Преобразователь частоты Советский патент 1992 года по МПК H03D7/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве усилителя модуляционного типа, в частности, в системах связи.

Известен параметрический преобразователь частоты, содержащий сигнальный колебательный контур, к выходу которого подключен емкостной элемент связи, выполненный на варикапе, и источник частоты накачки, между выходом которого и одним из выводов емкостного элемента связи включена цепь развязки (см., например, Го- норовский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы, М.: Сов. радио, 1977, с. 290, рис. 10.18, а).

Недостатками известного параметрического преобразователя частоты являются зависимости коэффициента усиления от соотношения частот накачки и сигнала, а также сложность фильтрации полезного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является параметрический преобразователь частоты, содержащий генераторы частот сигнала и накачки, одни выводы которых подключены к первым входам последовательных контуров сигнальной частоты и частоты накачки, резистор, одним выводом подключенный к первому входу последовательного контура промежуточной частоты, и полупроводниковый диод, подключенный анодом к выходам последовательных контуров сигнальной и промежуточной частот и частоты накачки, а его катод и другие выводы генераторов частот сигнала, накачки и резистора подключеVI

CJ

VI о ю ю

ны к общей шине, причем выводы резистооа являются выходом преобразователя частоты

(см.. например, Мошович М. Е. Полупроводниковые преобразователи частоты. - Л.: Энергия, 1968, с. 95. рис. 4.8, а).

Недостатком известного преобразователя частоты является малый динамический диапазон. Это обусловлено тем, что исполь- зуемзя для преобразования частоты емкость запертого полупроводникового диода (варикапа), определяемая величиной напряжения смещения на кем, для обеспечения линейного режима, а следовательно, и динамического диапазона, может изменяться лишь на несколько процентов. Этим ограни- чмвается и динамический диапазон.

Цель изобретения - увеличение динамического диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что в параметрический преобразователь часто- ты, содержащий генераторы частот сигнала и накачки, одни выводы которых подключены к первым входам последовательных контуров сигнальной частоты и частоты накачки, резистор, одним выводом подклю- ченный к первому входу последовательного контура промежуточной частоты, и полупро- всдникоеы / диод, подключенный анодом к выходам последовательных контуров сигнальной и промежуточной частот, и частоты накзчхи, а его катод и другие выводы генераторов частот сигнала, накачки и резистора подключены к общей шине, причем выводы резистора являются выходом преобразователя частоты,введены транзистор, эмиттер и коллектор которого соединены соответственно с катодом и анодом полупроводникового дисдз, катушка, которая злектромагнитно связана с индуктивностью поспедовательного контура частоты накач- ки и подсоединена первым выводом к базе транзистора, а вторым выводом - к общей шине, и конденсатор, который подключен параллельно полупроводниковому диоду.

-;а фиг. 1 изображена схема параметрического преобразователя частоты; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Параметрический преобразователь частоты содержит последовательные контуры сигнальной частоты 1, промежуточной час- тоты 2, частоты накачки 3, полупроводниковый диод 4 и резистор 5. Введены транзистор 6, эмиттер и коллектор которого соединены соответственно с катодом и анодом полупроводникового диода 4, катушка 7, электромагнитно связанная с индуктивностью последовательного контура 3 частоты накачки и подсоединена первым выводом к базе транзистора 6, а вторым

выводом - к общей шине 8, и конденсатор 9, который подключен параллельно полупроводниковому диоду 4.

Устройство работает следующим образом. При воздействии напряжения только с частотой накачки (входной сигнал с частотой сое отсутствует) через последовательный контур частоты накачки 3 (фиг. 1) течет синусоидальный ток з (фиг. 2, а), который создает напряжение Ui синусоидальной формы (фиг. 2, б) на катушке 7. В первую четверть периода колебаний Т ток is (горизонтальная штриховка, фиг. 2, а) протекает через полупроводниковый диод 4, создавая весьма малое по величине напряжение U4.G (фиг. 2, в) положительной полярности на выходных зажимах транзистора 6, диоде 4 и, соответственно, конденсаторе 9. Поэтому, несмотря на то что в это время на базу транзистора 6 поступает отрицательное напряжение Ui, он закрыт положительным на- пряжением Щ.б, прикладываемым к коллектору. Во вторую четверть периода Т ток з (вертикальная штриховка, фиг. 2, а) протекает через транзистор 6, создавая на нем незначительное по величине отрицательное напряжение, которое запирает полупроводниковый диод 4. Во вторую половину периода Т ток is (наклонная штриховка на фиг. 2 а) протекает через конденсатор 9, создавая на нем напряжение IM.G (фяг, 2, в). 8 это время полупроводниковый диод 4 закрыт отрицательным напряжением Ь 4,6, а транзистор б - положительным напряжением Ui, поступающим на его базу с катушки 7.

