Преобразователь частоты Советский патент 1988 года по МПК H03D7/14 

00

О)

to ьо

00

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве фазовых детекторов и удвоителей частоты.

Цель изобретения - повышение чувствительности и расширение динамического диапазона.

На фиг.1 приведена электрическая принципиальная схема предложенйого преобразователя частоты, используемого в качестве фазового детектора; на фиг.2 и 3 - электрические принципиальные схемы использования преобрзователя частоты для вьщеления промежуточной частоты и для умножения частоты соответственно; на фиг.4 - диаграммы напряжений, поясняющие работу преобразователя.

Преобразователь частоты содержит первый I и второй 2 нелинейные элементы, вьшолненные на первом 3 и втором 4 транзисторах, первый 5 и второй 6, третий 7 и четвертый 8 резисторы, наг рузку 9, третий 10 и четвертый 11 транзисторы, пятый 12, шестой I3, седьмой 14, восьмой 15 и девятый 16 резисторы, элемент 17 компенсации, конденсатор 18, источники 19 и 20 преобразуемых сигналов, третий 10 и четвертый П транзисторы образуют дифференциальный усилитель 21.

Преобразователь частоты ( фиг.1} используемый в качестве фазового детектора, работает следующим образом.

Сигнал с первого источника 19 частотой f, поступает на вход дифференциального усилителя 21, усиливается им и выделяется в резисторах

7и 5 в противофазе в виде напряжений U | и и (фиг .4а,б ), сигнал о второго источника 20 также с частотой f поступает на выходы дифферен циального усилителя 21 в фазе в виде напряжений U ,( (фиг.4а,б) .

8зависимости от сдвига фаз между сигналами (фиг,4а,б) суммарные напржения на коллекторах или равны (фиг.4а) или не равны (фиг.4б), что после детектирования нелинейными элементами 1 и 2 приводит к появлению выходного сигнала соответствующей полярности.

Включение элемента 17 компенсаци разности потенциалов постоянного тока на выходах дифференциального усилителя: 21 исключает влияние режи

0

5

0

5

е

0

5

0

0

5

ма дифференциального усилителя 21 по постоянному току на работу нелинейных элементов 1 и 2. Величины резисторов 12 и 14 на входах дифференциального усилителя 21 выбираются такими, что входные сопротивления дифференциального усилителя 21 равны с учетом внутреннего сопротивления источника сигнала, подключенного к одному из входов. Это обеспечивает равенство выходных сопротивлений дифференциального усилителя 21 по переменному току и соответственно равные напряжения с второго источника 20 сигнала на входах нелинейных элементов 1 и 2.

Выполнение нелинейных элементов 1 и 2 на транзисторах 3 и 4 обеспечивает протекание небольшого постоянного тока через переходы база- змиттер, которое приводит к снижению потенциального барьера в переходах коллектор - база и обеспечивает за счет этого малый порог детектирования, что повьш1ает чувствительность и расширяет динамический диапа эон,

В преобразователе частоты (иг.2)- нагрузка 9 вьшолнена в виде колебательного контура с частотой настройки, равной сумме или разности частот входных сигналов.

При этом сигнал с первого источника 19 частотой f поступает на вход дифференциального усилителя 21, усиливается им и выделяется в противофазе в резисторах 7 и 8. Сигнал с вторюго Источника 20 частотой f/i поступает на выходы дифференциального усилителя 21 в фазе. Эти сигналы на выходах дифференциального усилителя 21 суммируются таким образом, что амплитуды этих суммарньк колебаний изменяются с разностной частотой, причем эти биения амплитуд суммарных колебаний происходят в противофазе, что позволяет после детектирования лелинейными элементами 1 и 2 юлучить на нагрузке 9 сигнал с разностной частотой (f - f ) и тем самьм обеспечить преобразование частоты сигнала.

Преобразователь частоты (фиг.З) имеет нагрузку 9, выполненную в виде последовательно включённых двух.

Сигнал с источника 19 частотой f , поступает на вход дифференциального усилителя 21, усиливается им и выделяется в противофазе в резисторах

7 и 8. Нелинейными элементами 1 и 2 противофазные напряжения выпрямляются, что приводит к образованию сигнала удвоенной частоты, который поступает на выход устройства. Таким образом, осуществляе-тся удвоение частоты входного сигнала.

