ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СМЕСИТЕЛЕЙ

В УСТРОЙСТВАХ КОМПЕНСАЦИОННОГО ТИПА

 

Филатов Владимир Иванович

Доцент кафедры правовой информатики, информационного права и естественнонаучных дисциплин, к.т.н., доцент,

 Российский государственный университет правосудия.

Центральный филиал

Россия, г. Воронеж

 

Аннотация. В статье рассматривается возможность  использования широкополосных смесителей при разработке устройств преобразования частотных спектров компенсационного типа.

Ключевые слова: преобразователь частоты, смеситель, устройство компенсационного типа.

В современных системах связи и передачи информации широкое применение находят схемы балансных и кольцевых смесителей, что обусловлено возможностью компенсации части побочных продуктов преобразования [2]. Используемые в системах связи и передачи данных цифровые сигналы обладают широким частотным спектром. Для обработки подобных сигналов необходимо использовать преобразовательные устройства с широкой полосой пропускания, например, предложенных в [3].

Подавление побочных продуктов преобразования фильтровым методом не всегда позволяет реализовать требуемые характеристики смесителей. Большие возможности открывает метод компенсации мешающих частотных составляющих на выходе преобразователя. Использование этого метода позволяет исключить из спектра выходного напряжения не только напряжения с частотой сигнала и гетеродина и их гармоники, но и некоторые комбинационные составляющие.

Для примера рассмотрим структурную схему смесителя компенсационного типа.  Приведенная на рис. 1 схема позволяет исключить из спектрального состава выходного напряжения преобразователя не только составляющие с частотами сигнала и гетеродина, но и разностную 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;

БВ – блок вычитания.

Примем следующие допущения: 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.

Напряжения сигнала и гетеродина после прохождения через фазовращатели ФВ1 и ФВ2 будут описываться выражениями:

,                                                                        (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]. Выбор преобразователей данного типа можно обосновать их достаточными широкополоснвми свойствами. Будем считать, что вольт-амперные характеристики (ВАХ) нелинейных элементов смесителей идентичны, что эти характеристики можно аппроксимировать полиномом 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.

Напряжения на выходах преобразователей ПрЧ1 и ПрЧ2 можно получить, воспользовавшись соотношениями (1) - (5) и, учитывая [1], можем определить:

,                                 (6)

,                (7)

где  – сопротивление нагрузки смесителей ПрЧ1 и ПрЧ2,  – постоянный коэффициент при степени аппроксимирующего полинома .

Если обеспечить равенство коэффициентов передачи смесителей  и фазовых сдвигов  получим выражение, описывающее выходное напряжение преобразователя

.                                  (8)

Таким образом, на выходе преобразователя частоты выделяется сигнал с суммарной частотой . Полученное соотношение так же показывает, что при разработке преобразователей для современных систем связи и передачи данных, можно воспользоваться компенсационной схемой устройства при условии обеспечения  широкополосных свойств таких узлов схемы, как кольцевые смесители ПрЧ1, ПрЧ2 и фазосдвигающие звенья ФВ1, ФВ2.

 

Список использованной 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 – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры правовой информатики, информационного права и естественнонаучных дисциплин, ЦФ ФГБОУВО «РГУП», Россия, г. Воронеж

 

USE OF BROADBAND MIXERS IN DEVICES OF COMPENSATION TYPE

Filatov V.I.

Abstract. In article the possibility of use of broadband mixers when developing conversion facilities of frequency ranges of compensation type is considered.

Keywords: frequency converter, mixer, device of compensation type.

 

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.