ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Российский патент 2005 года по МПК H03D7/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах.

Известен преобразователь частоты [1], в который с целью расширения динамического диапазона по интермодуляции (по взаимной модуляции) введены электронный ключ, подключенный параллельно к сигнальному входу преобразующего элемента, и последовательно соединенные и включенные между выходом гетеродина и управляющим входом электронного ключа фазовый корректор, высокочастотный выпрямитель, формирователь импульсов и согласующий усилитель.

Сущность эффекта расширения динамического диапазона по интермодуляции заключается в следующем. В интервалы времени, когда напряжение гетеродина мало, а именно в те интервалы, которые прилегают к моментам перехода напряжения гетеродина через нулевое значение, существенного влияния на состояние преобразующего элемента оно не оказывает. В то же время, если на входе преобразующего элемента будут присутствовать большие мешающие сигналы, то эти сигналы будут управлять проводимостью преобразующего элемента. Происходить это может до таких моментов времени, когда напряжение гетеродина переведет преобразующий элемент в режим насыщения, то есть в открытое состояние. Так как характеристика проводимости преобразующего элемента нелинейная, то до таких моментов времени мешающие сигналы, взаимодействуя между собой, будут создавать интермодуляционные искажения. Следовательно, необходимо сделать так, чтобы в упомянутые интервалы времени мешающие сигналы не воздействовали на преобразующий элемент или хотя бы были ослаблены. Функцию ослабления мешающих сигналов выполняет электронный ключ, который в упомянутые интервалы времени открывается и частично шунтирует сигнальный вход преобразующего элемента.

Рассмотренный прототип [1] имеет большой недостаток. Было установлено, что сложная цепь формирования импульсов с фазовым корректором, создающим необходимое опережение по фазе, очень чувствительна к разбросу технологических параметров фазового корректора, температурным изменениям и изменениям параметров при эксплуатации. В результате происходит смещение сформированных импульсов относительно моментов перехода напряжения гетеродина через нулевое значение. В результате мешающие сигналы в течение части интервала времени, прилегающего к моменту перехода напряжения гетеродина через нулевое значение, как уже было сказано, будут создавать интермодуляционные искажения. При этом расширение динамического диапазона по интермодуляции снижается от первоначального, равного 8 дБ, до 3 дБ. Таким образом, применение фазового корректора с опережением по фазе, а также его присутствие в цепи управления электронным ключом, имеют своим следствием невысокую стабильность результатов по расширению динамического диапазона по интермодуляции.

Задача изобретения направлена на расширение (повышение) динамического диапазона по интермодуляции преобразователя частоты, а также на повышение стабильности полученных значений динамического диапазона по интермодуляции в диапазоне частот.

Сущность изобретения заключается в том, что в преобразователь частоты, содержащий преобразующий элемент и гетеродин, электронный ключ, подключенный параллельно к сигнальному входу преобразующего элемента, и последовательно соединенные и включенные между выходом гетеродина и управляющим входом электронного ключа высокочастотный выпрямитель, формирователь импульсов и согласующее усилительное устройство, на выходах которого полярность импульсов соответствует необходимой для управления электронными ключами, введен между выходами гетеродина и гетеродинным входом преобразующего элемента фазовый корректор, обеспечивающий необходимую задержку по фазе. При этом фазовый корректор не влияет на цепь, в которой формируются импульсы. К сигнальному входу преобразующего элемента подсоединена цепь, состоящая из параллельно соединенных резистора и электронного ключа, управляющий вход которого подсоединен к соответствующему выходу согласующего усилительного устройства, причем другой конец цепи является входом преобразователя частоты. Благодаря этой цепи в интервалы времени, когда напряжение гетеродина мало, мешающие сигналы проходят через резистор и замкнутый электронный ключ, параллельно подключенный к сигнальному входу преобразующего элемента. При этом мешающие сигналы делятся значительно больше, чем у прототипа, у которого нет такой цепи с резистором. В результате динамический диапазон по интермодуляции возрастает примерно на 12 дБ. Значение сопротивления резистора может быть взято равным сопротивлению сигнального входа преобразующего элемента.

