Преобразователь частоты

 

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в супергетеродинных приемниках. Достигаемый технический результат - расширение диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотой перестройки гетеродина путем использования зеркальных каналов приема. Преобразователь частоты содержит два гетеродина два смесителя, пять усилителей промежуточной частоты, три амплитудных детектора, четыре ключа, пороговый блок и коррелятор. 2 ил.

Предлагаемый преобразователь частоты относится к областям радиотехники и может использоваться в супергетеродинных приемниках.

Известны преобразователи частоты (авт. свид. СССР 1713082; патент РФ 2176128; Справочник по радиолокации. Под ред. М. Скольника. Т.3 - М.: Сов. радио, 1979, с. 144-145, рис.3, в; Радиоприемные устройства. Под ред. А.Г. Зюко. - М.: Связь, 1975, с.107-113, рис.6.1 и другие).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является "Преобразователь частоты" (авт. свид. СССР 1713082, H 03 D 7/16, 1989), который и выбран в качестве прототипа.

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

Однако в супергетеродинных приемниках с точки зрения расширения диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина целесообразно не подавлять, а использовать дополнительные каналы приема.

Технической задачей изобретения является расширение диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина путем использования зеркальных каналов приема.

Поставленная задача решается тем, что преобразователь частоты, содержащий последовательно включенные первый смеситель, первый вход которого является входом преобразователя, а второй вход соединен с выходом первого гетеродина, и первый усилитель промежуточной частоты, последовательно подключенные к входу преобразователя частоты второй смеситель и второй усилитель промежуточной частоты, последовательно включенные первый амплитудный детектор и первый ключ, снабжен вторым гетеродином, третьим, четвертым и пятым усилителями промежуточной частоты, вторым и третьим амплитудными детекторами, вторым, третьим и четвертым ключами, коррелятором и пороговым блоком, причем второй вход второго смесителя соединен с выходом второго гетеродина, вход первого амплитудного детектора соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, к выходу первого усилителя промежуточной частоты последовательно подключены коррелятор, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, пороговый блок и четвертый ключ, второй вход которого через первый ключ соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, а выход является первым выходом преобразователя частоты, к выходу первого смесителя последовательно подключены третий усилитель промежуточной частоты, второй амплитудный детектор и третий ключ, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, а выход является третьим выходом преобразователя частоты, к выходу первого смесителя последовательно подключены четвертый усилитель промежуточной частоты и второй ключ, второй вход которого через последовательно включенные пятый усилитель промежуточной частоты и третий амплитудный детектор соединен с выходом второго смесителя, а выход является вторым выходом преобразователя частоты.

Структурная схема преобразователя частоты представлена на фиг.1. Частотная диаграмма, поясняющая процесс образования зеркальных каналов приема, изображена на фиг.2.

Преобразователь частоты содержит последовательно включенные первый смеситель 1, первый вход которого является входом преобразователя, а второй вход соединен с выходом первого гетеродина 3, первый усилитель 5 промежуточной частоты, первый ключ 13, второй вход которого через первый амплитудный детектор 10 соединен с выходом второго усилителя 6 промежуточной частоты, и четвертый ключ 18, выход которого является первым выходом I преобразователя частоты, последовательно подключенные к входу преобразователя частоты второй смеситель 2, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина 4, второй усилитель 6 промежуточной частоты и третий ключ 15, второй вход которого через последовательно включенные третий усилитель 7 промежуточной частоты и второй амплитудный детектор 11 соединен с выходом первого смесителя 1, а выход является третьим выходом III преобразователя частоты последовательно подключенные к выходу второго смесителя 2 пятый усилитель 9 промежуточной частоты, третий амплитудный детектор 12 и второй ключ 14, второй вход которого через четвертый усилитель 8 промежуточной частоты соединен с выходом первого смесителя 1, а выход является вторым выходом II преобразователя частоты.

Преобразователь частоты работает следующим образом.

Частоты W_г1 и W_г2 гетеродинов 3 и 4 перестраиваются синхронно и разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты и выбраны симметричными относительно частоты W_с (фиг.2) W_г2-W_г1=2 W_пp, W_c-W_г1=W_г2-W_c=W_пр.

