ФОРМИРОВАНИЕ РАЗНОСТНОЙ ЧАСТОТЫ НА ВЫХОДЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ КОМПЕНСАЦИОННОГО ТИПА

Филатов В.И.

доцент кафедры, кандидат технических наук, доцент

ФГБОУВО «РГУП» Центральный филиал

Российская Федерация, г. Воронеж

Аннотация. В статье рассматривается схема преобразователя частоты компенсационного типа, позволяющая исключить из состава выходного напряжения смесителя не только составляющие с частотами сигнала, гетеродина, но и суммарную частоту.

Ключевые слова: преобразователь частоты, кольцевой смеситель, аппроксимация, вольт-амперная характеристика.

 
В современных и телекоммуникационных системах широкое применение находят схемы балансных и кольцевых преобразователей частотных спектров сигналов, что связано с возможностью компенсации части побочных продуктов преобразования [2]. Используемые в системах приема и передачи данных цифровые сигналы предъявляют повышенные требования к полосе пропускания смесительных устройств. Для обеспечения широкополосных свойств можно воспользоваться схемами преобразовательных устройств, например, предложенных в [3].
Рассмотрим структурную схему преобразователя компенсационного типа (рис. 1), которая позволяет исключить из спектрального состава выходного напряжения смесителя не только составляющие с частотами сигнала и гетеродина, но и суммарную частоту.

Рис 1. Преобразователь частоты компенсационного типа.

 
На рисунке приняты следующие обозначения:

ИС – источник напряжения сигнала ;

Г – гетеродин, источник напряжения ;

ФВ1, ФВ2 – фазовращатели;

ПрЧ1, ПрЧ2 – преобразователи частоты;

СУ – суммирующее устройство.

Для упрощения анализа схемы будем считать, что на входы преобразователя воздействуют напряжения сигнала и гетеродина, изменяющиеся по гармоническому закону:

, (1)

, (2)

где приняты следующие обозначения:

и – амплитуда и круговая частота сигнального напряжения;

 и  – амплитуда и круговая частота гетеродинного напряжения.

После прохождения через фазосдвигающие цепи ФВ1 и ФВ2 напряжения от источника сигнала и гетеродина приобретут следующий вид:

, (3)

, (4) где и – коэффициенты передачи, а и – фазовые сдвиги, создаваемые фазовращателями ФВ1 и ФВ2 соответственно.

В качестве преобразователей частоты ПрЧ1 и ПрЧ2 будем использовать кольцевые смесители резистивно-диодного типа, подробно рассмотренные в [3]. Предположим, что вольт-амперные характеристики (ВАХ) нелинейных элементов смесителей идентичны, что нетрудно обеспечить при использовании диодных микросборок, выполненных по интегральным технологиям. Будем считать, что ВАХ частото-преобразующих элементов преобразователей можно аппроксимировать полиномиальным соотношением третьей степени:

, (5)

где – степень аппроксимирующего полинома, – постоянные коэффициенты, значения которых зависят от степени полинома и вида вольт-амперной характеристики нелинейного элемента. Степень полинома выбрана исходя из того, что комбинационные составляющие более высокого порядка будут значительно слабее разностной частоты, а так же их нетрудно исключить из спектра выходного сигнала преобразователя способом фильтрации.

Для описания напряжений на выходах преобразователей ПрЧ1 и ПрЧ2 воспользуемся соотношениями (1) - (5) и учитывая [1], можем определить:

, (6)

, (7)

где – сопротивление нагрузки смесителей ПЧ1 и ПЧ2, – постоянный коэффициент при степени аппроксимирующего полинома .

При обеспечении следующих равенств и можно получить выражения, описывающие выходные напряжения преобразователя в целом

. (8)

Соотношение (8) показывает, что при разработке преобразователя в выходном напряжении компенсирована составляющая с суммарной частотой . Таким образом, на выходе компенсационного преобразователя выделяется сигнал с разностной частотой.

Список литературы:

1. Мовшович М.Е. Полупроводниковые преобразователи частоты / М.Е. Мовшович. – Л. : Энергия, 1974. – 336 с.

2. Проектирование радиопередающих устройств с применением ЭВМ / Под ред. О.В. Алексеева. – М. : Радио и связь, 1987. – 392 с.

3. Филатов В.И. Балансные перемножители резистивно-диодного типа / В.И. Филатов, И.А. Филатов, Н.И. Перепелица // Воронежский гос. техн. ун-т. Воронеж, 1997. 17 с. Деп. в ВИНИТИ РАН 5.06.97, №1808-В97.

Сведения об авторе:

Филатов Владимир Иванович – к.т.н., доцент, Центральный филиал ФГБОУВО «Российский государственный университет правосудия», e-mail: fltv36@mail.ru

FORMATION OF DIFFERENTIAL FREQUENCY AT THE EXIT OF THE CONVERTER OF FREQUENCY OF COMPENSATION TYPE

V.I. Filatov

Abstract. In article the scheme of the converter of frequency of compensation type allowing to exclude from structure of output tension of the mixer not only components with frequencies of a signal, heterodyne but also total frequency is considered.

Keywords: frequency converter, ring mixer, approximation, volt-ampere characteristic.

References:

1. Movshovich M.E. Poluprovodnikovye preobrazovateli chastoty / M.E. Movshovich. – L. : EHnergiya, 1974. – 336 s.

2. Proektirovanie radioperedayushchih ustrojstv s primeneniem EHVM / Pod red. O.V. Alekseeva. – M. : Radio i svyaz', 1987. – 392 s.

3. Filatov V.I. Balansnye peremnozhiteli rezistivno-diodnogo tipa / V.I. Filatov, I.A. Filatov, N.I. Perepelica // Voronezhskij gos. tekhn. un-t. Voronezh, 1997. 17 s. Dep. v VINITI RAN 5.06.97, №1808-V97.