На Фиг.1 изображена схема предлагаемого преобразователя частоты. Преобразователь частоты содержит преобразующий элемент 1, гетеродин 2, электронный ключ 3, высокочастотный выпрямитель 4, формирователь импульсов 5, согласующее усилительное устройство 6, на выходах которого полярность импульсов соответствует необходимой для управления электронными ключами, фазовый корректор 7, обеспечивающий необходимую задержку по фазе, цепь, состоящая из параллельно соединенных резистора 8 и электронного ключа 9.

Преобразователь частоты работает следующим образом. С выхода гетеродина 2 колебания (Фиг.2а) поступают на высокочастотный выпрямитель 4. На Фиг.2б приведен график напряжения на его выходе. В формирователе 5 из этого напряжения формируются импульсы (Фиг.2в и г). Импульсы (Фиг.2г) через согласующее усилительное устройство 6 управляют электронными ключами 3 и 9. Длительность импульсов выбирается в зависимости от интервалов времени, в течение которых управляемые элементы (диоды или транзисторы) в преобразующем элементе 1 переходят под действием напряжения гетеродина из закрытого состояния в открытое и наоборот. На Фиг.2д приведен график изменения дифференциального сопротивления управляемых элементов под действием напряжения гетеродина. В интервалы времени, прилегающие к моментам перехода напряжения гетеродина через нулевое значение, преобразующий элемент 1 практически не пропускает полезные сигналы, поступающие от источника сигналов 10. При этом большие мешающие сигналы могут управлять проводимостью преобразующего элемента 1 и, взаимодействуя между собой, создавать интермодуляционные искажения. В упомянутые интервалы времени под воздействием импульсов электронный ключ 9 размыкается, а электронный ключ 3 замыкается. Мешающие сигналы при этом, проходя через резистор 9 и замкнутый электронный ключ 3, делятся, что и приводит к уменьшению интермодуляционных искажений. На коэффициент передачи преобразователя частоты кратковременное изменение полезного сигнала практически не отражается, так как в указанные интервалы времени преобразующий элемент 1 практически не пропускает полезные сигналы.

В случаях с высокими частотами колебаний гетеродина в цепи формирования импульсов может происходить задержка по фазе. Чтобы это не привело к расхождению между импульсами, управляющими электронными ключами, и колебаниями гетеродина, подаваемыми на преобразующий элемент, фазовый корректор 7 осуществляет аналогичную задержку этих колебаний по фазе.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. А.С. №1185567, H 03 D 7/14, 13.01.84. Преобразователь частоты с синусоидальным напряжением гетеродина. Б.И.Михайлов и др.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах. Технический результат заключается в расширении динамического диапазона по интермодуляции преобразователя частоты, а также в повышении стабильности полученных значений динамического диапазона по интермодуляции в диапазоне частот. Устройство содержит преобразующий элемент (1), гетеродин (2), электронный ключ (3), высокочастотный выпрямитель (4), формирователь импульсов (5), согласующее усилительное устройство (6), два электронных ключа (3) и (9), фазовый корректор (7), обеспечивающий необходимую задержку по фазе, резистор (8), источник сигналов (10). 2 ил.

Преобразователь частоты, содержащий преобразующий элемент и гетеродин, электронный ключ, подключенный параллельно к сигнальному входу преобразующего элемента, и последовательно соединенные и включенные между выходом гетеродина и управляющим входом электронного ключа высокочастотный выпрямитель, формирователь импульсов и согласующее усилительное устройство, на выходах которого полярность импульсов соответствует необходимой для управления электронными ключами, отличающийся тем, что между выходом гетеродина и гетеродинным входом преобразующего элемента введен фазовый корректор, обеспечивающий необходимую задержку по фазе, а к сигнальному входу преобразующего элемента подсоединена цепь, состоящая из параллельно соединенных резистора и электронного ключа, управляющий вход которого подсоединен к соответствующему выходу согласующего усилительного устройства, причем другой конец цепи является входом преобразователя частоты.