Преобразователь частоты
Полезная модель относится к радиотехнике и может использоваться в радиоприемной и радиопередающей технике. Задача полезной модели - дальнейшее снижение уровня комбинационных 3-го порядка и увеличение коэффициента передачи при возможности повышения промежуточной частоты. Преобразователь частоты содержит входной Т-образный фильтр нижних частот, формирователь противофазных сигналов на дифференциальном трансформаторе, коммутатор на транзисторах и выходной Т-образный фильтр нижних частот, в котором входной фильтр включен между источником сигнала и выводом первичной обмотки дифференциального трансформатора, другой вывод которой соединен с корпусом, а выходной фильтр включен между средней точкой вторичной обмотки дифференциального трансформатора и нагрузкой, другой вывод которой соединен с корпусом, при этом сток первого транзистора коммутатора соединен с первым выводом вторичной обмотки дифференциального трансформатора, а сток второго транзистора соединен со вторым выводом вторичной обмотки дифференциального трансформатора, причем затворы первого и второго транзисторов соединены с первым и вторым выводами вторичной обмотки второго трансформатора, первичная обмотка которого соединена одним выводом со входом сигнала гетеродина, а другим с корпусом, при этом истоки транзисторов соединены с корпусом через
резистор, параллельно которому включен конденсатор, между средней точкой вторичной обмотки дифференциального трансформатора и корпусом введена пара встречно-включенных варикапов, у которых средняя точка подключена к выходу аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с блоком управления приемником.
Полезная модель относится к радиотехнике и может использоваться в радиоприемной и радиопередающей технике.
Известен преобразователь частоты [1], содержащий формирователь противофазных сигналов на дифференциальном трансформаторе, коммутатор на транзисторах и распределенное по обмоткам П-образное звено фильтра нижних частот.
Преобразователь имеет малые потери преобразования и высокую линейность. Эти параметры имеют место, если дифференциальный трансформатор предельно широкополосный в диапазоне частот сигнала и до второй гармоники частоты гетеродина. В противном случае с ростом входной частоты происходит увеличение потерь передачи и снижение линейности и тем больше, чем выше промежуточная частота.
Задача полезной модели - дальнейшее снижение уровня комбинационных 3-го порядка и увеличение коэффициента передачи при возможности повышения промежуточной частоты.
Для этого в преобразователь частоты, содержащий входной Т-образный фильтр нижних частот, формирователь противофазных сигналов на дифференциальном трансформаторе, коммутатор на транзисторах и выходной Т-образный фильтр нижних частот, введена пара встречно-включенных варикапов, причем средняя точка варикапов подключена к
выходу аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с блоком управления приемником (передатчиком).
На фиг.1 приведена электрическая схема преобразователя частоты.
Преобразователь частоты содержит входной Т-образный фильтр 1 нижних частот, формирователь 2 протовофазных сигналов, коммутатор 3 и выходной Т-образный фильтр 4 нижних частот, в который введена пара встречно-включенных варикапов Д1 и Д2, аналого-цифровой преобразователь 5 и блок управления 6. Полезная нагрузка преобразователя Rн включена между выходом Т-образного фильтра 4 нижних частот и корпусом.
Преобразователь частоты работает следующим образом. Формирователь 2, выполненный в виде дифференциального трансформатора Тр1 преобразует сигнал, поступивший на его вход через Т-образный фильтр 1 нижних частот в два противофазных по отношению к средней точке. К средней точке трансформатора Тр1 через Т-образный фильтр 4 нижних частот подключена полезная нагрузка R н, второй конец которой соединен с корпусом.
Предположим полярность полупериода сигнала гетеродина положительная. Это напряжение поделенное на последовательно включенных переходах затвор-исток транзистора Т1 и исток-затвор Т2 откроет Т1 и закроет Т2.
К нагрузке Rн будет приложено напряжение входного сигнала с фазой, которая определяется вторичной обмоткой (средняя точка - вывод 1) дифференциального трансформатора Тр1, соединенной с корпусом через транзистор Т1.
