Балансный преобразователь частоты

 

<ц>989745

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсинк

Соцнаиистичесник

Ресттублнк (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 20. 01. 82 (2! ) 3372051/18-09 с присоединением заавки М (23) Приоритет (БЗ)М. Кл.

Н 03 0 7/14

Гееудеретееееае кеметет

СССР е илам кзебретееей н етерытий

Опубликовано 15.01 83 Бюллетень 34 2 (53) УДК 621. 372. .б32(088.8) Дата опубликования описания 15.01.83 (72) Авторы изобретения

А И См,р,ов, Ю. К. Колоколов и А, И. Ку)е1евайкий

l

f

4 (.» (7! ) Заявитель (54) БАЛАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к радио-. технике и может быть использовано в радиоаппаратуре различного назначения, в частности в радиоприемных . устройствах.

Известен балансный преобразователь частоты, содержащий два идентичных преобразующих .четырехполюсника,к входам которых через развязывающий .элемент подключены источник сигнала и гетеродин, и нагрузку 1 1.

Однако на выходе этого преобразователя используется балансный трансорфматор, что не только затрудняет его настройку, но и приводит к уменьшению коэффициента передачи, увеличению коэффициента шума и ограничению полосы пропускания.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является балансный преобразователь частоты, содержащий два идентичных преобразующих четырехполюсника на транзисторах одного типа проводимости. с реактивными делителями напряжения между входными и обцими электродами, к входам которых через развязывающий элемент, например гибридное соединение, подключены источник сигнала и гетеродин, выходы соединены с нагрузкой параллельно, а друг с другом последовательно, и между общими шинами преобразующих четырехполюсников, одна иэ которых подключена к шине заземления, включен заграждающий фильтр, настроенный на промежуточную частоту. Благодаря исключению балансного транс > форматора на выходе этого устройства оно сохраняет хорошие характеристики на частотах вплоть до нескольких сотен ИГц (.2 ).

Однако в СВЧ-диапазоне выполнить раздельно общие шины преобразующих зо четырехполюсников. конструктивно сложно и практически невозможно без нарушения симметрии плеч преобразовате989745 ля, Кроме того, конечные размеры и потери заграждающего фильтра промежуточной частоты вносят дополнительную асимметрию на высокой частоте.

Поэтому известное устройство в СВЧ-ди- s апазоне имеет .неудовлетворительную характеристику, связанную с нарушением симметрии плеч и влиянием потерь заграждающего фильтра: низкий коэффициент передачи, высокий ко- 16 эффициент шума. и значительный уровень четных гармоник в спектре выходного сигнала.

Цель изобретения - повышение коэффициента передачи и уменьшение коэф-15 фициента шума в СВЧ-диапазоне при снижении уровня четных гармоник в спектре выходного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в балансном преобразователе час- рв тоты, содержащем два идентичНых преобразующих четырехполюсника, к входам которых через первый, второй развязывающие конденсаторы и развязывающий элемент, например гибридное 2s соединение, подключены источник сигнала и гетеродин, и нагрузку, причем преобразующие четырехполюсники выполнены на транзисторах одного типа проводимости, между входными и общими зв электродами которых включены реактивные Делители напряжения, отвод реактивного делителя напряжения первого преобразующего четырехполюсника подключен к выходу второго преобразующего четырехполюсника, между отводами реактивных делителей напряжения первого и второго преобразующих четырехполюсников и общей шиной включены соответственно первый и вто- 4О рой дополнительные конденсаторы, между выходом первого преобразующего четырехполюсника и общей шиной включен третий дополнительный конденсатор, а между выходом второго преобразующе- 4>

ro четырехполюсника и нагрузкой введена катушка индуктивности.

На фиг. 1 приведена электрическая принципиальная схема предложенного устройства; на фиг.. 2 .- эквивалентная схема.

Балансный преобразователь частоты содержит первый и второй преобразующие четырехполюсники 1 и 2, развязывающие конденсаторы 3 и 4, развязы- 55 вающий элемент 5, источник 6 сигнала, гетеродин 7, нагрузку 8, дополнительные конденсаторы 9-11 и катушку индуктивности 12, причем каждый преобразующий четырехполасник 1 и 2 содержит транзистор 13 (14), реактивный . делитель напряжения, выполненный на катушке индуктивности 15 (16) и конденсаторе 17 (18), заграждающий фильтр по высокой частоте, образованный четввртьволновыми отрезками 19 (20) и

21 (22)линий, из которых отрезок 20 (22) разомкнут на конце.

На эквивалентной схеме выходы транзисторов 13 и 14 по промежуточной частоте представлены в виде генераторов 23, 24 тока, параллельное соединение конденсаторов 3 и 9 показано в виде конденсатора 25, а параллельное соединение конденсаторов 4 и 10 в виде конденсатора 26.

Балансный преобразователь частоты работает следующим образом.

