Двойной балансный смеситель

Двойной балансный смеситель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< )ЕВ49ВВ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (53)М. Кл. (22) Заявлено 11.03.81 (21) 3261372/18-09 с присоединением заявки йа

Н 03 0 7/14

Н 03 L 7 06

3Ьоударотесииый комитет

СССР (23) Приоритет до делам иаобретеиий и открытий (53) УДК 621.314. .26 (088.8) Опубликовано 07.10.82. Бюллетень И 37

Дата опубликования описания 07.10.82

Е. А. Волков и Н. А. Константинов. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (S4) ДВОЙНОЙ БАЛАНСНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ

Изобретение относится к радиотехнике и может бытл использовано для преобразования частоты в радиотехнических устройствах различного назначения, например в радиоприемных и радиопередающих устройствах, синтезаторах частоты.

Известен кольцевой преобразователь частоты на четырех попупроводниковых триодах, образующих две балансные пары, стабилизированные отрицательной обратной связью по току, в котором сигнал несущей частоты подан в змиттерные цепи триодов балансных пар, базы триодов соединены попарно и подключены к источнику молулирующего сигнала, причем одна балансная пара выполнена на триодах р-п р-типа, а другая на триодах

n — p — ï-типа (1).

Недостатками этого преобразователя являются малая величина подавления (порядка

l0 дЬ) на выходе преобразователя сигналов несущей н входной частоты без применения специальных мер (подстройки, отбора элементов н др.); нестабильность величины подавления на выходе преобразователя паразитных продуктов преобразования во времени, от смены элементов и изменения внешних условий; необходимость дополнительной балансировки преобразователя при изменении уровней, поступающих на его вход сигналов..

Известен балансный смеситель, содержащий, последовательно соединенные двойной баланс- * ный перемножитель, первый фазовый детектор и первый усилитель постоянного тока (УПТ), а также источники входного и гетеродинного сигналов, выходы которых соединены соответственно с сигнальными и .гетеродинными входами плеч двойного балансного перемножителя .(2).

Однако в таком устройстве не обеспечивается подавление на выходе перемножителя входного и гетеродинного сигналов.

Цель изобретения — увеличение подавления на выходе перемножнтеля входного и. гетеро-

20 дннного сигналов и повышение стабильности величины подавления.

Цель достигается тем, что в двойной балансный смеситель, содержащий последовательно соединенные двойной балансный перемножитель, первый фазовый детектор. и первый усилитель постоянного тока (УПТ), а также источники входного и гетеродинного сигналов, ° выводы которых соединены соответственно с сиг. нальными и гетеродинными входами плеч двойного балансного перемножителя, введены носледовательно соединенные второй фазовый детектор, сигнальный вход которого подключен к выходу двойного балансного перемножителя, и второй УПТ, а также третий.и четвертый УПТ, входы которых соединены .соответственно с выходами первого и второго фазовых детекторов, при этом сигнальные входы плеч двойного балансного перемножителя соединены соответственнд с выходами первого и третьего УПТ, гетеродинные входы — с выходами. второго и четвертого

УПТ, а опорнь.е входы первого и второго фазовых детекторов соединены соответственно с выходами источников входного и гетеродинного сигналов.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого двомного балансного смесителя.

Двойной балансный смеситель содержит двойной балансный перемножитель 1, источники входного и гетеродинного сигналов

2 н 3, первый и второй фазовые детекторы

4 и 5, первый, второй, третий и четвертый

УПТ 6 — 9, при этом двойной балансный перемножитель содержит входной трансформатор 10, выполненнъ|й с одной первичной обмоткой 11, параллельно которой подключен заземленный источник входного сигнала

2, и с двумя вторичными обмотками, состоящими каждая из двух полуобмоток 12 и

13, 14 и 15 соответственно. Точка соединения полуобмоток 12 и 13 заземлена, а к точке соединения полуобмоток 14 и 15 подключен заземленный источник гетеродинного сигнала 3 и сигнальный вход фазового детектора 5. Крайние выводы полуобмоток

