фильтр, первый амплитудный детектор и первый ключ.

Указанный преобразователь частоты обеспечивает подавление сигналов (помех), принимаемых по дополнительным (зеркальному, первому и второму комбинационным) каналам.

Однако в панорамных приемниках с точки зрения расширения диапазона частотного поиска сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина целесообразно не подавлять, а использовать дополнительные каналы приема.

Целью изобретения является расширение диапазона частотного поиска сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь частоты, содержащий последовательно включенные первый смеситель, первый вход которого является входом преобразователя частоты, а второй вход соединен с первым выходом гетеродина, первый усилитель промежуточной частоты, первый сумматор и первый ключ, выход которого является первым выходом преобразователя частоты, последовательно включенные второй смеситель, первый вход которого является входом преобразователя частоты, а второй вход через первый фазовращатель на 90^o соединен с вторым выходом гетеродина, второй усилитель промежуточной частоты и второй фазовращатель на 90^o, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, последовательно включенные первый перемножитель, первый и второй входы которого соединены с входом преобразователя частоты и выходом первого сумматора соответственно, первый узкополосный фильтр и первый амплитудный детектор, выход которого соединен с вторым входом первого ключа, снабжен вторым, третьим и четвертым узкополосными фильтрами, вторым, третьим и четвертым амплитудными детекторами, вторым, третьим и четвертым ключами, третьим смесителем, третьим усилителем промежуточной частоты, третьим фазовращателем на 90^o, фазовращателем на -90^o, вторым перемножителем и вторым сумматором, причем к выходу первого перемножителя последовательно подключены второй узкополосный фильтр, второй амплитудный детектор и второй ключ, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход является вторым выходом преобразователя частоты, к входу преобразователя частоты последовательно подключены третий смеситель, второй вход которого через фазовращатель на -90^o соединен с вторым выходом гетеродина, третий усилитель промежуточной частоты, третий фазовращатель на 90^o, второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второй перемножитель, второй вход которого соединен с входом преобразователя частоты, третий узкополосный фильтр, третий амплитудный детектор и третий ключ, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход является третьим выходом преобразователя частоты, к выходу второго перемножителя последовательно подключены четвертый узкополосный фильтр, четвертый амплитудный детектор и четвертый ключ, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход является четвертым выходом преобразователя частоты.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - частотная диаграмма, поясняющая принцип образования дополнительных каналов приема.

Преобразователь частоты содержит первый смеситель 1, гетеродин 2, первый усилитель 3 промежуточной частоты, первый сумматор 4, первый ключ 5, второй смеситель 6, первый фазовращатель 7 на 90^o, второй усилитель 8 промежуточной частоты, второй фазовращатель 9 на 90^o, первый перемножитель 10, первый узкополосный фильтр 11, первый амплитудный детектор 12, второй узкополосный фильтр 13, второй амплитудный детектор 14, второй ключ 15, фазовращатель 16 на -90^o, третий смеситель 17, третий усилитель 18 промежуточной частоты, третий фазовращатель 19 на 90^o, второй сумматор 20, второй перемножитель 21, третий 22 и четвертый 23 узкополосные фильтры, третий 24 и четвертый 25 амплитудные детекторы, третий 26 и четвертый 27 ключи.

Преобразователь частоты работает следующим образом.

Принимаемый сигнал, например, с фазовой манипуляцией (ФМн) где V_с, ω_c, ϕ_c, T_с - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала; ϕ_k(t) = {0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем ϕ_k(t) = const при kτ_э< t < (k+1)τ_э и может изменяться скачком при t = kτ_э (k=1, 2, ..., N-1); τ_э и N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью T_c(T_c= Nτ_э), одновременно поступает на первые входы смесителей 1, 6 и 17, перемножителей 10 и 21. На вторые входы смесителей 1, 6, 17 подаются следующие напряжения соответственно: U_г1(t) = V_гcos(ω_гt+πγ₁t²+ϕ_г]; U_г2(t) = V_гcos(ω_гt+πγ₁t²+ϕ_г+90°]; где V_г, ω_г, ϕ_г, T_п - амплитуда, начальная частота, начальная фаза и период повторения напряжения гетеродина;
- скорость изменения частоты гетеродина (скорость просмотра заданного диапазона частот Df).