Частота настройки W_н1 усилителей 5, 6 и 8 промежуточной частоты выбрана равной промежуточной частоте W_н1=W_пр.

Частота настройки W_н2 усилителей 7 и 9 промежуточной частоты выбрана равной утроенному значению промежуточной частоты W_н2=3 W_пр.

Устранение неоднозначности при одновременном приеме по зеркальным каналам на частотах W_з1 и W_з2 достигается корреляционной обработкой канальных сигналов.

Если принимаемый сигнал, например с фазовой манипуляцией (ФМН) Uc(t) = Vc•Cos[Wc•t+ϕк₁(t)+ϕc], 0≤t≤Tc, где V_c, W_c, ϕc, Т_c - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала; ϕк₁(t) = {0,π} - - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, поступает по основному каналу на частоте W_c, то он поступает на первые входы смесителей 1 и 2, на вторые входы которых подаются напряжения гетеродинов 3 и 4 соответственно: Uг₁(t) = Vг₁(t)•Cos(Wг₁•t+ϕг₁), Uг₂(t) = Vг₂(t)•Cos(Wг₂•t+ϕг₂). На выходах смесителей 1 и 2 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 5, 6 и 8 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты:
Uпр₁(t) = Vпр₁•Cos[Wпр•t+ϕк₁(t)+ϕпр₁];
Uпр₂(t) = Vпр₂•Cos[Wпр•t-ϕк₁(t)+ϕпр₂]; 0≤t≤Tc,
где V_np1=1/2К•V_cV_г1;
V_np2=1/2К•V_cV_г2;
К - коэффициент передачи смесителей;
W_np=W_c-W_г1=W_г2-W_с
ϕпр₁ = ϕc-ϕг₁; ϕпр₂ = ϕг₂-ϕc.
Напряжение U_np2(t) детектируется амплитудным детектором 10 и поступает на управляющий вход ключа 13, открывая его. Ключи 13, 14, 15 и 18 в исходном состоянии всегда закрыты.

Напряжения U_np1(t) и U_np2(t) с выходов усилителей 5 и 6 промежуточной частоты одновременно поступают на два входа коррелятора 16, выходное напряжение которого подается на вход порогового блока 17, где сравнивается с пороговым уровнем V_nop. Пороговое напряжение V_nop выбирается таким, чтобы его не превышали случайные помехи.

Так как канальные напряжения U_np1(t) и U_np2(t), поступающие на два входа коррелятора 16, образованы одним и тем же сигналом U_c(t}, то между ними существует сильная корреляционная связь. Выходное напряжение коррелятора 16 превышает пороговый уровень V_nop, при этом в пороговом блоке 17 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 18 и открывает его.

Напряжение U_np1(t) с выхода усилителя 5 промежуточной частоты через открытые ключи 13 и 18 поступает на первый выход I для дальнейшей обработки.

Если ФМН-сигнал
Uз₁(t) = Vз₁•Cos[Wз₁•t+ϕк₂(t)+ϕз₁]; 0≤t≤Tз₁,
принимается по первому зеркальному каналу на частоте W_з1 (фиг.2), то преобразованные по частоте сигналы:
Uпр₃(t) = Vпр₃•Сos[Wпр•t-ϕк₂(t)+ϕпр₃];
Uпр₄(t) = Vпр₄•Сos[3Wпр•t-ϕк₂(t)+ϕпр₄]; 0≤t≤Tз₁,
где V_np3=1/2К•V_з1V_г1,
V_np4=1/2К•V_з2V_г2;
W_np=W_г1-W_з1 - промежуточная частота;
3W_np=W_г2-W_з2,
ϕпр₃ = ϕг₁-ϕз₁; ϕпр₄ = ϕг₂-ϕз₁
попадают в полосы пропускания усилителей 8 и 9 промежуточной частоты. Напряжение U_np4(t) с выхода усилителя 9 промежуточной частоты поступает на вход амплитудного детектора 12, где оно детектируется и поступает на управляющий вход ключа 14, открывая его.

