Преобразователь частоты с использованием зеркального канала
Владельцы патента RU 2616572:
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиоприемных устройствах супергетеродинного типа различного назначения для расширения диапазона рабочих частот. Технический результат заключается в расширении диапазона рабочих частот без расширения частотной перестройки гетеродина путем использования зеркального канала приема. Преобразователь частоты содержит последовательно включенные входной фильтр, первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, первый фильтр суммарной частоты, второй смеситель, первый фильтр промежуточной частоты и первый сумматор, выход которого является первым выходом преобразователя частоты. При этом к выходу первого смесителя последовательно подключены второй фильтр промежуточной частоты и первый фазовращатель на +90°, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, к выходу гетеродина последовательно подключены умножитель частоты на два и второй фазовращатель на +90°, выход которого соединен со вторым входом второго смесителя. Преобразователь отличается тем, что он снабжен вторым фильтром суммарной частоты, фазовращателем на -90°, третьим смесителем, третьим фильтром промежуточной частоты и вторым сумматором. 3 ил.
Предлагаемый преобразователь частоты относится к радиотехнике и может быть использован в радиоприемных устройствах супергетеродинного типа различного назначения для расширения диапазона рабочих частот.
Известны преобразователи частоты (авт. свид. СССР №1713082; патенты РФ №№2062547, 2176128, 2213410; патенты США №№3913019, 4008443; патент ЕР №1113573 и другие).
Из известных преобразователей частоты наиболее близким к предлагаемому является «Преобразователь частоты с подавлением зеркального канала» (патент РФ №2062547, H03D 7/18, 1996), который и выбран в качестве прототипа.
Известный преобразователь частоты обеспечивает подавление зеркального канала фазокомпенсационным методом.
Однако с точки зрения расширения диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина целесообразно не подавлять, а использовать зеркальный канал приема.
Технической задачей изобретения является расширение диапазона рабочих частот без расширения частотной перестройки гетеродина путем использования зеркального канала приема.
Поставленная задача решается тем, что преобразователь частоты с использованием зеркального канала, содержащий в соответствии с ближайшим аналогом последовательно включенные входной фильтр, первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, первый фильтр суммарной частоты, второй смеситель, первый фильтр промежуточной частоты и первый сумматор, выход которого является первым выходом преобразователя частоты, при этом к выходу первого смесителя последовательно подключены второй фильтр промежуточной частоты и первый фазовращатель на +90°, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, к выходу гетеродина последовательно подключены умножитель частоты на два и второй фазовращатель на +90°, выход которого соединен со вторым входом второго смесителя, отличается от ближайшего аналога тем, что он снабжен вторым фильтром суммарной частоты, фазовращателем на -90°, третьим смесителем, третьим фильтром промежуточной частоты и вторым сумматором, причем к выходу первого смесителя последовательно подключены второй фильтр суммарной частоты, третий смеситель, второй вход которого через фазовращатель на -90° соединен с выходом умножителя частоты на два, третий фильтр промежуточной частоты и второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого фазовращателя на +90°, а выход является вторым выходом преобразователя частоты.
Структурная схема предлагаемого преобразователя частоты представлена на фиг. 1. Частотные диаграммы, поясняющие образование зеркального канала приема при верхней и нижней настройке гетеродина, изображены на фиг. 2 и 3.
Преобразователь частоты с использованием зеркального канала содержит последовательно включенные входной фильтр 1, первый смеситель 2, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 8, первый фильтр 3 суммарной частоты, второй смеситель 4, первый фильтр 5 промежуточной частоты и первый сумматор 11, выход которого является первым выходом преобразователя частоты. К выходу первого смесителя 2 последовательно подключены второй фильтр 6 промежуточной частоты и первый фазовращатель 7 на +90°, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора 11.К выходу гетеродина 8 последовательно подключены умножитель 9 частоты на два и второй фазовращатель 10 на +90°, выход которого соединен со вторым входом второго смесителя 4. К выходу первого смесителя 2 последовательно подключены второй фильтр 12 суммарной частоты, третий смеситель 14, второй вход которого через фазовращатель 13 на -90° соединен с выходом умножителя 9 частоты на два, третий фильтр 15 промежуточной частоты и второй сумматор 16, второй вход которого соединен с выходом первого фазовращателя 7 на +90°, а выход является вторым выходом преобразователя частоты.
Устройство работает следующим образом.
Если сигнал принимается по основному каналу на частоте ωc (фиг. 2)
, 
,
то он через входной фильтр 1 поступает на первый вход первого смесителя 2, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 8
.
На выходе первого смесителя 2 образуются напряжения комбинационных частот. Фильтрами 3, 6 и 12 выделяются напряжения суммарной и разностной (промежуточной) частот соответственно:
,
,
, 0≤t≤Tc,
где 
;
ωпр=ωг-ωс - промежуточная (разностная) частота;
ϕпр1=ϕг-ϕс.
