9.1.2. Диодные преобразователи частоты

В

Рис. 9.3

Рис. 9.4

простейшем небалансном ПЧ используется всего один диод. Упрощенная схема такого устройства изображена на рис. 9.3. Здесь V1 – источник преобразуемого сигнала, V2 – источник опорного (гетеродинного) сигнала, Т1 и Т2 – разделительные трансформаторы, D1 – диод, R1 – сопротивление нагрузки. Диодный ключ открывается напряжением источника V2 (предполагается, что оно имеет вид двуполярного меандра), и преобразуемый сигнал проходит в нагрузку в течение половины периода меандра. Очевидно, что параметры этого преобразователя такие же, как у одноключевого. Однако у данного устройства есть один существенный недостаток: так как через диод и обмотки трансформатора течет ток, вызванный опорным сигналом, этот сигнал присутствует на нагрузке R1. Данный недостаток отсутствует в двухдиодном «однобалансном» преобразователе, (рис. 9.4). В этой схеме оба диода подключены к противоположным выводам дифференциальных обмоток трансформаторов Т1 и Т2. Они одновременно открываются положительным напряжением опорного генератора V2. Токи, вызванные этим напряжением, текут в половинках дифференциальной обмотки Т1 в противоположные стороны, уравновешивая друг друга.

Рис. 9.6

Рис. 9.5

Если параметры диодов одинаковы и обмотка симметрична, то на нагрузке напряжение опорного сигнала будет отсутствовать. Токи преобразуемого сигнала в половинках обмотки текут в одну и ту же сторону (ввиду противофазности сигналов на концах дифференциальной обмотки Т1) и суммируются. Существует другой вариант однобалансного ПЧ (рис. 9.5). Здесь диоды включены встречно и открываются опорным двуполярным напряжением поочередно (D1 открывается при положительном периоде опорного сигнала, D2 – при отрицательном). Токи сигнала протекают через первичную обмотку трансформатора Т2 по очереди в разных направлениях, что приводит к подавлению преобразуемого сигнала на нагрузке и уменьшает потери преобразования, так как сигнал проходит к нагрузке все время. Токи, вызванные опорным сигналом в первичной обмотке Т2, текут в одном и том же направлении, в результате чего сигнал всегда присутствует на нагрузке. Это существенный недостаток, так как данный сигнал так как данный сигнал достаточно велик. Указанный недостаток отсутствует в четырехдиодном двухбалансном преобразователе (рис. 9.6). По своим параметрам этот преобразователь полностью эквивалентен ключевому двухбалансному ПЧ, рассмотренному ранее. Подавление опорного сигнала обеспечивается теми же средствами, что и у преобразователя на рис. 9.4. Подавление преобразуемого сигнала обеспечивается инверсией (изменением знака с положительного на отрицательный) коэффициента передачи за счет диодов D3 и D4, которые открываются во время отрицательного перепада опорного напряжения и ток в первичной обмотке трансформатора Т2 меняет направление. Следует отметить, что в схеме на рис. 9.6 четыре диода соединены в кольцо, поэтому ее часто называют «кольцевым ПЧ».