7.5 Балансные преобразователи частоты

В настоящее время, в качестве типовых преобразователей частоты в сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн все чаще используются балансные преобразователи частоты.

Наиболее существенным свойством балансного преобразователя частоты при приеме слабых сигналов является способность в значительной мере подавлять шумы гетеродина. В этом диапазоне волн гетеродин наряду с основным колебанием частоты f_г генерирует также сплошной спектр шумов, форма огибающей которого определяется частотной характеристикой колебательной системы гетеродина.

На рисунке 7.4 показан спектр шумов гетеродина и частоту генерации гетеродина. Частота принимаемого сигнала отстоит от частоты гетеродина на промежуточную частоту. Как видно из представленного графика на частоте сигнала имеется достаточно высокий уровень шумов гетеродина, которые в дальнейшем усиливаются приемным устройством. Наличие шумов гетеродина приводит к ухудшению шумовых свойств приемника. Применение балансных смесителей позволяет значительно снизить уровень шумов, обусловленных гетеродином. Степень подавления шумов от симметрии балансной схемы, чем она выше , тем больше подавление собственных шумов гетеродина.

Кроме того, следует отметить, что дополнительным преимуществом балансных схем преобразователей является высокая степень развязки цепей сигнала и гетеродина (сигнал не попадает в цепь гетеродина и наоборот). Это устраняет взаимозависимость настроек контуров сигнальных и гетеродинных цепей, излучение мощности гетеродина через приемную антенну в приемниках без УВЧ или без невзаимных элементов в СВЧ тракте. При этом резко снижаются требования к мощности гетеродина, т.к. можно реализовать сильную связь гетеродина со смесителем.

Принципиальная схема балансного смесителя приведена на рисунке 7.5.

Рис.7.5 Принципиальная схема балансного смесителя на диоде

Шумы гетеродина поступают на диоды VD1 и VD2 в противофазе, а за тем в противофазе подаются на выходной трансформатор смесителя. Поэтому при высокой симметрии плеч преобразователя шумовой сигнал от гетеродина буде близок к нулевому уровню.

Следует отметить, что возможны и другие схемы построения балансных смесителей.

7.6 Кольцевые преобразователи

Для повышения развязки между цепями сигнала и гетеродина в многоканальных связных системах применяются двойные балансные преобразователи, получившие название кольцевые. За счет этого в многоканальных системах связи устраняются интермодуляционные помехи связанные с проникновением частоты гетеродина во входные цепи других каналов связи. В кольцевых преобразователях практически полностью устраняется прохождения сигнала и колебаний гетеродина в цепи промежуточной частоты.

Здесь используется диодное кольцо с односторонней проводимостью. Подобные преобразователи имеют низкий уровень шумов и большой линейный участок амплитудной характеристики, однако, обладают значительными потерями на преобразовании. Кольцевые преобразователи используются в диапазоне частот до 100 МГц, их широко применяют в профессиональных приемниках дециметрового диапазона.