СМЕСИТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК H03D7/02 H04B1/26 

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот.

Известен интегральный балансный смеситель, содержащий полосно-пропускающий фильтр входного сигнала, пару варакторных диодов, щелевой режекторный фильтр суммарного сигнала, микрополосковый направленный фильтр гетеродина с согласованной нагрузкой и согласующим шлейфом. Входной сигнал поступает в микрополосковый полосно-пропускающий фильтр входного сигнала, связанный с отрезком щелевой линии. Далее он поступает на пару варакторных диодов, связывающих отрезок щелевой линии с отрезком копланарной линии. Отрезок копланарной линии завершается щелевым режекторным фильтром суммарной частоты и копланарно-микрополосковым переходом, подключенным к первому входу микрополоскового направленного фильтра гетеродина. Мощность гетеродина поступает во второй вход микрополоскового направленного фильтра, а через первый вход поступает на пару варакторных диодов. Сигнал промежуточной частоты снимается с выхода микрополоскового направленного фильтра гетеродина.

Недостатком смеси является его громоздкость.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков аналогом является узкополосный однотактный смеситель с подавлением зеркального канала, содержащий варакторный диод и микрополосковые фильтры входного сигнала, гетеродина и промежуточной частоты, выполненные в виде микрополоскового направленного фильтра гетеродина с согласованной нагрузкой, микрополоскового режекторного фильтра зеркального канала с нагрузкой, четвертьволнового шлейфа заграждения входного сигнала и индуктивности на выходе промежуточной частоты.

Недостатком этого смесителя является его громоздкость. Наиболее громоздким элементом смесителя является микрополосковый направленный фильтр, соединяющий входной сигнал с накачкой гетеродина.

Изобретение направлено на уменьшение числа элементов смесителя за счет более эффективного их использования и прежде всего на исключение направленного фильтра. Техническим результатом изобретения является уменьшение габаритов смесителя.

Заявляемый фильтр содержит варакторный диод и микрополосковые фильтры входного сигнала, гетеродина и промежуточной частоты. Фильтры выполнены на основе микрополосковых электромагнитно связанных резонаторов. Выходной резонатор фильтра входного сигнала, выходной резонатор фильтра гетеродина и входной резонатор фильтра промежуточной частоты выполнены в виде одного микрополоскового резонатора. Его резонансные частоты равны частоте входного сигнала, частоте гетеродина и промежуточной частоте. Полосковый проводник указанного резонатора через варакторный диод заземлен. Кроме того вход входного резонатора фильтра входного сигнала расположен в точке угла напряжения на частоте гетеродина. Вход входного фильтра гетеродина расположен в точке узла напряжения на частоте входного сигнала. Выход выходного резонатора фильтра промежуточной частоты расположен в точке узла напряжения на частоте гетеродина.

Все указанные признаки являются существенными, т.к. направлены на обеспечение технического результата.

Предлагаемый смеситель отличается от прототипа тем, что микрополосковые фильтры выполнены на основе электромагнитно связанных микрополосковых резонаторов, выходной резонатор фильтра входного сигнала, выходной резонатор фильтра гетеродина и входной резонатор фильтра промежуточной частоты выполнены в виде одного микрополоскового резонатора, резонансные частоты которого равны частоте входного сигнала, частоте гетеродина и промежуточной частоте, а полосковый проводник заземлен через варакторный диод. Кроме того предлагаеый смеситель отличается от прототипа тем, что вход входного резонатора фильтра входного сигнала расположен в точке узла напряжения на частоте гетеродина, вход входного резонатора фильтра гетеродина расположен в точке узла напряжения на частоте входного сигнала, выход выходного резонатора фильтра промежуточной частоты расположен в точке узла напряжения на частоте гетеродина.

В уровне техники не выявлено средство, которому были бы присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предлагаемой формуле изобретения.

На фиг. 1 изображена схема смесителя с четырьмя микрополосковыми резонаторами; на фиг. 2 схема смесителя с двумя микрополосковыми резонаторами; на фиг. 3 зависимость резонансных частот нерегулярного микрополоскового резонатора с одним узким участком в центре полоскового проводника от логарифма отношения ширины крайних и центрального участков.

Cмеситель содержит варакторный диод 1 и микрополосковые фильтры входного сигнала, гетеродина и промежуточной частоты. Выходной резонатор 2 фильтра входного сигнала одновременно является выходным резонатором фильтра гетеродина и входным резонатором фильтра промежуточной частоты. Полосковый проводник резонатора 2 заземлен через варакторный диод 1 (фиг. 1). Резонансные частоты резонатора 2 равны частоте входного сигнала, частоте гетеродина и промежуточной частоте. Это достигается за счет того, что микрополосковый резонатор 2 имеет нерегулярности в виде скачка ширины его полоскового проводника [3 4] На фиг. 3 показана экспериментальная зависимость резонансных частот микрополоскового резонатора, имеющего один узкий участок полоскового проводника в его центре, от логарифма отношения ширины крайнего участка W₂ к ширине центрального W₁ [3] Исследования показывают [3] что варьирование ширины узкого участка в центре полоскового проводника приводит прежде всего в изменению разности частот первого и второго резонаторов, а варьирование его длины приводит в первую очередь к изменению разности частот второго и третьего резонансов. Ширина и длина узких участков, расположенных между центром и краями полоскового проводника резонатора, влияет в большей мере на взаимное расположение высших резонансов и в меньшей степени на частоту первого резонанса [4] Поэтому реализация скачков ширины полоскового проводника всегда дает возможность осуществления равенства резонансных частот частоте входного сигнала, частоте гетеродина и промежуточной частоте.

