Способ параметрического преобразования частоты вниз

 

СПОСОБ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВНИЗ с использованием двух частот накачки, одна из которых выбрана ниже, частоть входно сигнала, отличагоцийс я тем, что, с. целью снижения уровня шумов в преобразованном сигнале, другая частота накачки выбрана выше частоты входного , при этом обе частоты накачки отличаются от частоты входного сигнала на величину преобразованной частоты. риг 1

(19) (111

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИН

3(51) Н 03 3) 7 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "3

К ASTOPCHOMV СВИДЕТНЗЬСТВЪГ фиг. 1

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3314459/18-09 (22) 06 ° 07.81 (46) 30.11.83. Бюл. Р 44 (72) P.Ã.Àêîïÿí (53) 621.314.26(088.8) (56) 1. СВЧ устройства на aолупроводHHkGBHx диодах. Под ред. И.В.Мальского и Б.В.Сестрорецкого.

К., (Советское радио™, 1969 с. 318- 390.

2. Сергованцев Б.В. Параметрические усилители СВЧ.М., Советское радио, 1961, с. 92 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВНИЗ с использованием двух частот накачки, одна из которых выбрана ниже. частоты входного сигнала, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с. целью снижения уровня шумов в преобразованном сигнале, другая частота накачки выбрана выше частоты входного сн нала,. при этом обе частоты накачки отличаются от частоты входного сигнала на величину преобразованной частоты.

1058023

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для создания сверхвысокочувствительных приемников и преобразонателей.

Известен способ параметрического преобразования частоты, в котором преобразование частоты производится способом модуляции нелинейного сопротивления $1) . Однако преобразование частоты известным способом сопровождается 10 большими шумами и ослаблением.

Наиболее близким техническим решением является способ параметрического преобразования частоты вниз с использованием двух частот накач- 15 ки, одна из которых выбрана ниже частоты входного сигнала, вторая частота накачки ниже первой частоты накачки j2$ .

Однако параметрическое преобразонание частоты известным способом также сопронождается высоким уровнем шумов в преобразованном сигнале.

Цель изобретения — снижение уровня шумов в преобразованном сигнале.

Для достижения поставленной цели согласно способу параметрическогО преобразования частоты вниз с использованием двух частот накачки, одна иэ которых выбрана ниже частоты входного сигнала, другая частота

30 накачки выбрана выше частоты входного сигнала, при этом обе частоты накачки отличаются от частоты ,входного сигнала на величину преобразованной частоты. 35

На Фиг. 1 приведена структурная электрическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ параметрического преобразования частоты вниз; на фиг. 2 — распределение спектра частот.

Устройство (фиг. 1) для реализации предлагаемого способа параметрического преобразования частоты вниз содержит параметрический ди- 45 од 1, генераторы 2 и 3 частот накач«: ки, полоснопропускающие фильтры 4 и 5, настроенные на частоты накачек, источник 6 входного сигнала преобразуемой частоты, полоснопропускающий фильтр 7, фильтр 8, настроенный на преобразованную частоту, и нагрузку 9.

На фиг, 2 изображены спектры 10 к 11 нходного сигнала, с граничными преобразуемыми частотами 55 и 12, спектры 12 - 14 с граничными преобразованными частотами 4 и 14 первая частота накачки f «1, вторая частота накачки 1 ц2 .

Способ осуществляется следующим 60 образом.

Мощность входного сигнала преобразуемой частоты от источника б через полоснопропускающий Фильтр 7 пос- тупает н параметрический диод 1. щ где - мгновенное значение тока, протекающего через параметрический

ДИОД 1i

ЗЛА м -jurat; и -jQ3t - jQ4t Ж

j-ЗЕ " 3 Е л3 Е л,)4е л с агде дл,Э2 3 и )4 — комплексные и комплексно-сопряженные значения амплитуд токов через параметрический диод 1, соответственно на частотах ()„Cd, V и f24. (Ы;-21 1,, Сд =2И2, =2И, .4Р4» 2Р14 ) °

Подставляя в выражение (3) значение С и(, иэ (2) и (4) с учетом (1) получаем следующие выражения для напряжений заряда емкости параметрического диЬда 1 на частотах 1

sk>m f4. с ° ф

° Дл 4ВЯ 339л

7 ()лС< )()4СО )

Мг % Ф %

3 =-, 4 1ф2 Д4Мл И1СО < Qq o (Qq(.o

3, 3,4л

+ 3 )6bq

14 4+д

+, (,)4C, л (.),С, JqVq

)QgCo

3@M,g

1ЯЯСО

Однонременно в параметрический диод 1 поступают мощности генераторов 2 и 3 частот накачки, соответственно через полоснопропускающие фильтры 4 и 5, один генератор 2 настроен на частоту fнл, а другой генератор 3 - на частоту 1к2 . нл 1+ Ъ 2 4 Н2- -f 3= 1 4