На выходах смесителей 1, 6 и 17 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 3, 8 и 18 промежуточной частоты выделяются напряжения промежуточной (разностной частоты)
U_пр1(t) = V_пр1cos[ω_прt+ϕ_k(t)-πγ₁t²+ϕ_пр1];


где V_пр1=1/2(K₁V_сV_г);
K₁ - коэффициент передачи смесителя;
ω_пр= ω_с-ω_г - промежуточная частота;
ϕ_пр1= ϕ_c-ϕ_г.
Напряжения U_пр2(t) и U_пр3(t) с выходов усилителей 8 и 18 промежуточной частоты поступают на входы фазовращателей 9 и 19 на 90^o и -90^o, на выходах которых образуются напряжения


Напряжения U_пр1(t) и U_пр4(t) поступают на два входа сумматора 4, на выходе которого образуется напряжение

где V_Σ1= 2V_пр1.
Напряжения U_пр1(t) и U_пр5(t), поступающие на два входа сумматора 20, на его выходе компенсируются.

Напряжение U_Σ1(t) с выхода сумматора 4 подается на второй вход перемножителя 10, на выходе которого образуется напряжение

где V₁= 1/2(K₂V_cV_Σ1);
K₂ - коэффициент передачи перемножителя.

Частота настройки ω_н1 узкополосных фильтров 11 и 22 выбирается равной начальной частоте 2ω_г гетеродина 2
ω_н1= ω_г.
Частота настройки ω_н2 узкополосных фильтров 13 и 23 выбирается равной второй гармонике ω_г начальной частоты гетеродина 2
ω_н2= 2ω_г.
Поэтому в полосу пропускания узкополосного фильтра 11 попадает напряжение

которое после детектирования в амплитудном детекторе 12 поступает на управляющий вход ключа 5 и открывает его. Ключи 5, 15, 26 и 27 в исходном состоянии всегда закрыты.

При этом напряжение U_Σ1(t) с выхода сумматора 4 через открытый ключ 5 поступает на первый выход устройства.

Описанная выше работа устройства соответствует случаю приема ФМн-сигналов по основному каналу на частоте ω_c (фиг. 2).

Если ФМн-сигнал

принимается по зеркальному каналу на частоте ω₃, то усилителями 3, 8 и 18 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:



где V_пр2=1/2(K₁V_зV_г);
K₁ - коэффициент передачи смесителя;
ω_пр= ω_г-ω₃ - промежуточная частота;
ω_пр2= ω_г-ω₃.

Напряжения U_пр7(t) и U_пр8(t) с выходов усилителей 8 и 18 промежуточной частоты поступают на входы фазовращателей 9 и 19 на 90^o, на выходах которых образуются напряжения


Напряжения U_пр6(t) и U_пр9(t), поступающие на два входа сумматора 4, на его выходе компенсируются.

Напряжения U_пр6(t) и U_пр10(t) поступают на два входа сумматора 20, на выходе которого образуется напряжение

где V_Σ2= 2V_пр2.
Это напряжение подается на второй вход перемножителя 21, на выходе которого образуется напряжение

В полосу пропускания узкополосного (фильтра 22 попадает напряжение
U₄(t) = V₃cos(ω_гt+πγ₁t²+ϕ_г),0 ≤ t ≤ T₃,
которое после детектирования в амплитудном детекторе 24 поступает на управляющий вход ключа 26 и открывает его. При этом напряжение U_Σ2(t) с выхода сумматора 20 через открытый ключ 26 поступает на третий выход устройства.

Если ФМн-сигнал

принимается по первому комбинационному каналу на частоте ω_к1, то усилителями 3, 8 и 18 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:



где V_пр3=1/2(K₁V_к1V_г);
K₁ - коэффициент передачи смесителя;
ω_пр= 2ω_г-ω_к1 - промежуточная частота;
ϕ_пр3= ϕ_г-ϕ_к1;
γ₂ - скорость изменения второй гармоники частоты гетеродина (γ₂= 2γ₁).
Напряжения U_пр12(t) и U_пр13(t) с выходов усилителей 8 и 18 промежуточной частоты поступают на входы фазовращателей 9 и 19 на 90^o, на выходах которых образуются напряжения


Напряжения U_пр11(t) и U_пр14(t), поступающие на два входа сумматора 4, на его выходе компенсируются.