Включение элемента 17 компенсации разности потенциалов постоянного то- ка на выходах дифференциального усилителя 21 исключает влияние уходов режима дифференциального усилителя по постоянному току на работу нелинейных элементов 1 и 2. Величины ре- зисторо в 12 и 14 на входах дифференциального усилителя 21 выбираются такими, что входные сопротивления дифференциального усилителя 21 равны с учетом внутреннего сопротивления источника сигнала, подключенного к одному из входов. Это обеспечивает равенство выходных сопротивлений дифференциального усилителя 21 по переменному току и симметричное вьш- рямление противофазных напряжений нелинейными элементами 1 и 2, что приводит к лучшему подавлению нежелательных гармоник выходного сигнала.

При развязке (40 дБ) между входа- ми в виду малой связи между коллекторами и базами транзисторов 10 и 11 дифференциального усилителя первый источник сигнала подключен к входу дифференциального усилителя 21, а второй источник сигнала подк1вочен в точку нулевого потенциала по переменному току выходов дифференциально го усилителя 21, так как на выходах дифференциального усилителя 21 имeюt ся равные и противоположнью по фазе переменные напряжения.

Элемент 17 компенсации разности потенциалов постоянного тока включаемый между выходами дифференциаль- ного усилителя, может быть выполнен в виде дросселя или на операционном усилителе, входы которого подключены к выходам дифференциального усилителя 21., а выход его через Т-образный фильтр подключен к свободному входу дифференциального усилителя 21, что обеспечивает стабилизацию нулевой

разности потенциалов между выходами дифференциального усилителя 21.

Формула изобретени

Преобразователь частоты, содержащий первый и второй нелинейные элементы, вьшолненные на первом и втором транзисторах соответственно, к эмиттерам которых подключены первый и второй резисторы соответственно, а между базами включены последовательно соединенные третий и четвертый резисторы, нагрузку, включенную между коллекторами транзисторов нелинейных элементов, а также третий транзистор, база которого является входом одного из преобразуемых сиг- налов, пятый резистор, включенный между базой третьего транзистора и общей шиной, а к эмиттеру третьего транзистора подключены первь1ми выводами шестой резистор и конденсато отличающийся тем, что, с целью повьшгения чувствительности и расширения динамического диапазона, введены четвертый транзистор, к эмиттеру которого подключен второй вьшод конденсатора, седьмой, восьмой и девятый резисторы и элемент компенсации, включенный между коллекторами третьего.и четвертого транзисторов , седьмой резистор включен между базой четвертого транзистора и общей шиной, восьмой резистор включен между эмиттером четвертого транзистора и первой шиной источника питания, другой вывод шестого резистора подключен к первой шине источника питания, девятый резистор включен между точкой соединения третьего с четвертым резисторов и второй шиной источника питания, коллекторы третьего и четвертого транзисторов подключены к базам первого и второго транзисторов нелинейных элементов соответственно, причем точка соединения третьего с четвертым резисторов является входом второго преобразуемого сигнала, а вторые выводы первого и второго резисторов подкашчены к общей шине.

+

Изобретение относится к радиотехнике, п овышает чувствительность и расширяет динамич.днапаэ. Устр-во содержит нелинейные эл-ты I и 2, выполненные на транзисторах (Т 3 и 4, резисторы (Р ) 5,6,7,8,12,13, нагрузку 9 ,Т 10, конденсатор 18, источники 19 и 20 преобразуемых сигналов. Вновь введены Т 11, Р 14-16, эл-т 17 компенсации. Т 10 и 11 образуют диф.усилитель 21. Точка соединения Р 7 с Р 8 является входом второго преобразуемого сигнала. Включение эл-та I7 на выходах усилителя 2I исключает влияние уходов режима усилителя 21 по постоянному току на работу эл-тов 1 и 2. Величины Р 12 и 14 выбираются такими, чтобы входные сопротивления усилителя 21 были равны с учетом внутреннего сопротивления источника сигнала, подключенного к одному из входов. Это обеспечивает равенство выходных сопротивлений усилителя 21 по переменному току и симм.етричное выпрямление противофазных напряжений эл- тами 1 и 2, что приводит к подавлению нежелательных гармоник выходного сигнала. 4 нл. & (Л

Л

IF

I D

l

IF

L.J

0

I n:

Soer

XAJUU1

-, I

l

IF

D

r

фиг. 2

x

(/ f/r

/Д;/

;

I

I J к

21