Транзисторный преобразователь частоты. Анализ преобразования. Транзисторный преобразователь частоты на дифференциальной транзисторной паре.

Используются на волнах вплоть до сантиметровых, строятся по схеме с совмещенным гетеродином. Используется включение с ОЭ и ОБ. Схема с ОЭ обладает лучшими усилительными и шумовыми свойствами. Uг подается в цепь базы, Ку больше, но возрастают и нелинейные искажения.

Смеситель работает в двух режимах – без отсечки Iк (в этом случае нелинейные искажения минимальны) и с отсечкой

Амплитуда сигнала < Uc=10…20мВ

Uc=kT/q=φ _Т

Технические параметры определяются эмпирической связью между режимами усиления

Y_21ПЧ=(0.3…0.5)/Y₂₁

Y_21ПЧ=(0.3…0.5)Y₁₂

g_11(22)ПЧ=(0.3…0.5)g₁₁₍₂₂₎

C_11(22)ПЧ=C₁₁₍₂₂₎

Дифференциальная пара:

Частота меняется с частотой w_г, крутизна транзисторов – тоже по периодическому закону – получается каскад с переменными параметрами. Гармоники и шумы гетеродина компенсируются

29. Особенности преобразования частоты в диапазоне СВЧ. Схемы транзисторных преобразователей частоты. Транзисторные смесители с использованием и поглощением энергии комбинационных частот.

В СВЧ биполярные транзисторы используются до 6 ГГЦ. От 6 до 12 – полевые. В качестве смесительных элементов используются транзисторы Шоттки.

Для улучшения развязки цепи сигнала и гетеродина в качестве смесительных элементов могут использоваться двухзатворные ПТШ. Для смесителей СВЧ-диапазона характерно многократное преобразование частоты с образованием сигнала зеркальной частоты. Возможны следующие механизмы получения сигнала зеркальной частоты:

1) Обратное преобразование частоты с созданием зеркальной частоты

2) Образование зеркальной частоты за счет взаимодействия сигнала со второй гармоникой

3) Обратное и вторичное преобразование с образованием зеркальной частоты

Сопровождается значительными сдвигами частоты вплоть до инверсии Uвх. Для улучшения характеристик используются схемы компенсации/поглощения энергии комбинационных частот, либо схемы с использованием энергией с их предварительной фазовой коррекцией

30. Диодный преобразователь частоты. Анализ преобразования.

Смесительный диод помещается в смесительную камеру (волновод, коаксиал или МПЛ). Под действием Uг в СД изменяется активная составляющая проводимости (т.е меняется крутизна)

В качестве смесительных диодов используются диоды шоттки, точечно-контактные диоды…

Под дейсткиев Uг и Uп на выходе смесительного диода появляются комбинационные токи

F_П=kf_Г-f_С

U_П аналогично U_C прикладывается к смесительному диоду и создает на выходе смесительного диода комбинационные составляющие

kf_Г-f_П=f_С

на ФПЧ

для диодного смесителя Y_21ПЧ= Y_12ПЧ, Y_11ПЧ= Y_22ПЧ

система линейных уравнений для ДПЧ упрощается

Ic=Y_11ПЧU_С+ Y_21ПЧU_С

I1=Y_21ПЧU_С+ Y_11ПЧU_С

31. Диодный преобразователь частоты. Технические параметры диодных преобразователей частоты на различных типах диодов. Влияние шумов гетеродина на коэффициент шума преобразователя частоты.

ДБШ (диод шоттки) вах – сдвинутая вправо экспонента, на выходе – последовательность импульсов при гармоническом входном сигнале

g_i0=g_imaxβ ₀(θ); g₂₁=1/2 g_21k; g₂₁= g_imaxβ ₁(θ)

ДКД ВАХ – экспонента

i=i0(e ^{a U}-1) g_i=di/dU=i₀ a e ^{a U}

проводимость раскладывается в ряд Фурье по функциям Бесселя О_о

g_i(w_гt)=ai₀I₀(x)+2a_i0∑ I_к(х)cos(kw_гt)

x=aU_{г max}

g11(22)= g_i0= ai₀I₀(x) g_21ПЧ=1/2 g₂₁= ai₀I₁(x) K_РС=1/L_C=m_ПЧ²/(1+√ (1-m_ПЧ²))²

m_ПЧ= g_21ПЧ/g_i0

Для учета потерь сигнала в цепях гетеродина вводится параметр «коэффициент потерь», либо «коэффициент передачи по мощности»:

