НЕРЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК H03F7/00 

Изобретение относится к области радиотехники, точнее к устройствам фильтрации радиочастотного сигнала посредством параметрических преобразователей.

Известен параметрический преобразователь, который содержит параметрический полупроводниковый диод, соединенный одновременно с сигнальным контуром, первым контуром комбинационной частоты, вторым контуром комбинационной частоты и с выходом генератора гармонической накачки.

Функциональная схема прототипа представлена на фиг. 1, где: 1 - сигнальный контур; 2 параметрический полупроводниковый диод; 3 генератор гармонической накачки; 4- первый контур комбинационной частоты; 5 второй контур комбинационной частоты.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение управления шириной полосы пропускания сигнального контура преобразователя (реализация фильтра с управляемой полосой прозрачности).

Указанная цель достигается путем дополнительного введения в схему прототипа второго параметрического полупроводникового диода, третьего контура комбинационной частоты и четвертого контура комбинационной частоты.

Функциональная схема предлагаемого устройства подставлена на фиг. 2, где: 1 сигнальный контур (настроен на частоту ω_Co); 2- первый параметрический полупроводниковый диод; 3 генератор гармонической накачки (настроен на частоту ω_н), меньшую частоты ω_Co); 4 первый контур комбинационной суммарной частоты; 5 первый контур комбинационной разностной частоты; 6 второй параметрический полупроводниковый диод; 7 второй контур комбинационной суммарной частоты; 8 второй контур комбинационной разностной частоты.

Таким образом, предлагаемое устройство представляет из себя совокупность элементов, в которой первый параметрический полупроводниковый диод 2 одновременно соединен с сигнальным контуром 1, первым контуром комбинационной суммарной частоты 4, первым контуром комбинационной разностной частоты 5, с выходом генератора накачки 3, а второй параметрический полупроводниковый диод 6 одновременно соединен с сигнальным контуром 1, вторым контуром комбинационной суммарной частоты 7, вторым контуром комбинационной разностной частоты 8 и с выходом генератора накачки 3.

Элементы 1, 2, 3, 4 и 5 функциональной схемы с учетом связей между ними составляют первый трехконтурный нерегенеративный параметрический преобразователь.

Элементы 1, 3, 6, 7 и 8 функциональной схемы с учетом связей между ними составляют второй трехконтурный нерегенеративный параметрический преобразователь.

Сигнальный контур 1 и генератор накачки 3 являются общими элементами для обоих названных преобразователей.

Первый трехконтурный преобразователь обрабатывает входной сигнал, спектр которого укладывается в пределах левой половины полосы пропускания сигнального контура 1 устройства, а второй трехконтурный преобразователь обрабатывает входной сигнал, спектр которого укладывается в пределах правой половины полосы пропускания сигнального контура 1 устройства.

Полосы пропускания контуров 4 и 8 выбраны равными полосе пропускания сигнального контура 1, полосы пропускания контуров 5 и 7 равны половине полосы пропускания сигнального контура 1.

Центральную частоту левой половины полосы пропускания сигнального контура 1 обозначим через ω_c1, а центральную частоту правой половины полосы пропускания сигнального контура обозначим через ω_c2. С учетом этих обозначений центральные частоты спектров сигналов комбинационных частот, возникающих в колебательных контурах 4, 5, 7 и 8 устройства при исходном (фиксированном) значении частоты накачки ω_н, выразятся следующими соотношениями:
центральная частота спектра сигнала в контуре 4 ω_x1= ω_c1+ω_н;
центральная частота спектра сигнала в контуре 5 ω_x2= ω_c1-ω_н (она же является частотой настройки контура 5);
центральная частота спектра сигнала в контуре 7 ω_x3= ω_c2+ω_н (она же является частотой настройки контура 7);
центральная частота спектра сигнала в контуре 8 ω_x4= ω_c2-ω_н.

В исходном положении (при начальном фиксированном значении частоты накачки ω_н) спектр сигнала, появляющегося в контуре 4, должен размещаться в правой половине амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) данного контура, а спектр сигнала, появляющегося в контуре 8, должен размещаться в левой половине АЧХ данного контура.