В отрицательный полупериод сигнала гетеродина откроется транзистор Т2 и закроется Т1. К нагрузке Rн будет подключена вторичная обмотка дифференциального трансформатора Тр1 (средняя точка - вывод 2) через транзистор Т2.
Фаза входного сигнала сменится на противоположную.
Таким образом сигнал гетеродина производит поочередное подключение двух противофазных обмоток дифференциального трансформатора Тр1 формирователя 2 к нагрузке R н, соединенной с корпусом, через Т-образный фильтр 4 нижних частот, обеспечивая этим перемножение входного сигнала с сигналом гетеродина, результатом которого является преобразование частоты. Для повышения линейности по третьему порядку и снижению потерь преобразования обеспечена работа транзисторов коммутатора 3 в режиме ключа. Автосмещение транзисторов определяется тем транзистором, обратно-смещенный переход которого открывается раньше. Из-за отсутствия утечки имеем минимальный ток прямосмещенного перехода и, следовательно, минимальный дробовой шум.
Входной и выходной Т-образные фильтры нижних частот обеспечивают индуктивный характер нагрузки сигналу гетеродина, если его частота выше частоты входного сигнала.
Дифференцирование процесса коммутации на индуктивности ведет к ускорению переключения коммутатора 3 и повышению линейности.
Включение вторичной обмотки Тр2 между затворами и объединение истоков транзисторов общей цепью автосмещения обеспечивает подобие импульсов на фронтах, что дает максимальное ослабление первой гармонической составляющей сигнала гетеродина и соответственно минимальный уровень шума [1].
Наличие индуктивности рассеяния в дифференциальном трансформаторе Тр1 коммутатора 2 и увеличения внутреннего сопротивления транзисторов Т1 и Т2 ведет к росту потерь преобразования. Для компенсации индуктивности рассеяния и частотно-зависимых потерь транзисторов введена пара встречно-включенных варикапов Д1 и Д2 с управлением от аналого-цифрового преобразователя 5, который устанавливает на выходе напаряжение в соответствии с командой от блока 6 управления настройкой приемника (передатчика). Причем значение емкости пары встречно-включенных варикапов учитывает и величину оптимальной нагрузки (
Rн) для зеркальной частоты преобразования. В результате потери преобразования в диапазоне частот будут
минимальными, а линейность по третьему порядку увеличится от 4 дБ для нижних частот приема (передачи) до 7 дБ на верхних.
Источники информации:
1. Беляков А.И., Левченко В.И. заявка №2001112843/09 «Преобразователь частоты», приоритет от 2001.05.08., дата публ. 2003.05.20.
Преобразователь частоты, содержащий входной Т-образный фильтр нижних частот, формирователь противофазных сигналов на дифференциальном трансформаторе, коммутатор на транзисторах и выходной Т-образный фильтр нижних частот, в котором входной фильтр включен между источником сигнала и выводом первичной обмотки дифференциального трансформатора, другой вывод которой соединен с корпусом, а выходной фильтр включен между средней точкой вторичной обмотки дифференциального трансформатора и нагрузкой, другой вывод которой соединен с корпусом, при этом сток первого транзистора коммутатора соединен с первым выводом вторичной обмотки дифференциального трансформатора, а сток второго транзистора соединен со вторым выводом вторичной обмотки дифференциального трансформатора, причем затворы первого и второго транзисторов соединены с первым и вторым выводами вторичной обмотки второго трансформатора, первичная обмотка которого соединена одним выводом со входом сигнала гетеродина, а другим - с корпусом, при этом истоки транзисторов соединены с корпусом через резистор, параллельно которому включен конденсатор, отличающийся тем, что между средней точкой вторичной обмотки дифференциального трансформатора и корпусом введена пара встречно-включенных варикапов, у которых средняя точка подключена к выходу аналого-цифрового преобразователя, вход которого соединен с блоком управления приемником (передатчиком).
