Преобразователь частоты с использованием зеркального канала

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 ω_c (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≤T_c,

где ;

ω_пр=ω_г-ω_с - промежуточная (разностная) частота;

ϕ_пр1=ϕ_г-ϕ_с.

Напряжение u_пр1(t) с выхода первого фильтра 3 суммарной частоты поступает на первый вход второго смесителя 4. Напряжение u_г(t) гетеродина 8 поступает на вход умножителя 9 на два, на выходе которого образуется напряжение

,

где U_г1=2U_г,

которое поступает на входы фазовращателей 10 на +90° и 13 на -90°, на выходах которых образуются следующие напряжения соответственно:

,

.

Напряжение u_г2(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 ;

ω_пр=ω_г-ω_с - промежуточная (разностная) частота;

ϕ_пр1=ϕ_г-ϕ_с,

которое поступает на первый вход первого сумматора 11.

Напряжение u_пр2(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≤T_c,

где ,

которое поступает на первый выход преобразователя частоты для дальнейшей обработки.

Напряжение u_пр3(t) с выхода второго фильтра суммарной частоты поступает на первый вход третьего смесителя 14, на второй вход которого подается напряжение u_г3(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 u_пр5(t) с выхода фазовращателя 7 на +90°. На выходе второго сумматора 16 указанные напряжения компенсируются.

Если сигнал принимается по зеркальному каналу на частоте ω_з (фиг. 2)

, 0≤t≤T₃,

то он через выходной фильтр 1 поступает на первый вход первого смесителя 2, на второй вход которого подается напряжение u_г(t) гетеродина 8. Фильтрами 3, 6 и 12 в этом случае выделяются следующие напряжения:

,

,

, 0≤t≤T₃,

где ;

ω_пр=ω_з-ω_г - промежуточная (разностная) частота;

ϕ_пр2=ϕ_з-ϕ_г.

Напряжение u_пр7(t) с выхода первого фильтра 3 суммарной частоты поступает на первый вход второго смесителя 4, на второй вход которого подается напряжение u_г2(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 u_пр9(t) с выхода фильтра 12 суммарной частоты поступает на первый вход третьего смесителя 14, на второй вход которого подается напряжение u_г3(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≤T_з,

где ,

которое поступает на второй выход преобразователя частоты для дальнейшей обработки.

Описанная выше работа преобразователя частоты соответствует верхней настройке гетеродина, когда ω_г>ω_с (фиг. 2). При нижней настройке гетеродина, когда ω_г<ω_с (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 К_пр 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.