12 и 13 через разделительные конденсаторы

16 и 17 подключены к затворам транзисторов 18 и 19 соответственно, а крайние выводы полуобмоток 14 и 15 через разделительные конденсаторы 20 и 21 подключены к затворам транзисторов 22 и 23 соответственно. Истоки всех транзисторов заземле- . ны. Транзисторы 18 и 19, 22 и 23 одного типа проводимости. Стоки транзисторов 18 и 22 соединены между собой и с крайним выводом полуобмотки 24 трансформатора

25, а стоки транзисторов 19 и 23 также соединены между собой и с крайним выво. дом полуобмотки 26 трансформатора 25. Точка соединения полуобмоток 24 и 25 подключена к отрицательному полюсу источника постоянного напряжения 27, а положительПереходные характеристики полевых транзп зисторов аппроксимируются полиномом:

=a +Ь U„+c 0„, (7)

n n n где и принимает значения 18, 19, 22, 23;

in — мгновенное значение напряжения на переходе затвор †ист и-ного

35 транзистора; а Ь иС вЂ” коэффициенты определенные по

n>. n характеристикам транзисторов, имеющие размерность (A(, (АВ) " и (ABf соответственно и завися40 щие от управляющих напряжений

Ек, поступающих с выходов усилителей 6 — 9.

Зависимость коэффициентов а>, Ь„, с„or управляющих напряжений может быть записана в виде:

CI ) и

С !8

49

K=

23 где с|||о !|пои cho

9 значения величин 4||,!|П и с|,. соответственно в рабочей точке, т.е. при отсутствии управляющего напряжения Ек, коэффициент, имеющий размерность (В) ..

64968 4

;ный полюс этого источника заземлен. Один конец первичной обмотки 11 трансформатора 10 заземлен, а второй соединен с пер. вым входом фазового детектора 4.

5 Двойной балансный смеситель работает следующим образом.

На первичную обмотку ll трансформатора

10 поступает входной сигнал Qc от источника 2, а в точку соединения полуобмоток

l4 и 15 поступает сигнал гетеродинной частоты 8г от источника 3. Такое включение источников сигналов 2 и 3 обеспечивает поступление на затворы транзисторов 18 и !9, 22 и 23 попарно противофазных, но в общем IS случае не равных по величине между собой (при наличии асимметрии полуобмоток 12 и 13, 14 и 15 трансформатора 10) сигналов частоты Я,исиифаэныхи равных между собой сигналов частоты о на затворы транзис20 торов 22 и 23. С учетом изложенного и на основании второго закона - Киргофа мгновенные значения напряжений на переходах затвор-исток транзисторов !8 и 19, 22 и 23 име|от вид:

Ц1в с 49 С19 -(1) 5 964968 6

При воздействии на переходы затвор — исток выходного трансформатора 25), можно запитранзисторов 18 и 19, 22 и 23 напряжений )сать выражение для мгновенного значения вы(1), где е «Е со8Я и е =Е сОби/1 токи ходного напряжения смесителя: с г 2 стоков каждого II3 траитистороа имеют сиож. () y Q („ ную форму. Спектральный состав этих токов S . 9 19 11 13у К

8b))2 B4I< H 19 122 1е1 1 (Н может быть получен путем подстановки (1) Подставляя (4) в (5), получим н (2) и проведения.тригонометрически пр,- U =U COS »t,0 СОЗQt+U CoS2Qt+ бы)(с 2с образований:

Я Ь Е ° cosset+ 05G„E2 соз20ь +U2rcos2ut+ о„со (ш ЯЬ U„cps(+/, 19 19 "19 G t",49 С COS29 i где амплитуды О спектральных составляющих с частотами Я, м, LQ,?è2,ш+Я 22ш-Я

=А +Ъ р cos vt+t2 Е eoSRt 2

22 22 22 l2 с11

1$ . - °

0-Ь Ь Е Р U-Р2 Ь Е

+0,5C E cos 1ш + 0,5С Е СОВ2Я + 18 Ес„8 за с, Ь2üEс1>,) С22Ег Е< сов(е2)+Я )т.+ С с

° оои(от-(2)t ($)::

2ъЕс

1 =А +b E„cosu3t-Ь1ЪЕс собЯ

2Ъ г 2Ъ И V„=-С Е с1 Е- Е -Р„. )

-о E„E соа(отеЯ)2ес E E „" ТТ 23

2 г2 С2 з гчь с

Из выражения (6) можно определить ко эффициенты подавления +. и 9 спектральПолагая для всех спектральных составляю- 39 ных составляющих с частотами соответственно щих выходного сигнала одну и ту же велнчи- Я и ш, определяемые как отношение ну сопротивления нагрузки RH (что выпол- входного и выходного сигналов одной и той няется прн соответствующей широкополосности, же частоты:

Ec с

Э = — = 2 (8) э11 с Ь18 с Ь(Рс +Ь2Л он

11 18 19 2Ь/ щих на вход фазового детектора сигналов

ЧаетОтЫ Ел2; К2 .— КОЭффИЦИЕНт ПРОПОРцио пал ьности.

