Двойной балансный модулятор Советский патент 1988 года по МПК H03C1/54 

&М1д повили- , К/ющеко - сае-; Ho/ia

8MS сигнала 1№сущео частоты

Заош

11

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано дл формирования балансно-модулированных колеб&ний в радиоизмерительной и электроизмерительной технике и электросвязи.

Цель изобретения - увеличение подавления комбинационных составляющих при расширении рабочего диапазона частот в область высоких частот.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предложенного модулятора; на фиг.2 - временные диа

Транзисторы 5 и б используются в составе преобразователей выходных напряжений фазоинвертора 1 в приращение тока (относительно тока покоя этих транзисторов), имеющих высокие выходные сопротивления. Необходимость использования в балансных модуляторах 3, 4 двух преобразователей напряжений в приращение тока объясграммы его работы 15 няется необходимостью подавления сосДвойной балансный модулятор содер- тавляющей выходного напряжения с час- жит фазоинвертор 1, нагрузку 2, первый и второй балансные модуляторы 3, 4. Каждьй из которых содержит первый,

второй, третий и четвертый транзисто- 20 5 (.6) в нагрузку 2, ры 5-8, первый и второй источники 9, Транзисторы 7 и 8 используются в 10 стабильного тока, третий и четвертый источники 11, 12 стабильного тотоТой сигнала несущей частоты. Эта составляющая связана с периодическим переключением тока покоя транзистора

качестве нелинейных элементов двух цепей компенсации нелинейности функций преобразования двух преобразова- 25 телей напряжений в приращение тока балансного модулятора 3, Транзисторы 7 и 8 имеют характер нелинейности вольт-амперных характеристик эмит- терных р-п-перекодов, аналогичный хака, первый и второй источники 13, 14 опорных напряжений, первый и второй переключатели 15, 16 тока, преобразователь 17 напряжения сигналов несущей частоты, первый масштабирующий резистор 18, первый разделительный

конденсатср 19, второй разделительный ЗО рактеру нелинейности характеристик конденсатор 20, второй масштабирующий резистор 21, третий масштабирующий резистор 22, третий разделительный конденсатор 23, четвертый раздер-п-переходов транзисторов 5 и 6, У ловием хорошей компенсации нелинейности является равенство токов поко транзисторов 5 и 6 и транзисторов 7

лительный конденсатор 24, четвертый . и 8 и равенство значений коэффициен45

масштабирующий резистор 25,

Двойной балансный модулятор работает следующим образом,

Фазоинвертор 1 служит для получения двух переменньк напряжений с про- . тивоположными полярностями, имеющих форму входного модулирующего напря-. жения, Фазоинвертор 1 должен иметь достаточно низкое выходное сопротивление. Напряжения с выходов фазоинвертора 1 поступают на входы балансных модуляторов 3 и 4. Через масштабирующие резисторы 18 и 21, сопротивления которых много больше сопротивлений конденсаторов 19, 20 для составляющих спектра модулирующего на- пряжени, протекают переменные токи, пропорциональные входному напряжению. Эти токи вызывают приращения токов эмиттеров и токов коллекторов транзисторов 5 и 6 относительно токов покоя. Через эмиттеры транзисторов 7 и 8 также протекают переменные токи, пропорциональные модулирующему напря50

55

тов усиления тока в схеме с общим эмиттером, что необходимо для того, чтобы бьши одинакоа инжекционная и рекомбинационная составляющие токов эмиттеров транзисторов 5, 6, 7 и 8, определяющие характер нелинейности вольт-амперных характеристик р-п-переходов.

Поскольку переменные напряжения база-эмиттер транзисторов 5 и 7 и транзисторов 6 и 8- содержат противоположные по знаку и близкие по величине составляющие, пропорциональные второй и более высоким степеням переменных токов эмиттеров, обеспечивается эффективная компенсация нелинейности функции преобразования балансного модулятора 3,

Управляемые выходными напряжениями преобразователя 17 переключатели 15, 16-тока периодически с частотой этих напряжений переключают токи коллекторов транзисторов 5, 6 в общую шину и нагрузку 2. При одновременном

жению. Значения переменных токов эмиттеров транзисторов 5-8 определяются сопротивлениями масштабирующих резисторов 18, 21, 22 и 25,

Транзисторы 5 и б используются в составе преобразователей выходных напряжений фазоинвертора 1 в приращение тока (относительно тока покоя этих транзисторов), имеющих высокие выходные сопротивления. Необходимость использования в балансных модуляторах 3, 4 двух преобразователей напряжений в приращение тока объяс

няется необходимостью подавления составляющей выходного напряжения с час-

5 (.6) в нагрузку 2, Транзисторы 7 и 8 используются в

тоТой сигнала несущей частоты. Эта составляющая связана с периодическим переключением тока покоя транзистора

5 (.6) в нагрузку 2, Транзисторы 7 и 8 используются в

качестве нелинейных элементов двух цепей компенсации нелинейности функций преобразования двух преобразова- телей напряжений в приращение тока балансного модулятора 3, Транзисторы 7 и 8 имеют характер нелинейности вольт-амперных характеристик эмит- терных р-п-перекодов, аналогичный характеру нелинейности характеристик

р-п-переходов транзисторов 5 и 6, Условием хорошей компенсации нелинейности является равенство токов покоя транзисторов 5 и 6 и транзисторов 7

. и 8 и равенство значений коэффициен5

.