К_РГ=P₂/P₂+P_OTB; L_Г=1/К_РГ

Шумы преобразователя частоты:

За основу берутся дробовые шумы диода, источника сигнала, шумы гетеродина

Для оптимального значения коэффициента шума используется оптимальная связь смесителя и гетеродина:

Кш=P_{0 Ш вых}/К_PP_{0 Ш}=(P_{0 Ш 1}+P_{0 Ш Г})/(К_{P ПЧ} P_{0 Ш})=L_ПЧ(t_д+t_г)= t_ПЧ L_ПЧ

Для большинства типов смесительных диодов оптимальное значение связи СМ и гетеродина лежит в диапазоне 0.1…0.3mА. в приемниках в качестве смесителя используются балансные схемы, компенсирующие шумы гетеродина.

32. Особенности диодного преобразователя частоты диапазона СВЧ.

33. Балансный диодный преобразователь частоты. Технические параметры балансного преобразователя частоты. Компенсация шумов гетеродина.

Плечи синфазны, ток протекает в одном направлении через смесительные диоды. Из-за этого ЭДС шумовых токов в сумме равно 0.

Однотактный выход (для взаимной компенсации шумов):

Тех. Характеристики:

g_вх∑ =2g_вх

g_вых∑ =2g_вых

К_PC∑ =1/4 (√ K_P1+√ K_P1)²

К_PШ=1/4 (√ K_P1-√ K_P1)²

Коэфициент подавления шумов в самом смесителе определяется как:

К_ШБПЧ=(t_д+t_г/δ _ш)/K_PCδ

34. Балансный диодный преобразователь частоты на микрополосковых линиях.

f_п=f_c-f_г

φ _п=φ _c-φ _г

VD1: φ _c, φ _г-π /2;

φ _ПС1=φ _С-φ _Г+π /2;

φ _ПШГ1=φ _Ш1-π /2-φ _Г+π /2= φ _Ш1-φ _Г

VD2: φ _c-π /2, φ _г;

φ _ПС2=φ _С-φ _Г-π /2;

Δ φ _C=φ _ПС1- φ _ПС1=π;

Δ φ _ШПГ=0

35. Перемножители сигналов. Преобразование сигналов во временной и частотной областях.

36 Схемные решения перемножителей сигналов.

Перемножители напряжений осуществляют перемножение сигналов и опорного колебания одинаковой структуры. Речь идет о перемножении сигналов сложной формы. По принципу действия перемножитель близок к преобразователю частоты. Различия в опорном сигнале и в режиме работы смесительного элемента.

U_C=U_Ce^{j(Wc*t+Ψ (t)+ φ c)} U_вых=U_CU_ОПe^j(Wc-Wоп)t

U_ОП=U_ОПe^{j(Wоп*t+φ)} U_ВН=U_СU_ОПe^{j((Wc-Wоп)t- φ c- φ оп)}

Ксм=Δ f/Δ fy=Δ fτ _п

Схемные решения чаще всего строятся по принципу прямого перемножения

i=i0+α (U1+U2)+β (U1+U2)²

U_{1, 2}=U_m1(m2)cos(w₁₍₂₎t)

i0 α U_m1cos(w₁t) β U_m1 U_m2 cos(w₁t- w₂t)

½ β U_m1 α U_m2cos(w₂t) β U_m1 U_m2 cos(w₁t- w₂t)

½ β U_m2 p U_m2cos(2w₂t)

p U_m2cos(2w₂t)

Схема:

Используется квадратичный участок. При равенстве частот перемножение считается скалярным

37) Параметрические усилители. Одноконт. параметрический усилитель Преобр-е энергии в многоконт. пар-кой схеме

См далее

Одноконтурный параметрический усилитель Недостатки: жесткая фазировка, нестабильность

Преобразование энергии в многоконт. парам-кой схеме.