В данной схеме разность фаз принимает два значения: либо 0, либо 180 . Поэтому выражение, (11) можно записать:. Е " u, 22-(При разомкнутой цепи авторегулировки управляющие напряжения Ек равны нулю и выражение (9) приобретает вид; э„,=

1 (т 0 ) )25 2г), 2 при лЧ = 0

09 (а)

- K5 0) 2 . прн 4Ч = 180 . е

Так как фаза спектральной составляющей.. выходного сигнала с частотой 22.) определяется разностью (Ьаз — Ь 1з), то (12) можно представить в виде:

ЦБ=KE(222 122)Ег дн (2)

Управляющие напряжения Ет и Е> на затво55 рах транзисторов 22 и 23:

ЕТиитКЕЕГ "И((т22 2а)

Е и-K к 2 )(и(2т2 -2 2,). (14) Ь залткнутой(системе авторегулирования на вход фазового детектора.5 поступает сигнал, спектральный состав которого описывается выражением (6). Поскольку на. второй вход этого детектора поступает сигнал частоты ш то выходное напряжение детектора определяется только спектральной составляющей с частотой (д)

5 5 гms 9) (+ ) где,0г определяется выражением (7), а и Р представляет собой разность фаз, поступаю7 964968

С учетом (3) выражения (14) запишутся;

Ъ Ь

Е =К .К Е .В

1 Ч 5 Г Н

9 9 5 г Н 1+с(Е., +сц- .!

8 ный перемножитель, первый фазовый детектор и первый усилитель постоянного тока (УПТ), а также источники входного и гетеродинного сигналов, выходы которых соединены соответственно с сигнальными и гетеродинными входами плеч двойного балансного перемножителя, о т л и ч а.ю шийся тем, что, с целью увеличения подавления на выходе перемножителя входного и гетеродинного сигналов и повышения стабильности величины подавления, введены последовательно соединенные второй фазовый детектор, сигнальный вход которого подключен к выходу двойного балансного перемножителя, и второй УПТ, а также третий и четвертый УПТ, входы которых соединены соответственно с выхода.ми первого и второго фазовых детекторов, при этом сигнальные входы плеч двойного . ба ансного перемножителя соединены соответственно с выходами первого и третьего УПТ, гетеродинные входы — с выходами второго и четвертого УПТ, а опорные входы первого и второго фазовых детекторов соединены соответственно с выходами источников входно, го и гетеродинного сигналов.

ВНИИПИ Заказ 7687/45 Тираж 959 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Уравнения (15) описывают замкнутые системы выравнивания амплитуд спектральных составляющих в плечах смесителя, по- 1п строенные на сведении сигнала ошибки к нулю, т.е. Е7- 0 и Е - О. Поэтому. из (15) следует 1 22 Ъ 23 1 (16) что и определяет возрастание величины Эо.) при включении схемы авторегулировки. 1$ . Увеличение подавления на выходе смесителя сигнала с частотой Я происходит аналогично.

Двойной балансный смеситель позволяет получить подавление сигналов с частотой й> 20 и Я на выходе смесителя величиной 57 ...

63 дБ, что йа 32 ... 38 дБ превышает лучшый уровень подавления этих же сигналов в известных смесителях. Стабильность величины подавления (равная разности между мак- 2$

: симальной и минимальной величинами подавления, выраженными в дБ) для известных смесителей составляет 24,3 дБ,.а в предлагаемом смесителе не превосходит 5 дБ.

Формула изобретения $»

Двойной балансный смеситель, содержащий последовательно соединенные двойной балансИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 486435, кл. Н 03 М 5/30, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР М 379966, кл. Н 03 1 7/06, 1971 (прототип).