Напряжение U_np3(t) с выхода усилителя 8 промежуточной частоты поступает через открытый ключ 14 на второй выход II преобразователя частоты для дальнейшей обработки.

Если ФМН-сигнал
Uз₂(t) = Vз₂•Cos•[Wз₂•t+ϕк₃(t)+ϕз₂]; 0≤t≤Tз₂,
принимается по второму зеркальному каналу на частоте W_з2 (фиг.2), то преобразованные по частоте сигналы:
Uпр₅(t) = Vпр₅•Cos[3Wпр•t+ϕк₃(t)+ϕпр₅];
Uпр₆(t) = Vпр₆•Cos[Wпр•t+ϕк₃(t)+ϕпр₆]; 0≤t≤Tз₂,
где V_np5=1/2К•V_з2V_г1;
V_np6=1/2К•V_з2V_г2:
3W_np=W_з2-W_г1;
W_np=W_з2-W_г1 - промежуточная частота;
ϕпр₅ = ϕз₂-ϕг₁; ϕпр₆ = ϕз₂-ϕг₂;
попадают в полосы пропускания усилителей 7 и 6 промежуточной частоты. Напряжение U_np5(t) с выхода усилителя 7 промежуточной частоты поступает на вход амплитудного детектора 11, где оно детектируется и поступает на управляющий вход ключа 15, открывая его.

Напряжение U_np6(t) с выхода усилителя 6 промежуточной частоты через открытый ключ 15 поступает на третий III выход преобразователя частоты для дальнейшей обработки.

Если ФМН-сигналы одновременно принимаются по зеркальным каналам на частотах W_з1 и W_з2, то канальные напряжения U_np3(i) и U_np6(t) поступают на два входа коррелятора 16. Так как данные напряжения образованы различными сигналами, принимаемыми на разных частотах W_з1 и W_з2, поэтому между ними существует слабая корреляционная связь. Выходное напряжение коррелятора 16 не превышает порогового уровня V_nop в пороговом блоке 17 и ключ 18 не открывается. Тем самым появление ложного сигнала на первом I выходе преобразователя частоты исключается.

Если ФМН-сигналы одновременно принимаются по основному каналу на частоте W_с, по первому W_з1, и по второму W_з2 зеркальным каналам, то в работе участвуют одновременно все блоки преобразователя частоты.

Таким образом, предлагаемый преобразователь частоты по сравнению с прототипом обеспечивает расширение диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина. Это достигается использованием сигналов, принимаемых по двум зеркальным каналам. Преобразование по зеркальным каналам приема происходит с тем же коэффициентом преобразования К_np, что и по основному каналу. Поэтому они являются наиболее существенными среди дополнительных каналов приема.

Формула изобретения

Преобразователь частоты, содержащий последовательно включенные первый смеситель, первый вход которого является входом преобразователя, а второй вход соединен с выходом первого гетеродина, и первый усилитель промежуточной частоты, последовательно подключенные к входу преобразователя частоты второй смеситель и второй усилитель промежуточной частоты, последовательно включенные первый амплитудный детектор и первый ключ, отличающийся тем, что он снабжен вторым гетеродином, третьим, четвертым и пятым усилителями промежуточной частоты, вторым и третьим амплитудными детекторами, вторым, третьим и четвертым ключами, коррелятором и пороговым блоком, причем второй вход второго смесителя соединен с выходом второго гетеродина, вход первого амплитудного детектора соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, к выходу первого усилителя промежуточной частоты последовательно подключены коррелятор, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, пороговый блок и четвертый ключ, второй вход которого через первый ключ соединен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, а выход является первым выходом преобразователя частоты, к выходу первого смесителя последовательно подключены третий усилитель промежуточной частоты, второй амплитудный детектор и третий ключ, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, а выход является третьим выходом преобразователя частоты, к выходу первого смесителя последовательно подключены четвертый усилитель промежуточной частоты и второй ключ, второй вход которого через последовательно включенные пятый усилитель промежуточной частоты и третий амплитудный детектор соединен с выходом второго смесителя, а выход является вторым выходом преобразователя частоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2