Напряжения U_пр11(t) и U_пр15(t) поступают на два входа сумматора 20, на выходе которого образуется напряжение

где V_Σ3= 2V_пр3.
Это напряжение подается на второй вход перемножителя 21, на выходе которого образуется напряжение

В полосу пропускания узкополосного фильтра 23 попадает напряжение

которое после детектирования в амплитудном детекторе 25 поступает на управляющий вход ключа 27 и открывает его. При этом напряжение U_Σ3(t) с выхода сумматора 20 через открытый ключ 27 поступает на четвертый выход устройства.

Если ФМн-сигнал

принимается по второму комбинационному каналу на частоте ω_к2, то усилителями 3, 8 и 18 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:



где V_пр4=1/2(K₁V_к2V_г);
ω_пр= ω_к2-2ω_г - промежуточная частота;
ϕ_пр4= ϕ_к2-ϕ_г.
Напряжения U_пр17(1) и U_пр18(t) с выходов усилителей 8 и 18 промежуточной частоты поступают на входы фазовращателей 9 и 19 на 90^o, на выходах которых образуются напряжения


Напряжения U_пр16(t) и U_пр19(t) поступают на два входа сумматора 4, на выходе которого образуется напряжение

где V_Σ4= 2V_пр4.
Напряжения U_пр16(t) и U_пр20(t), поступающие на два входа сумматора 4, на его выходе компенсируются.

Напряжение U_Σ4(t) с выхода сумматора 4 поступает на второй вход перемножителя 10, на выходе которого образуется напряжение

В полосу пропускания узкополосного фильтра 13 попадает напряжение

которое после детектирования в амплитудном детекторе 14 поступает на управляющий вход ключа 15 и открывает его. При этом напряжение U_Σ4(t) с выхода сумматора 4 через открытый ключ 15 поступает на второй выход устройства.

Таким образом, предлагаемый преобразователь частоты по сравнению с прототипом обеспечивает расширение диапазона частотного поиска сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина. Это достигается использованием дополнительных (зеркального, первого и второго комбинационных) каналов.

Кроме того, предлагаемый преобразователь частоты путем суммирования напряжений промежуточной частоты позволяет повысить в два раза чувствительность панорамных приемников.

Формула изобретения

Преобразователь частоты, содержащий последовательно включенные первый смеситель, первый вход которого является входом преобразователя частоты, а второй вход соединен с первым выходом гетеродина, первый усилитель промежуточной частоты, первый сумматор и первый ключ, выход которого является первым выходом преобразователя частоты, последовательно включенные второй смеситель, первый вход которого является входом преобразователя частоты, а второй вход через первый фазовращатель на 90^o соединен с вторым выходом гетеродина, второй усилитель промежуточной частоты и второй фазовращатель на 90^o, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора, последовательно включенные первый перемножитель, первый и второй входы которого соединены с входом преобразователя частоты и выходом первого сумматора соответственно, первый узкополосный фильтр и первый амплитудный детектор, выход которого соединен с вторым входом первого ключа, отличающийся тем, что он снабжен вторым, третьим и четвертым узкополосными фильтрами, вторым, третьим и четвертым амплитудными детекторами, вторым, третьим и четвертым ключами, третьим смесителем, третьим усилителем промежуточной частоты, третьим фазовращателем на 90^o, фазовращателем на -90^o, вторым перемножителем и вторым сумматором, причем к выходу первого перемножителя последовательно подключены второй узкополосный фильтр, второй амплитудный детектор и второй ключ, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход является вторым выходом преобразователя частоты, к входу преобразователя частоты последовательно подключены третий смеситель, второй вход которого через фазовращатель на -90^o соединен с вторым выходом гетеродина, третий усилитель промежуточной частоты, третий фазовращатель на 90^o, второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, второй перемножитель, второй вход которого соединен с входом преобразователя частоты, третий узкополосный фильтр, третий амплитудный детектор и третий ключ, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход является третьим выходом преобразователя частоты, к выходу второго перемножителя последовательно подключены четвертый узкополосный фильтр, четвертый амплитудный детектор и четвертый ключ, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход является четвертым выходом преобразователя частоты, частота настройки первого и третьего узкополосных фильтров выбрана равной начальной частоте гетеродина, а частота настройки второго и четвертого узкополосных фильтров выбрана равной второй гармоники начальной частоты гетеродина.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2