6.4 Диодные пч

Простейший диодный преобразователь состоит из смесителя, включающего один диод VD, цепь автома­тического смещения R_оС_о и фильтра L_к2С_к2 (рис.6.14). При отсутствии постоянного смещения диод работает с углом отсечки .

Рис.6.14

Эквивалентная схема диодного ПЧ представлена на рис.6.15

Рис.6.15

При коротком замыкании на выходе входной ток через диод является функцией напряжения гетеродина и сигнала:

. (6.35)

При выполнении условий входной ток является функцией одной малой переменной. Представим ток в виде ряда Тейлора, ограничившись линейными членами:

где S_o – среднее значение внутренней проводимости диода за период колебания гетеродина, S_mk – амплитуда k-й гармоники отклонения внутренней проводимости диода от среднего значения под действием сигнала гетеродина:

(6.36)

(6.37)

При коротком замыкании на входе выходной ток через диод является функцией напряжения гетеродина и преобразованного сигнала:

. (6.38)

При выполнении условий выходной ток является функцией одной малой переменной. Представим ток в виде ряда Тейлора, ограничившись линейными членами:

Оставляя в выражениях для входного и выходного токов составляющие только с частотами f_c и , получим

(6.39)

(6.40)

Перепишем (6.39) и (6.40) в следующем виде:

(6.41)

(6.42)

где , , т.е. входная и выходная проводимости диодного ПЧ равны, кроме того, равны проводимости прямого и обратного преобразования.

Выражения (6.41) и (6.42) позволяют записать систему уравнений для амплитуд сигналов в следующем виде:

(6.43)

(6.44)

В результате можно анализировать основные параметры диодного ПЧ как обычного линейного четырехполюсника в усилительном режиме.

При больших уровнях сигнала гетеродина возможна линейная аппроксимации вольтамперной характеристики смесительного диода : .

Это позволяет определить внутренние параметры диодного ПЧ следующим образом:

(6.45)

(6.46)

Для диодов, как известно, крутизна представляет собой внутреннюю проводимость. При воздействии напряжения гетеродина кру­тизна диода периодически изменяется с частотой , поэтому при подаче на вход ПЧ напряжения сигнала на выходе появляются составляю­щие с комбинационными частотами . Составляющая создает на выходном контуре напряжение за счет прямого преобразования частоты. Однако поскольку диодный ПЧ взаимное устройство, оказывается приложенным к диоду так же, как и и .

Таким образом, в диодном ПЧ возможно обратное преобразование частоты: . Это крупный недостаток диодных смесителей.

Для уменьшения влияния шумов гетеродина используют смесители с балансной структурой (рис.6.16,а) и двойной балансной структурой (рис.6.16,б).

Рис.6.16

Балансная схема диодного смесителя при сравнимых с однодиодной потерях преобразования обеспечивает: развязку цепей сигнала и гетеро­дина; развязку цепей гетеродина и промежуточной частоты и подавление шумов гетеродина. Двойные балансные структуры дополнительно позволяют: в два раза снизить потери преобразования, обеспечить развязку цепей сигнала и промежуточной частоты.