Заграждающие фильтры по высокой частоте на выходе транзисторов 13,14, образованные четвертьволновыми от.резками 19-22, позволяют уменьшить . шум каждого преобразующего четырехполюсника 1,2 за счет использования эффекта дополнительного преобразования частоты на коллекторном переходе транзисторов 13, 14 и развязывают выходы преобразующих четырехполюсников

1,2 по высокой частоте. Реактивные делители напряжения обеспечивают короткое замыкание между базой и эмиттером транзисторов 13, 14 по промежуточной частоте, что необходимо для минимума шумового числа, и совместно с конденсаторами 9 и 10 образуют Т-образные звенья. Причем катушки индуктивности 15, 16 в данном случае не являются дросселями по высокой частоте. Включение реактивных делителей между базой и эмиттером в

СВЧ-диапазоне обусловлено тем, что применение Т-образного реактивного звена позволяет дополнительно уменьшить шумовое число плеч балансного преобразователя частоты и повысить их устойчивость. Конденсаторы 3 и 4 совместно с отрезками 27-30 линий обеспечивают оптимальное согласование плеч с выходами гибридного соединения.

Так как сопротивление последовательной цепочки, состоящей из катушки индуктивности 1, конденсатора 17, отрезка 27 линии и короткозамкнутого отрезка 30 линии, по промежуточной частоте крайне мало, то конденсатор

9897

3 по промежуточной частоте оказывается включенным параллельно конденса- тору 9 и совместно с ним образует эквивалентный конденсатор 25. Аналогично конденсаторы 4 и 10 по промежу-.S точной частоте включены параллельно и образуют эквивалентный конденсатор

26.

Выходной фильтр промежуточной частоты, осуществляющий предваритель- 11 ную селекцию сигнала промежуточной частоты и согласование высокоомного выходного сопротивления плеч балансного преобразователя с низкоомной нагрузкой, выполнен в соответст15 вии с фиг.2, в виде однозвенного фильтра нижних частот, состоящего из катушки индуктивности 12 и конденсатора 25. (Для повышения селективности и коэффициента трансформации выходной фильтр промежуточной частоты может быть выполнен многозвенным ). При этом последовательно с генератором 23 тока включен конденсатор 11, а последовательно с генератором 24 тока оказывается включенным конденсатор 26. Для балансировки балансного преобразователя емкость третьего дополнительного конденсатора 11 нужно выбирать равной емкос- .ЗО ти конденсатора 26.

В результате предложенного схемного решения генераторы 23 и 24, тока включены симметрично по отношению к нагрузке 8, равные по величине то- з5 ки этих генераторов .синфазно складываются в нагрузке.

Предложенный балансный преобразователь частоты конструктивно проще и дешевле прототипа, так как оба 4g преобразующих четырехполюсника имеют общую шину заземления, и заграждающий фильтр промежуточной частоты из схемы балансного преобразователя исключен. За счет этого предложенный балансный преобразователь частоты. имеет лучшие коэффициенты шума и коэффициент передачи при меньшем уровне четных гармоник в спектре выходного сигнала, что повышает чувствительность радиоприемного устройства при .увеличении уровня принимаемого без искажений сигнала и позволяет уменьшить усиление последующих каскадов усилителя промежуточной частоты.55

Сравнительный анализ результатов испытания макетных образцов предло-. женного балансного преобразователя частоты и базового объекта, каким

45 6 является кольцевой диодный смеситель, используемый в настоящее время, показатели следующие преимущества предложенного балансного преобразователя частоты:на 16 дБ увеличен коэффициент передачи мощности;на 6 дБ уменьшен коэффициент шума;на 2 дБ увеличена мощность насыщения при сохранении номинальной величины коэффициента шума.

Лучшие технические характеристики предложенного- устройства по сравнению с базовым объектом позволяют снизить требование по коэффициенту шума к усилителю промежуточной частоты и уменьшить число его каскадов, что снижает стоимость приемного устройства в целом и дает большой зкономический эффект при серийном производстве. формула изобретения

Балансный преобразователь частоты, содержащий два идентичных преобразую-

«цих четырехполюсника, к входам ко торых через первый и второй развяэы)

v . вающие конденсаторы и развязывающии

;элемент, например гибридное соединение, подключены источник сигнала и гетеродин и нагрузку, причем преобразующие четырехполюсники выполнены на транзисторах одного типа проводимости, между входными и общими электродами котс алых включены реактивные делители напряжения, отвод реактивного делителя напряжения первого преобразующегочетырехполюсника подключен к выходу второго преобразующего четырехполюс". ника, отличающийся тем, что, с целью повышения .коэффициента " передачи и уменьшения коэффициента.. . шума в СВЧ-диапазоне при снижении уровня четных гармоник в спектре выходного сигнала, между отводами ре". активных делителей напряжения первого и второго преобразующих четыреяполюсников и общей шиной включены соответственно первый и второй дополнительные конденсаторы, между выходом первого преобразующего четырехполюсника и общей шиной включен третий дополнительный конденсатор, а между выходом второго преобразующего четырехполюсника и нагрузкой введена катушка индуктивности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 319042, кл- H 03 0 7/14., 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

1«« 76040$,, кл. Н 03 0 7/14 1977 (прототип).