Для простоты и наглядности рассмотрения механизма регулирования ширины полосы пропускания сигнального контура 1 устройства допустим, что в цепь сигнального контура 1 поступает сигнал, состоящий из 16 спектральных компонентов, следующих на частотной оси через один и тот же интервал Δω. Тогда диаграмму размещения спектров сигналов в пределах АЧХ контуров устройства для случая исходного (фиксированного) значения частоты накачки w_н можно представить в виде, изображенном на фиг. 3. Из диаграммы следует, что в этом режиме все восемь спектральных компонент комбинационных частот с порядковыми номерами 1-8 оказываются реально присутствующими в пределах АЧХ контуров 4 и 5 первого трехконтурного преобразователя, а все восемь спектральных компонент комбинационных частот с порядковыми номерами 9-16 оказываются реально присутствующими в пределах АЧХ контуров 7 и 8 второго трехконтурного преобразователя. Вследствие реализации такого условия в сигнальном контуре 1 устройства все 16 спектральных компонент входного сигнала оказываются пребывающими в режиме полного подавления (нейтрализации).

Уменьшение значения частоты накачки на величину Δω_н, равную четверти полосы пропускания сигнального контура 1, приводит к неизбежному смещению спектров сигналов комбинационных частот относительно АЧХ колебательных контуров 4, 5, 7 и 8. Диаграмма размещения спектров сигналов в пределах АЧХ упомянутых контуров для этого случая представлена на фиг. 4. Из диаграммы следует, что в рассматриваемой ситуации спектральные компоненты комбинационных частот с порядковыми номерами 5-8 оказываются за пределами АЧХ контура 5 первого трехконтурного преобразователя, а спектральные компоненты комбинационных частот с порядковыми номерами 9-12 оказываются за пределами АЧХ контура 7 второго трехконтурного преобразователя. Вследствие реализации такого условия в сигнальном контуре 1 устройства возникает эффект полного восстановления спектральных компонент с порядковыми номерами 5-12 в своем исходном облике или, говоря иначе, эффект неизбежного выведения упомянутых спектральных компонент из режима полного подавления. Последнее эквивалентно приобретению сигнальным контуром 1 такой реальной полосы пропускания (полосы прозрачности) или такой АЧХ, которая обеспечивает ретрансляцию (прохождение) через сигнальный контур 1 всех восьми спектральных компонент входного сигнала с порядковыми номерами 5-12.

При дальнейшем уменьшении частоты накачки на величину Δω_н рассмотренная выше тенденция полностью сохранится: в сигнальном контуре 1 будет наблюдаться последовательное восстановление дополнительных пар спектральных компонент с порядковыми номерами 4 и 13, 3 и 14, 2 и 15, 1 и 16, что равнозначно (эквивалентно) последовательному увеличению (расширению) полосы пропускания (полосы прозрачности) сигнального контура 1 до своего исходного (максимального) значения.

Диаграмма размещения спектров сигналов в пределах АЧХ колебательных контуров устройства для этого крайнего случая представлена на фиг. 5.

При изменении частоты накачки в сторону ее увеличения (возвращении к исходному значению ω_н) в сигнальном контуре 1 неизбежно возникает эффект последовательного подавления пар спектральных компонент входного сигнала. Такое подавление начнется с пары с порядковыми номерами 1 и 16, а завершится парой с порядковыми номерами 8 и 9, что эквивалентно реализации процесса неуклонного уменьшения ширины полосы пропускания сигнального контура 1 с максимального ее значения до нулевого.

Рассмотренное управление реальной полосой пропускания (прозрачности) сигнального контура 1 в максимальных пределах достигается без какого-либо изменения значений параметров элементов R, L и C, образующих этот контур.

Использование: в устройствах фильтрации радиочастотного сигнала. Сущность изобретения: нерегенеративный параметрический преобразователь содержит первый параметрический полупроводниковый диод, соединенный одновременно с сигнальным контуром, первым контуром комбинационной суммарной частоты, первым контуром комбинационной разностной частоты и с выходом генератора гармонической накачки. В него дополнительно введены второй параметрический полупроводниковый диод, второй контур комбинационной суммарной частоты и второй контур комбинационной разностной частоты, при этом второй параметрический полупроводниковый диод одновременно соединен с сигнальным контуром, вторым контуром комбинационной суммарной частоты, вторым контуром комбинационной разностной частоты и с выходом генератора накачки. 5 ил.

Негенеративный параметрический преобразователь, содержащий первый параметрический полупроводниковый диод, соединенный одновременно с сигнальным контуром, первым контуром комбинационной суммарной частоты, первым контуром комбинационной разностной частоты и с выходом генератора гармонической накачки, отличающийся тем, что в него дополнительно введены второй параметрический полупроводниковый диод, второй контур комбинационной суммарной частоты и второй контур комбинационной разностной частоты, при этом второй параметрический полупроводниковый диод одновременно соединен с сигнальным контуром, вторым контуром комбинационной суммарной частоты, вторым контуром комбинационной разностной частоты и с выходом генератора накачки.