0

5

тов усиления тока в схеме с общим эмиттером, что необходимо для того, чтобы бьши одинакоа инжекционная и рекомбинационная составляющие токов эмиттеров транзисторов 5, 6, 7 и 8, определяющие характер нелинейности вольт-амперных характеристик р-п-переходов.

Поскольку переменные напряжения база-эмиттер транзисторов 5 и 7 и транзисторов 6 и 8- содержат противоположные по знаку и близкие по величине составляющие, пропорциональные второй и более высоким степеням переменных токов эмиттеров, обеспечивается эффективная компенсация нелинейности функции преобразования балансного модулятора 3,

Управляемые выходными напряжениями преобразователя 17 переключатели 15, 16-тока периодически с частотой этих напряжений переключают токи коллекторов транзисторов 5, 6 в общую шину и нагрузку 2. При одновременном

переключении этих токов в нагрузку 2 их приращения, пропорциональные модулирующему напряжению, скл адываются , а токи покоя вычитаются. Это обеспечивает подавление постоянной составляющей выходного напряжения двойного балансного модулятора с частотой выходных напряжений преобразователя 17 В результате работы первого балансного модулятора 3 на нагрузке 2 формируются импульсы с частотой йыходных напряжений преобразователя 17, промо- дулированные модулирующим напряжением (Й1иг.2а).

Второй балансный модулятор 4 работает аналогичным образом и формирует на нагрузке 2 импульсы, пропорциональные инвертированному модулирующему напряжению (фиг.2б).

В результате совместной работы балансных модуляторов 3 и 4 формируется сигнал (фиг.2в), в котором обеспечивается подавление составляющих с частотами спектра модулирующего напряжения. Спектр выходного сигнала двойного балансного модулятора содержит составляющие с частотами, равными сумме и разности частоты выходных напряжений преобразователя 17 и частот составляющих спектра модулирующего напряжения. Эти составляющие являются полезными продуктами работы ДВОЙ11ОГО балансного модулятора и могут быть выделены из суммы других составляющих выходного напряжения соответствующим фильтром, подключенным к нагрузке 2,

Нагрузка 2 может быть выполнена в виде резистора, а также параллельного колебательного контура, имеющего достаточно низкое резонансное сопротивление.

Первый переключатель 15 тока может быть выполнен на двух биполярных транзисторах с соединенными эмиттерами, имеющих структуру, аналогичную структуре транзистора 5, Второй переключатель тока содержит транзисторы, структура которых аналогична структуре транзистора 6,

Источники 9, 10, 11, 12 стабильного тока поддерживают в транзисторах 7, 5,8, 6 соответственно стабильные токи покоя, имеющие практически одинаковые значения, которые для уменьшения составляющих в.ыходного напряжения двойного балансного модулятора с комбинационными частотами.

должны быть много больше приращений токов эмиттеров транзисторов 5, 6, 7 и .8, Схемы источников 9-12 стабильного тока аналогичны схемам, используемым в операционных усилителях. Структуры транзисторов источников 10 и 11 противоположны структурам транзисторов источников 9 и 12,

Источники 13, 14 опорных напряже-,

НИИ могут быть выполнены в виде последовательно соединенных полупроводни- кового стабилитрона и двух резисторов, общее сопротивление которых

обеспечивает протекание в стабилитроне тока, значение которого имеет порядок нескольких миллиампер.

Преобразователь 17 используется для полут ения двух пар двухполярных

напряжений-прямоугольной формы, в каждой из которых .полярности полупериодов противоположны. Причем полярности напряжений, поступающих с выходов преобразователя 17 в один и

тот же момент времени на управляющие входы первого и второго переключате- лей 15, 16 тока, должны быть противоположными.

Напряжения на первых, вторых и третьих выходах источников 13 и 14 опорных напряжений имеют полярности по отнощению к общей шине, совпадающие с полярностями напряжений питаft

ния на их входах. Значения напряжений на первых выходах на несколько вольт меньще значений указанных напряжений питания, а на вторых и третьих - равны соответственно с погрещ- ностью, не превьщ1ающей несколько милливольт и на несколько вольт меньше значений напряжений на первых выходах.

.Выходные сопротивления источников 13, 14 на первых выходах низкие,- на вторых и третьих выходах - превьшаю- щие несколько сотен Ом по отнощению к общей щине и между собой.

