Способ параметрического преобразования частоты вниз Советский патент 1983 года по МПК H03D7/00 

Изобретение относится к радиоте нике и может использоваться для создания сверхвысокочувствительных приемников и преобразователей. Иг(вестен способ параметрического преобразования частоты, в котором преобразование частоты производитс способом модуляции нелинейного соп ротивления ij, Однако преобразование частоты известныгл способом сопровождается большими шумами и ослаблением. Наиболее близким техническим ре шением является способ параметричес кого преобразования частоты вниз с использованием двух частот накачки, одна из которых выбрана ниже частоты входного сигнала, вторая ча тота накачки ниже первой частоты накачки 2| . Однако параметрическое преобразо вание частоты известным способом также сопровождается высоким уровнем шумов в преобразованном сигнале Цель изобретения - снижение уров ня шумов в преобразованном сигнале Для достижения поставленной цели согласно способу пар 1метрического преобразования частоты вниз с испол зованием двух частот накачки, одна из которых выбрана ниже частоты входного сигнала, другая частота накачки выбрана выше частоты входно го сигнала, при этом обе частоты накачки отличаются от частоты .входного сигнала на величину преобразованной частоты, На фиг, 1 приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ параметрического преобразования частоты вниз; на фиг. 2 - распределение спектра частот. Устройство (фиг. 1) для реализации предлагаемого способа параметрического преобразования частоты вниз содержит параметрический диод 1, генераторы 2 и 3 частот накач ки, полоснопропуекающие фильтры 4 и 5, настроенные на частоты накачек источник б входного сигнала преобра зуемой частоты, полоснопропускакк5ий фидьтр 7, фильтр 8, настроенный на преобразованную частоту, и нагрузку 9. На фиг, 2 изображены спектры 10 и 11 входного сигнала, с граничными преобразуемыми частотами 1 yii , спектры 12 - 14 с граничными преобразованными частотами i и i первая частота накачки {ц, , вторая частота накачки i Н2 Способ осуществляется следующим образом. Мощность входного сигнала преобразуемой частоты от источника б через полоснопропускающий фильтр 7 по тупает в параметрический диод 1, Одновременно в параметрический диод 1 поступают мощности генераторов 2 и 3 частот накачки, соответственно через полоснопропускающие фильтры 4 и 5, один генератор 2 настроен на частоту щ , а другой генератор 3 - на частоту IH . Под действием мощности частот накачек емкость С параметрического диода 1 изменяется по закону ..(, где CQ- среднее значение емкости параметрическрго диода 1; М,, М , M,j и Mg - комплексные и комплексно-сопряженные значения коэффициентов модуляции емкости параметрического диода 1, соответственно, на частотах нака;Чек С0н2 (еОц,.21) „ , ). Напряжение заряда на емкости параметрического диода 1 ., Ur-T где - мгновенное значение тока, протекающего через параметрический диод 1, iO,,, f4) I « «: де 0/1 ,3, D-) и 4 комплексные и омплексно-сопряженные значения амлитуд токов через параметрический иод 1, соответственно на частотах ).(, Ci)i, а)-з и coij. (W. 2U{, , co.z 2ffi2,W;}2i i3, CJ4 2fli4). Подставляя в выражение (3) значеие С и i. из (2) и (4) с учетом (1) олучаем следующие выражения для апряжений заряда емкости параметриеского ди&да 1 на частотах f., , 1 , и 14 . 3, }G),Co jW-jCo «(2 ij jCdjCo 3 зДг .Ji4 +iA-li. .iCo jw,Co

С учетом (5) составим уравнение Кирхгова для контура преобразуемой частоты, образованного источником 6, полоскопропускающим фильтром 7, параметрическим диодом 1 и контуром Прво }ра9ованной частоты, образованнымнагруэкой 9/ фильтром 8 и параметрическим лиодом If и решим их относительно токов

Л

11±;Г,

. Е.-Е D,in . с;гг

1

i.

и

.

34-i Ifa

;, ici3±4.±43i4 « г,

Z., t-i

В выражении (6) учтено, что j -Z.2 . так как граничные частоты {,. и 12 спектра 10 входного сйгна а расположены симметрично относиельно резбнансной частоты контура реобразуемой частоты, где с , tj , , Ё4 - электродвижущие силы источ. НИКОВ на частотах

i f il г i 4 ; Z«- сопротивлениеконтура пре« . образуемой частоты;

-Ej,- сопротивления контура преобразованной частоты соответственно на частотах

f Hfq.

«

м

Мд

си

iw,Co

АЛ

Мч

iTTr

гСо

.

7 , -

C5J)C07U,,C

.«

Q cOjCa

Л,

W

С«4 сОаС04 1 ,С04С1

Как следует из выражения (6). эквивалентное сопротивление контура преобразованной частоты соответственно для частот } и 4 имеет следующий вид

7 1

с27 2.г.

-CV1A .

Л -ТЛ

43 г,

Аналогичные выражения получаются для контура преобразуемой частоты. Из выражения (7) следует, что при модуляции емкости параметрического диода 1 двумя частотами, одна из которых больше преобразуемой частоты, а другая меньше преобразуемой частоты на ту же величину, в контуры вносятся как отрицательные, так и положительные сопротивления, т.е.

0 происходит компенсация положительной обратной связи отрицательной.

При полной компенсации положительной обратной связи отрицательной, т.е. когда вносимое отрицатель5ное сопротивление равно вносимому положительному сопротивлению, выражение (6) упрощается и принимает следящий вид «

.ч-..

(S)

-.

. 1

.ЬЗ

2.,

г,

345

Как слецует из выражения(8) преобразовании входного сигнала с частотой fi в контуре преобразованНой частоты возникают токи как на частоте 1 , так и на частоте 4

(3-)

,1 В, выражениях (9) учтено, что 2з -Z4 , так как частоты и i расположены симметрично относительно резонансной частоты контура преобразованной частоты (фиг. 2).

Технико-экономический эффект предлагаемого способа преобразования частоты вниз заключается в том, что таким способом можно преобразовать частоту вниз практически без шума и с усилением.

С применением предлагаемого способа параметрического преобразования частоты вниз появляется возможность создания сверхвысокочувствительных приемников не только в дециметровом, сантиметровом и верхнем миллиметровом диапазонах волн, но и в нижнем миллиметровом диапазоне. По своим частотнЕлм характеристикам

способ похож на одноконтурный параметрический усилитель. Он может применяться в радиоастрономических и теплолокационных приемниках-радиометрах и в системах, где допускаются искажения формы сигнала.

В тех радиотехнических системах, где не допускаются искажения формы входного сигнала, необходимо синхронизировать частоты накачек с несущей частотой преобразуемого входного сигнала. Если синхрониэация невозможна, необхбдимо полосу преобразуемой частоты входного сигнала разместить ваше (фиг. 2, поз.И или ниже частоты 1(„4{н2/2

тогда в контуре преобразованной частоты возникают два разнесенных и неискаженных спектра 13 и 14 (фиг. 2) преобразованных сигналов, которые далее можно разделить узкополосными фильтрами. В этом случае коэффициент преобразования уменьшится в два раза, а коэффициент шума, наоборот, увеличится в два раза.

СПОСОБ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВНИЗ с использованием двух частот накачки, одна из которых выбрана ниже, частоть входно сигнала, отличагоцийс я тем, что, с. целью снижения уровня шумов в преобразованном сигнале, другая частота накачки выбрана выше частоты входного , при этом обе частоты накачки отличаются от частоты входного сигнала на величину преобразованной частоты. риг 1