17. Резистивный и емкостной режимы работы диода в преобразователе частоты.

Резистивный режим диода преобразователя частоты соответствует диапазону напряжений гетеродина преимущественно в области прямого тока. В таком преобразователе применяется диод с малой емкостью. Главную роль в этом режиме диода играет нелинейная зависимость тока диода от напряжения – нелинейная «резистивность». Применяя общую теорию к случаю резистивного режима и пренебрегая емкостя­ми, – из (4.38) получаем параметры Y₁₁ = Y₂₂ = G⁽⁰⁾,

Y₁₂ = Y₂₁ = G_пр. Учитывая пренебрежимо малое влияние емкостного сопротивления в (4.54), найдем модуль резонансного коэффициента передачи напряжения:

K₀^*= – m₁m₂ G_прG_Г/ (G_Э1G_Э2 – G_пр²), (4.55)

где G_Э1 = G_к1 + G⁽⁰⁾ + m₁² G_Г; G_Э2 = G_к2 + G⁽⁰⁾ + m₂²G_Н – эквивалентные резонансные проводимости соответственно входного и выходного контуров.

Из (4.55) видно, что K₀^* зависит от m₁, m₂ и есть оптималь­ные значения этих коэффициентов, при которых значение K₀^* будет максимальным. При исследовании K₀^* на экстремум можно пренебречь собственными резонансными проводимостями контуров, что соответствует реальным схемам.

В сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн часто используют ба­лансные ПЧ, которые способны ослаблять шумы гете­родина. Балансный ПЧ состоит из двух небалансных. Два варианта схем балансных ПЧ приведены на рис.4.29: двухтактное включе­ние фильтра промежуточной частоты – рис. 4.29, а) и «однотактное» – рис.4.29,б). При двухтактном включе­нии фильтра напряжение гетеродина действует на диоды vd₁ и VD₂ с оди­наковой фазой, а напряжение сигнала через трансформатор Tp₁ — с противопо­ложными фазами. Токи промежуточной частоты в цепях диодов – противофазные. В первичной обмотке трансформатора Tp₂ эти токи текут в противоположных направлениях (встречное включение обмоток) и выходное напряжение определяется их суммарным действием. Составляющие токов с ча­стотой гетеродина в половинах обмоток входного и выходного трансформаторов противоположны и взаимно компенсируются, поэтому напряжения гетеродина и шумов гетеродина не проникают во входную и выходную цепи балансного пре­образователя.

а )

Рис.4.29 – Варианты балансных преобразователей частоты

Емкостный режим диода

В емкостном преобразователе применяется элемент с большой нелинейной емкостью (например, варикап) – рис. 4.24, б). Обратным напряжени­ем смещения Е диод закрыт. В этом случае, пренебрегая активными проводимостями, из (4.38) получаем параметры преобразования:Y₁₁=j_CC₀;Y₁₂=j_ПРC_ПР;Y₁₂= j_CC_ПР; Y₂₂ = j_ПРC_0. (4.60)

Согласно (4.46) с учетом (4.60) входная проводимость ПЭ в точках 1—1 (см. рис.9.28) для неинвертирующего ПЧ Y_ВХ = j_CC₀ + _C_ПР  (Y_НЭ + j_ПРC₀). (4.61)

При настройке цепи нагрузки в резонанс на частоту f_ПР= _ПР 2 реактивность выходного контура вместе с реактивностью диода равна нулю, тогда (4.61) имеет вид

Y_ВХ = j_CC₀ + _C_ПР  G_НЭ, (4.62)

где G_НЭ = G_к2 + G_Н – эквивалентная резонансная проводимость выходного кон­тура с нагрузкой.

Рис.4.30 – Эквивалентная схема параметрического преобразователя частоты

Для инвертирующего ПЧ входная проводимость ПЭ из (7.47) с учетом (7.60) при резонансе в выходной цепи определяется выражением

Y_ВХ = j_CC₀ – _C_ПР  G_НЭ. Отсюда видно что инвертирующий ПЧ имеет отрицательную активную составляющую входной проводимости G_НЭ = – _C_ПР  G_НЭ. (7.64)

Это происходит вследствие прямого и обратного инвертирующего преобразова­ний, в результате во входной контур поступают колебания с частотой сигнала в фазе с принятым колебанием, что приводит к регенеративному усилению коле­баний на частоте принимаемого сигнала.