Формула изобретения

Двойной балансный модулятор, содержащий первый и второй балансные модуляторы, выходы которых соединены с первым выводом нагрузки, фазоин- вертор, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с первым входом модулирующего сигнала

10

15

51378010

первого балансного модулятора и первым входом модулирующего сигнала второго балансного модулятора, о т л и- ч ающий ся тем, что, с целью увеличения подавления комбинационных составляющих при расширении рабочего диапазона частот в область высоких частот, второй вывод нагрузки соединен с общей шиной, при этом нагрузка выполнена в виде резистора, входы сигналов несущей частоты первого и второго балансных модуляторов соединены между собой и точка их соединения является входом сигнала несущей частоты двойного балансного модулятора, прямой и инверсный выходы фазо- инвертора соединены соответственно с вторым входом модулирующего сигнала второго балансного модулятора и вторым входом модулирующего сигнала первого балансного модулятора, при этом каждый из балансных модуляторов содержит четыре транзистора, структуры первого и четвертого транзисторов противоположны структурам второго и третьего транзисторов, первый и второй источники стабильного тока, которые включень между положительной шиной питания и общей шиной, причем выход первого источника стабильного тока соединен с базой первого транзистора и эмиттером третьего транзистора, а выход второго источника стабильного тока соеданен с эмиттером

20

25

30

торых соединены соответственно с коллектором первого транзистора и коллектором второго транзистора, пер вый управляющий вход и второй управляющий вход первого переключателя токов соединены соответственно с вто рым и третьим выходами первого источника опорньгх напряжений, первый управляющий вход и второй управляющий вход второго переключателя токов соединены соответственно с вторым и третьим выходами второго источника опорных напряжений, а первый управляющий вход первого переключателя тока, первый управляющий вход второго переключателя тока, второй управляющий вход первого переключателя тока и второй управляющий вход второго переключателя тока также соединены с соответствующими выходами пре образователя напряжений сигналов несущей частоты, депь из последователь но соединенных первого масштабирующего резистора, первого разделительного конденсатора, второго разделительного конденсатора И второго масштабирующего резистора, которая включена между эмиттером первого транзистора и эмиттером второго тран зистора, цепь из последовательно соединенных третьего масштабирующего резистора, третьего разделительного конденсатора, четвертого разделитель ного конденсатора и четвертого масшпервого транзистора, третий и четвер-- табирующего резистора, которая вклю0

5

0

5

0

торых соединены соответственно с коллектором первого транзистора и коллектором второго транзистора, первый управляющий вход и второй управляющий вход первого переключателя токов соединены соответственно с вторым и третьим выходами первого источника опорньгх напряжений, первый управляющий вход и второй управляющий вход второго переключателя токов соединены соответственно с вторым и третьим выходами второго источника опорных напряжений, а первый управляющий вход первого переключателя тока, первый управляющий вход второго переключателя тока, второй управляющий вход первого переключателя тока и второй управляющий вход второго переключателя тока также соединены с соответствующими выходами преобразователя напряжений сигналов несущей частоты, депь из последовательно соединенных первого масштабирующего резистора, первого разделительного конденсатора, второго разделительного конденсатора И второго масштабирующего резистора, которая включена между эмиттером первого транзистора и эмиттером второго транзистора, цепь из последовательно соединенных третьего масштабирующего резистора, третьего разделительного конденсатора, четвертого разделительного конденсатора и четвертого масш табирующего резистора, которая вклю

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для формирования балансно-модулированных колебаний в радиоизмерительной и электроизмерительной технике и электросвязи. Цель изобретения - увеличение подавления комбинационных составляющих при расширении рабочего диапазона частот в область высоких частот. Двойной балансный модулятор (БМ) содержит фазоинвертор I, два БМ 3, 4. Каждый БМ содержит четыре транзистора 5-8, четыре источника 9- 12 стабильного тока, два источника 13, 14 опорных напряжений, два переключателя тока 5, 16, преобразователь 7 напряжения сигналов несущей частоты, четыре масштабирующих резистора 18, 21,.22, 25, четыре разделительных конденсатора 9, 20, 23, 24. 2 ил. SP

тый источники стабильного тока, которые включены между отрицательной шиной питания и общей шиной, причем выход третьего источника стабильного тока соединен с базой второго транзистора и эмиттером четвертого транзистора, а выход четвертого источника стабильного тока соединен с эмиттером второго транзистора, первьй источник опорных напряжений, который включен между положительной шиной питания и общей шиной, а первый выход которого соединен с базой третьего транзистора, второй источник опорных напряжений, который включен между отрицательной шиной питания и общей шиной, первый выход которого соединен с базой четвертого транзистора, преобразователь напряжения сигналов несущей частоты,:первый и второй пере- ключатели тока, сигнальные входы ко

0

5

5

0

чена между базой первого транзистора и базой второго транзистора, при этом коллекторы третьего и четвертого транзисторов соединены соответственно с положительной шиной питания и отрицательной шиной питания, точка соединения первого и второго разделительных конденсаторов является первым входом модулирующего сигнала балансного модулятора, точка соединения третьего и четвертого разделительных конденсаторов - вторым входом модулирующего сигнала балансного модулятора, вход преобразователя напряжения сигналов несущей частоты - входом сигнала несущей частоты, первые выходы первого и второго переключателей тока соединены с общей шиной, а вторые соединены между собой и точка их соединения является выходом балансного модулятора.

Т и

8

4d

М

т/

пППк ,.

fS

г