Таким образом, в течение первой половины периода Т ток 1з протекает через диод 4 и транзистор 6, выполняющие роль ключа с двусторонней проводимостью, а во вторую половину этого периода - через конденсатор 9. В стационарном режиме этот процесс периодически повторяется с частотой . Так как сопротивление ключа в разомкнутом состоянии велико, а в замкнутом мало, то в целом такая система совместно с конденсатором 9, имеющим также малые потери, ведет себя как управляемая емкость с малыми потерями.

При протекании тока усиливаемого сигнала с частотой шс -через последовательный контур 1 сигнальной частоты (фиг. 1) и тока частоты через последовательный контур 3 частоты накачки происходит следующее. Через полупроводниковый диод 4, транзистор 6 и конденсатор 9 наряду с током частоты накачки протекает также и ток с частотой усиливаемого сигнала о)с , амплитуда которого в общем случае значительно меньше амплитуды тока частоты а)н поэтому этот ток мало оказывает влияния на процесс параметрической коммутации. Однако при этом, помимо воздействующих составляющих с частотами и УН образуются и комбинационные составляющие, в частности составляющая с частотой WH - с , выделяемая последовательным контуром промежуточной частоты 2 и создающая напряжение на резисторе 5, т. е. происходит процесс параметрического усиления.

Увеличение динамического диапазона обусловлено тем, что коммутация управляемой емкости, состоящей из конденсатора 9, диодно-транзисторного ключа с двухсторонней проводимостью, образованного полупроводниковым диодом 4 и транзистором 6, а также катушки 7, происходит в моменты времени, при которых коммутирующее напряжение LH изменяется наиболее резко. При этом скачкообразно изменяется и управляемая емкость, что обеспечивает наибольший уровень составляющих с частотами , образующих полезный эффект, по сравнению с другими составляющими, ограничивающими динамический диапазон.

Формула изобретения Преобразователь частоты, содержащий генераторы частот сигнала и накачки, одни выводы которых подключены к первым входам последовательных контуров сигнальной частоты и частоты накачки, резистор, одним выводом подключенный к первому входу последовательного контура промежуточной частоты, и полупроводниковый диод, подключенный анодом к выходам последовательных контуров сигнальной и промежуточной частот и частоты накачки, а его катод и другие выводы генераторов частот сигнала и накачки и резистора подключены к общей шине, причем выводы резистора

являются выходом преобразователя частоты,отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона, введены транзистор, эмиттер и коллектор которого соединены соответственно с катодом и

анодом полупроводникового диода, катушка, которая электромагнитно связана с индуктивностью последовательного контура частоты накачки и подсоединена первым выводом к базе транзистора, а вторым выводом - к общей шине, и конденсатор, кото- рыйподключенпараллельно

полупроводниковому диоду.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к преобразователям частоты и может быть использовано в системах связи. Целью изобретения является увеличение динамического диапазона. Преобразователь частоты содержит последовательные контуры сигнальной частоты 1, промежуточной частоты 2, частоты накачки 3, полупроводниковый диод 4 и резистор 5. Введены транзистор 6, эмиттер и коллектор которого соединены соответственно с катодом и анодом полупроводникового диода, катушка 7, электромагнитно связанная с индуктивностью последовательного контура частоты накачки 3 и подсоединенная первым выводом к базе транзистора 6, а вторым выводом - к общей шине 8, и конденсатор 9, который подключен параллельно полупроводниковому диоду 4. Увеяичение динамического диапазона обусловлено увеличением крутизны изменения управляемой емкости, состоящей из конденсатора 9, диодно-транзисторного ключа, образованного диодом 4 и транзистором 6, и катушки 7. 1 ил. ё

- „J

бь/ход

О

ff

7// у

8

Щи&1

а

S

Фиг.Ј зо