Балансный смеситель

Балансный смеситель приемника предназначен для преобразования принятого СВЧ-сигнала в напряжение промежуточной частоты 30МГц.

В смесителе Э8, ДЗ, Д4 применены высокочастотные диоды типа Д405Б. Нагрузкой смесителя являются элементы входных цепей предварительного усилителя промежуточной частоты (ПУПЧ).

Выбор балансной схемы смесителя дает возможность подавить шумы гетеродина (см. рис. 2.11.).

Используемая в качестве гетеродина ЛОВ создает колебания с широким спектром частот. Из них те, для которых наиболее полно выполняются условия самовозбуждения, составляют основную часть выходной мощности.

В пределах этого спектра также имеются колебания с частотами fг±fпр. Взаимодействуя с колебаниями основной частоты fг, они образуют в нагрузке смесителя напряжение шумовой промежуточной частоты.

Это напряжение усиливается и в конечном итоге на экране ЭЛТ просматривается в виде светлого фона, ухудшающего видимость полезных ориентиров. Балансный смеситель подавляет эти шумовые напряжения.

Физика выделения полезного сигнала

На один вход смесителя УПЧ подаются колебания с частотой сигнала, а на второй — колебания с частотой гетеродина. В силу свойств ЩМ и те и другие колебания распределяются на оба диода смесителя. В этом случае на кристаллах появятся суммарные напряжения, огибающие которых имеют промежуточную частоту.

Следует обратить внимание на то, что в силу свойств щелевого моста складываемые напряжения имеют фазовые сдвиги друг относительно друга, причем на аноде кристалла Д4 опережает напряжение с большей частотой колебаний (гетеродина), а на аноде кристалла Д3— с меньшей частотой (сигнала), что обусловливает фазовый сдвиг между огибающими суммарных напряжений на 180⁰ .

В данном случае составляющие токов кристаллов так же, как и огибающие суммарных напряжений на анодах кристаллов, будут противофазны.

При этом ток кристалла ДЗ проходит по цепи: катод, обмотку трансформатора Ll (сверху вниз), конденсатор C1, корпус, волновод, анод кристалла Д3.

Ток кристалла Д4 проходит по цепи: — анод (учитывается противофазность тока), обмотку трансформатора L1 (сверху вниз), конденсаторы C1, С7, катод кристалла Д4. Так как токи кристаллов проходят через обмотку трансформатора L1 в одном направлении, их магнитные потоки складываются, и во вторичной обмотке появляется полезное напряжение промежуточной частоты, которое подается на сетку первой лампы ПУПЧ. В данном случае (так как на анодах кристаллов фазы огибающих противоположны) кристаллы не шунтируют обмотки трансформатора.

Автоматическое выравнивание чувствительности кристаллов

Условием подавления шумов гетеродина является равенство токов кристаллов, так как только при этом условии шумовой магнитный поток первичной обмотки трансформатора L1 обращается в нуль.

Токи кристаллов оказываются равными при одинаковой чувствительности кристаллов и одинаковых входных сопротивлениях волноводных секций смесителя.Это обеспечивает правильность деления энергии между верхним и нижним волноводами. Последнее условие обеспечивается на заводе с помощью винта настройки щелевого моста.

Чувствительность кристаллов, вследствие старения или ухудшения параметров в результате перегрузок, изменяется в процессе эксплуатации.

В схеме предусмотрен резистор балансировки R1, расположенный в схеме ПУПЧ, с помощью которого происходит автоматическое выравнивание чувствительности кристаллов.

По постоянным составляющим токов кристаллы включены последовательно.

Как видно из рис. 2.11, а, основной ток кристалла Д4 проходит по цепи: катод кристалла Д4, резистор R2, корпус, кристалл Д3, анод кристалла Д4.

Лишь небольшая часть тока проходит по параллельной цепи через резистор R1 и создает на нем падение напряжения. Такая же часть тока кристалла Д3 проходит через резистор R1 в противоположном направлении.

Если чувствительность кристаллов одинакова, то общее падение напряжения на резисторе R1 равно нулю.

Предположим, что чувствительность кристалла Д3 ухудшилась. Это значит, что уменьшилась крутизна характеристики, а следовательно, и постоянная составляющая тока кристалла. В этом случае на резисторе балансировки R1 появится результирующее падение напряжения, совпадающее по направлению с током кристалла Д4 («плюс» внизу), которое «плюсом» будет действовать на анод кристалла Д3, т. е. кристалла с худшей чувствительностью, а «минусом»— к его катоду. Под действием этого напряжения рабочая точка на характеристике кристалла Д3 переместится в область сбольшей крутизной. Таким образом, происходит автоматическое выравнивание чувствительности кристаллов.

Если ухудшится чувствительность кристалла Д4, то на резисторе R1 появится результирующее падение напряжения с противоположной полярностью, и рабочая точка на характеристике этого кристалла переместится в область большей крутизны.

Измерение токов кристаллов

Постоянные составляющие токов кристаллов возникают под действием энергии гетеродина. Мощность колебаний гетеродина, поступающих в смеситель, составляет около 1 мВт (10^-3 Вт). Мощность колебаний сигнала (при слабых сигналах) равна Pc=10^-13 Вт, т. е. 10¹⁰ раз меньше мощности гетеродина.

Из приведенного сравнения видно, что мощность принимаемого сигнала ничтожно мала по сравнению с мощностью колебаний гетеродина, поэтому величина токов кристаллов не зависит от того, существует принимаемый сигнал или нет. Токи обоих кристаллов проходят через резистор R2 и создают на нем падение напряжения, которое через фильтр передается в пульт контроля ГР 11 (если он присоединен к PЛС) и попадает на прибор «Контроль».

Величина токов кристаллов должна лежать в пределах 1,3+0,7 мА.