0)

Под действием мощности частот накачек емкость С параметрического диода 1 изменяется по закону р М 3 Нл - М !ЫН«

Ф2е > hhze

j

Q«N«Ng и М2 - комплексные и комплексно-сопряженные значения коэффициентов модуляции емкости параметрического диода 1, соответственно. на частотах накачек (д „и

Q q ()ну2 9 fqq

Напряжение, заряда на емкости параметрического диода 1 (iô

Ц = —

3 С

1058023

С учетом (5) составим уравнение Кирхгова для контура преобразуемой частоты, образованного источником б, полоскопропускающим фильтром 7, параметрическим диодом 1 и контуром преобразованной частоты, образованным нагрузкой 9р фильтром 8 и параметрическим диодом 1, и решим их относительно токов

1 л ° cÌ + С22 2

hit(Ze

1и„C0

М2 2 INC ф2

Z !

С22 ju C

Мл

i(2(:Î м, и,и,с, Illa

Ы,Ы Сд

) л

1,1 У2

Вл

СО4 С 2()4 о

Я с223 1

С 214

Как следует из выражения (б) . эквивалентное сопротивление контура преобразованной частоты соответст- венно для частот fq и f4 имеет следующий вид

Я

4 слл Ъ 4с22Э Э " > л 1 ф сл24 с2w 1 — 4 " — е- Ф вЂ”.—

4 Э 4 1

В выражении (б) учтено, что 3л

=22 так как граничные частоты .1л. и f2 спектра 10 входного сйгйала расположены симметрично относительно реэбнансной частоты контура преобразуемой частоты, где

11, ЬУ, 1, 4» - сопротивление" контура преобразуемой частоты; .Е X4 — сопротивления контура пре3 образованной частоты соответственно на частотах и

Аналогичные выражения получаются для контура преобразуемой частоты.

Из выражения (7) следует, что при модуляции емкости параметрического диода 1 двумя частотами, одна из которых больше преобразуемой частоты, а другая меньше преобраэуемой частоты на ту же величину, в контуры вносятся как отрицательные, так и положительные сопротивления, т.е. 0 происходит компенсация положительной обратной связи отрицательной.

При полной компенсации положительной обратной связи отрицательной, т.е. когда вносимое отрицатель-.

15 ное сопротивление равно вносимому положительному сопротивлению, выражение (б) упрощается и принимает следующий вид

Ес л 7с22

4, Как следует йз выражения (8) преобразовании входного сигнала с частотой 4 в контуре преобразован3g ной частоты возникают токи как на частоте fq так и на частоте fq4f си

-Š—.

% л ф

4 ct л л 4

40 . В. выражениях (9) учтено, что

XQ = Е4 g так как частоты f и f 4 рас ,положены симметрично относительно резонансной частоты контура преоб45 раэованной частоты (фиг. 2).

Технико-экономический эффект предлагаемого способа преобразования частоты вниз заключается в том, что таким способом можно преобразовать частоту вниз практически без шума и с усилением.

С применением предлагаемого способа параметрического преобразования частоты вниз появляется возможность создания сверхвысокочувствительных приемников не только в дециметровом, сантиметровом и верхнем миллиметровом диапазонах волн, но и в нижнем миллиметровом диапазоне.

По своим частотным характеристикам способ похож на одноконтурный параметрический усилитель. Он может применяться в радиоастрономических н теплолокационных приемниках-радиометрах и в системах, где допускаютб5 ся искажения формы сигнала.

1058023

Составитель О.Гаврилина

Редактор О.Сопко Техред д, Бабинец Корректор А, Дзятко

Заказ 9592/55 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретеиий и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, r.Ужгород, ул.Проектная, 4

В тех радиотехнических системах, где не допускаются искажения формы входного сигнала, необходимо ,синхронизировать частоты накачек с несущей частотой преобразуемого входного сигнала. Если синхрониэа- 5 ция невозможна, необходимо полосу преобразуемой частоты входного сигнала разместить выше (фиг. 2, поэ.Й)) или ниже частоты fp 4(ну /Я

L тогда в контуре преобразованной частоты возникают два разнесенных и неискаженных спектра 13 и 14 (фиг. 2) преобразованных сигналов, которые далее можно разделить уэкополосными фильтрами. В этом случае коэффициент преобразования уменьшится в два раза, а коэффициент шума, наоборот, увеличится в два раза.