Диодные преобразователи частоты.

На длинах волн менее 30см нелинейным смесительным элементом преобразователей частоты служат полупроводниковые диоды. Используется большое разнообразие схем диодных преобразователей частоты с различными конструктивными особенностями. На волнах более 8см смесительные диоды используются совместно с коаксиальными длинными линиями, представляющие собой резонансные системы. На волнах короче 8см диоды размещаются в объёмных резонаторах, представляющих собой, как правило, систему прямоугольных волноводов. Однако, несмотря на разнообразие конструкций преобразователей частоты принцип их работы одинаков. По числу смесительных диодов и способу их включения преобразователи делятся на простые (с одним диодом) и сложные.

Для всех простых диодных преобразователей частоты справедлива следующая упрощенная схема.

Рис.

Последовательно со смесительным диодом включены контур частоты сигнала, нагрузка по промежуточной частоте и элемент связи с генератором. Таким образом, последовательно к диоду подведены , и . Все составляющие тока смесителя протекают через входной контур, что свидетельствует об обратном преобразовании в диодном преобразователе частоты. В связи с тем, что крутизна ВАХ диода равна его внутренней проводимости

внутренние параметры прямого и обратного преобразования равны между собой.

, а уравнение прямого и обратного преобразования примут вид.

На основание этих уравнений общая эквивалентная схема для диодного преобразователя частоты примет вид линейного симметричного четырёхполюсника, работающего на внешнюю нагрузку.

Рис.

Поскольку , генератор тока в этой схеме отсутствует, что делает четырёхполюсник пассивным с коэффициентом передачи меньше 1 (единицы). В связи с равенством внутренних параметров прямого и обратного преобразования определим параметры прямого преобразования. При линейно-ломаной аппроксимации

крутизна преобразования и внутренняя проводимость представляют собой соответствующие коэффициенты ряда Фурье. В соответствии функции S(t) и G (t), отражающие закон изменения крутизна и внутренней проводимости диода одинаковы и представляют собой периодическую последовательность прямоугольных импульсов с амплитудой S и длительностью, определяемой углом отсечки напряжения гетеродина.

Рис.

При отсутствии постоянного напряжения смещения, а оно увеличивает собственные шумы диода, угол отсечки . При простом преобразовании (К=1)

В результате интегрирования получаем

_{Таким образом при К=1 и}

Где - внутренний коэффициент усиления

Исходя из внутренних параметров с помощью представленной эквивалентной схемы внешние параметры преобразователя

Максимальная мощность в нагрузке будет при её согласовании с четырёхполюсником. Исходя из того, что проводимость четырёхполюсника:

,а при согласовании оптимальный коэффициент преобразования будет

Этим выражением определяется коэффициентом передачи по напряжению. В диодных преобразователях чаще используют коэффициент передачи по мощности