Кроме того. в предлагаемом смесителе входной сигнал поступает во входной резонатор 3 фильтра входного сигнала в точке узла напряжения на частоте гетеродина. Мощность гетеродина поступает во входной резонатор 4 фильтра гетеродина в точке узла напряжения на частоте входного сигнала. Сигнал промежуточной частоты снимается с выходного резонатора 5 фильтра промежуточной частоты в точке узла напряжения на частоте гетеродина. Смеситель также может содержать емкости связи входного сигнала 6, гетеродина 7 и промежуточной частоты 8 для настройки величины связи резонаторов 3, 4, 5 с внешним трактом. В зависимости от типа варакторного диода 1 смеситель может содержать цепь смещения варакторного диода или резистор автоматического смещения.

Смеситель работает следующим образом. Входной сигнал через фильтр входного сигнала поступает в резонатор 2. Сюда же через фильтр гетеродина поступает СВЧ-мощность гетеродина. Благодаря правильно подобранной величине связи входных резонаторов 3 и 4 с линиями передачи мощности входного сигнала и гетеродина не отражаются на входе в смеситель. На варакторном диоде 1 СВЧ= мощности сигнала и гетеродинной накачки преобразуются в СВЧ-колебания всевозможных комбинационных частот. Однако из всех комбинационных частот резонатор 2 выделяет только резонансные. Это прежде всего частота входного сигнала, частота гетеродина и промежуточная частота. Сигнал промежуточной частоты выходит из смесителя через фильтр промежуточной частоты. Мощность колебаний других частот, если они устанавливаются в резонаторе 2, задерживаются фильтрами в смесителе и затем преобразуются в сигнал промежуточной частоты. Таким образом, наличие общего резонатора для фильтров входного сигнала, гетеродина и промежуточной частоты, резонансные частоты которого равны частоте входного сигнала, частоте гетеродина и промежуточной частоте, позволяет обходиться без громоздкого направленного фильтра, используемого в наиболее близком аналоге. Таким образом, исключение микрополоскового направленного фильтра произведено ради уменьшения габаритов без одновременного исключения обусловленной его наличием функции.

Поступление входного сигнала во входной резонатор 3 в точке узла напряжения на частоте гетеродина обеспечивает дополнительное подавление мощности гетеродина при выходе ее через фильтр входного сигнала, а это, в свою очередь, позволяет сократить число резонаторов фильтра входного сигнала, т.е. дополнительно уменьшить габариты смесителя.

Аналогичное дополнительное подавление входного сигнала при его выходе через фильтр гетеродина обеспечивается поступлением мощности гетеродина во входной резонатор 4 в точке узла напряжения на частоте входного сигнала. Это позволяет сократить число резонаторов фильтра гетеродина и дополнительно уменьшить габариты смесителя.

Снятие сигнала промежуточной частоты с выходного резонатора 5 в точке узла напряжения на частоте гетеродина также повышает подавление мощности гетеродина при ее прохождении через фильтр промежуточной частоты и за счет этого позволяет сократить число резонаторов фильтра промежуточной частоты, дополнительно уменьшая при этом габариты смесителя.

Во всех этих случаях кондуктивное подключение микрополоскового резонатора к внешнему СВЧ-тракту в точке узла напряжения эквивалентно включению в СВЧ-тракт дополнительного режектирующего четвертьволнового шлейфа.

Схемы смесителей, изображенные на фиг. 11 и фиг. 2, отличаются числом микрополосковых резонаторов в фильтрах входного сигнала и гетеродина. Смеситель по схеме на фиг. 1 имеет более высокую развязку между СВЧ-трактами гетеродина и входного сигнала. Смеситель же по схеме на фиг. 2 имеет меньшие размеры. Полосковый проводник микрополоскового резонатора 2 может быть заземлен, как в схеме на фиг. 2.

Изобретение относится к технике сверхвысоких частот. Смеситель содержит микрополосковые фильтры входного сигнала, гетеродина и промежуточной частоты, выполненные на микрополосковых электромагнитно связанных резонаторах, при этом выходной резонатор фильтра входного сигнала, выходной резонатор фильтра гетеродина и входной резонатор промежуточной частоты выполнены в виде одного микрополоскового резонатора, резонансные частоты которого равны частоте входного сигнала, частоте гетеродина и промежуточной частоте, а полосковый проводник резонатора заземлен через варакторный диод. Предлагаемая конструкция смесителя позволяет за счет более эффективного использования элементов смесителя сократить их число, тем самым уменьшив габариты устройства. Дополнительное уменьшение габаритов смесителя достигается за счет того, что вход входного резонатора фильтра входного сигнала расположен в точке узла напряжения на частоте гетеродина, вход входного резонатора фильтра гетеродина расположен в точке узла напряжения на частоте входного сигнала, выход выходного резонатора фильтра промежуточной частоты расположен в точке узла напряжения на частоте гетеродина. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Смеситель, содержащий варакторный диод и микрополосковые фильтры входного сигнала, гетеродина и промежуточной частоты, отличающийся тем, что микрополосковые фильтры выполнены на основе электромагнитно связанных микрополосковых резонаторов, выходной резонатор фильтра входного сигнала, выходной резонатор фильтра гетеродина и входной резонатор фильтра промежуточной частоты выполнены в виде одного микрополоскового резонатора, резонансные частоты которого равны частоте входного сигнала, частоте гетеродина и частоте промежуточной, а его полосковый проводник заземлен через варакторный диод. 2. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что вход входного резонатора фильтра входного сигнала расположен в точке узла напряжения на частоте гетеродина. 3. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что вход входного резонатора фильтра гетеродина расположен в точке узла напряжения на частоте входного сигнала. 4. Смеситель по п. 1, отличающийся тем, что выход выходного резонатора фильтра промежуточной частоты расположен в точке узла напряжения на частоте гетеродина.