Напряжение uпр1(t) с выхода первого фильтра 3 суммарной частоты поступает на первый вход второго смесителя 4. Напряжение uг(t) гетеродина 8 поступает на вход умножителя 9 на два, на выходе которого образуется напряжение
,
где Uг1=2Uг,
которое поступает на входы фазовращателей 10 на +90° и 13 на -90°, на выходах которых образуются следующие напряжения соответственно:
,
.
Напряжение uг2(t) с выхода фазовращателя 10 на +90° поступает на второй вход второго смесителя 4. На выходе смесителя 4 образуются напряжения комбинационных частот. Фильтром 5 промежуточной частоты выделяется напряжение промежуточной (разностной) частоты
,
где 
;
ωпр=ωг-ωс - промежуточная (разностная) частота;
ϕпр1=ϕг-ϕс,
которое поступает на первый вход первого сумматора 11.
Напряжение uпр2(t) с выхода второго фильтра 6 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 7 на +90°, на выходе которого образуется напряжение
.
Это напряжение поступает на второй вход первого сумматора 11, на выходе которого образуется суммарное напряжение
, 0≤t≤Tc,
где 
,
которое поступает на первый выход преобразователя частоты для дальнейшей обработки.
Напряжение uпр3(t) с выхода второго фильтра суммарной частоты поступает на первый вход третьего смесителя 14, на второй вход которого подается напряжение uг3(t) с выхода фазовращателя 13 на -90°. На выходе третьего смесителя 14 образуются напряжения комбинационных частот. Фильтром 15 промежуточной частоты выделяется напряжение
,
где 
,
которое поступает на второй вход второго сумматора 16. На первый вход последнего подается напряжение uпр5(t) с выхода фазовращателя 7 на +90°. На выходе второго сумматора 16 указанные напряжения компенсируются.
Если сигнал принимается по зеркальному каналу на частоте ωз (фиг. 2)
, 0≤t≤T3,
то он через выходной фильтр 1 поступает на первый вход первого смесителя 2, на второй вход которого подается напряжение uг(t) гетеродина 8. Фильтрами 3, 6 и 12 в этом случае выделяются следующие напряжения:
,
,
, 0≤t≤T3,
где 
;
ωпр=ωз-ωг - промежуточная (разностная) частота;
ϕпр2=ϕз-ϕг.
Напряжение uпр7(t) с выхода первого фильтра 3 суммарной частоты поступает на первый вход второго смесителя 4, на второй вход которого подается напряжение uг2(t) с выхода фазовращателя 10 на +90°. На выходе смесителя 4 образуются напряжения комбинационных частот. Фильтром 5 промежуточной частоты выделяется напряжение промежуточной (разностной) частоты
,
которое поступает на первый вход первого сумматора 11, на второй вход которого подается напряжение
;
с выхода фазовращателя 7 на +90°. На выходе первого сумматора 11 указанные напряжения компенсируются.
Напряжение uпр9(t) с выхода фильтра 12 суммарной частоты поступает на первый вход третьего смесителя 14, на второй вход которого подается напряжение uг3(t) с выхода фазовращателя 13 на -90°. На выходе третьего смесителя 14 образуются напряжения комбинационных частот. Фильтром 15 промежуточной частоты выделяется напряжение промежуточной частоты
,
которое подается на второй вход второго сумматора 16. На выходе последнего образуется суммарное напряжение
, 0≤t≤Tз,
где 
,
которое поступает на второй выход преобразователя частоты для дальнейшей обработки.
Описанная выше работа преобразователя частоты соответствует верхней настройке гетеродина, когда ωг>ωс (фиг. 2). При нижней настройке гетеродина, когда ωг<ωс (фиг. 3), все рассуждения остаются справедливыми.
Для правильной работы сумматоров 11 и 16 необходимо выполнить амплитудное условие компенсации, что достигается соответствующим выбором коэффициентов передачи блоков преобразователя частоты.
Таким образом, предлагаемый преобразователь частоты по сравнению с прототипом обеспечивает расширение диапазона рабочих частот без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина. Это достигается за счет использования зеркального канала приема. При этом имеет такое же значение, что и коэффициент преобразования Кпр основного канала приема, т.е. указанные каналы являются равнозначными.
Преобразователь частоты с использованием зеркального канала, содержащий последовательно включенные входной фильтр, первый смеситель, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, первый фильтр суммарной частоты, второй смеситель, первый фильтр промежуточной частоты и первый сумматор, выход которого является первым выходом преобразователя частоты, при этом к выходу первого смесителя последовательно подключены второй фильтр промежуточной частоты и первый фазовращатель на +90°, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора, к выходу гетеродина последовательно подключены умножитель частоты на два и второй фазовращатель на +90°, выход которого соединен со вторым входом второго смесителя, отличающийся тем, что он снабжен вторым фильтром суммарной частоты, фазовращателем на -90°, третьим смесителем, третьим фильтром промежуточной частоты и вторым сумматором, причем к выходу первого смесителя последовательно подключены второй фильтр суммарной частоты, третий смеситель, второй вход которого через фазовращатель на -90° соединен с выходом умножителя частоты на два, третий фильтр промежуточной частоты и второй сумматор, второй вход которого соединен с выходом первого фазовращателя на +90°, а выход является вторым выходом преобразователя частоты.
