Подвійний балансовий рівнобіжний перетворювач частоти

Винахід відноситься до радіотехніки і може бути застосований в різних пристроях як: змішувачі супергетеродинних приймачів, AM модуляторів, демодуляторів і ін., а також у телефони в багатоканальних системах передачі. Ціль винаходу - одержання перетворювача частоти, що має високий коефіцієнт перетворення (Кпр) навіть при відносно великих вхідних напруга х, з високою перешкодостійкістю. Складовою частиною винаходу є загальновідомий по багатьох літературних і довідкових джерелах балансовий перетворювач, наприклад: Н.В. Бобрів, Г.В. Максимов, В.И. Мічурін, Д.П. Миколаїв "Розрахунок радіоприймачів" М., Воениздат, 1971 496 стор. на стор. 254-259 параграф №7.4. "Розрахунок кристалічних перетворювачів частоти". і ін. джерела. Подвійний балансовий рівнобіжний перетворювач частоти (ПБРПЧ) складається з двох особливим чином включених балансових перетворювачів частоти (БПЧ), що працюють на своє навантаження, строго в протифазі. Результат роботи обох БПЧ виділяється вихідним коливальним контуром (див. креслення.). Об'єднання двох БПЧ подібним чином здобуває якісні відмінності: значно збільшує К пр пристрою, що доводиться тим, що перетворення частоти в ПБРПЧ відбувається майже безупинно за винятком моментів періоду коливань джерела перетворюючого сигналу (ДПС), коли напруга ДПС проходить через нуль, точніше від точки закривання діодів одного БПЧ до точки відкривання діодів іншого БПЧ. Таким чином, на відміну від БПЧ у ПБРПЧ відбувається додавання перетворюваного сигналу не з напівхвилею ДПС, а з цілою хвилею, що забезпечує двотактне перетворення частоти. Крім цього, через те, що всі діоди перетворювача підключені однаково, до вхідного трансформатора, тобто або анодами, або катодами, то перетворення в них відбувається на однаковій ділянці характеристики діодів, що зводить утрати при перетворенні до мінімуму. У проведених іспитах ПБРПЧ у порівнянні з кільцевим перетворювачем показав значне покращення технічних характеристик. Так ПБРПЧ стійко працює до відносно високих напруг сигналу, що перетворюється, більше одного вольта, обмежене зменшення Кпр і напруги ДПС. Можна також відзначити високу перешкодостійкість, обумовлену тим, що перешкода, як і вхідний сигнал ,що перетворюється, великої амплітуди не призводить до порушення в роботі ПБРПЧ, а також перетворюється за частотою. Опис конструкції ПБРПЧ: Перетворювач складається з чотирьох діодів 1,2,3,4, двох трансформаторів 5 ,6. Трансформатори 5, 6 - вхідні, 5 використовується для подачі вхідного (що перетворюється) сигналу. 6 використовується для подачі перетвірного сигналу ДПС на діоди. 7 - вихідний коливальний контур (див. креслення). Перелік фігур креслення: 1,2,3,4 - діоді ;5,6 - вхідні трансформатори ;7 - вихідний коливальний контур ;10 ємність коливального контуру; 11,13 - кінці обмотки трансформатора 5; 12 - середня точка трансформатора 5; 20,22 - кінці обмотки трансформатора 6; 21 - середня точка трансформатора 6 ;14,16 та 17,19 - кінці обмоток (котушок зв'язку) вихідного коливального контур у 7; 15,18 - середні точки обмоток (котушок зв'язку) вихідного коливального контуру 7; 23,24 - кінці вихідної обмотки трансформатора 7; 8 - джерело перетворюваного сигналу; 9 - джерело перетворюючого сигналу (ДПС). Вимоги до елементів: діоди 1, 2, 3 ,4 повинні бажано мати близькі параметри. Дані трансформаторів: 5: всі три обмотки намотані симетрично. 6: обмотки 20-21 та 21-22 намотані симетрично. Обмотка, яка підключена до ДПС, намотана окремо. 7: обмотки (котушки зв'язку) 14-15 ,15-16 та 17-18 ,18-19 намотані симетрично, вихідна обмотка 23-24 намотана окремо. Кількість витків трансформаторів та індуктивності сердечників трансформаторів залежить від діапазону робочих частот перетворювача. Решта вимог східні з вимогами до створення подібних пристроїв. ПБРПЧ складається з двох БПЧ. Перший БПЧ має загальний з другим трансформатор 5. Діоди 1 та 3 першого БПЧ підключені до кінців 11 та 13 обмотки трансформатора 5, іншими кінцями діоди підключені до кінців 14 та 16 першої обмотки (котушки зв'язку) коливального контуру 7. Діоди другого БПЧ 2 та 4 також підключені до кінців 11 та 13 трансформатора 5, іншими кінцями діоди підключені до кінців 17 та 19 другої обмотки (котушки зв'язку) коливального контуру 7. Коливальний контур 7 утворений індуктивністю обмотки з кінцями 23 та 24 та ємністю 10. До середньої точки 15 обмотки (котушки зв'язку) 14-16 та до середньої точки 18 обмотки (котушки зв'язку) 17-19 коливального контуру 7 приєднані кінці 20 та 22 обмотки трансформатора 6, який підключений до ДПС. Середні точки 21 трансформатора 6 та 12 трансформатора 5 з'єднаний. Напрям усі х чотирьох діодів може бути змінене на зворотне. Через обмотку 11-13 трансформатора 5 постійно подається сигнал, що перетворюється. Діоди 1 та 3 відкриваються ДПС, коли в обмотці 20-21 трансформатора 6 струм тече у напрямку від виводу 21 до виводу 20 (при загальноприйнятому: рух електронів від "+" до "-"). З вхідного трансформатора 5 через відкриті діоди на обмотку (котушку зв'язку) 14-16 коливального контуру 7 проходить сигнал, що перетворюється. Діоди 2 та 4 в цей час закриті напругою обмотки 21-22 трансформатора 6 тому що на виводі 22 -"+", на виводі 21 -"-". Проходження сигналу, що перетворюється, через закриті діоди 2 та 4 не відбувається. Діоди 1 та 3 закриваються ДПС коли на виводах обмотки 20-21 трансформатора 6 напруга на виводі 20 -"+", на виводі 21 "-". В цьому випадку проходження сигналу, що перетворюється, через діоди 1 та 3 з трансформатора 5 на обмотку (котушк у зв'язку) 14-16 коливального контур у 7 не відбувається. Діоди 2 та 4 в цей час відкриті струмом ДПС: в обмотці 21-22 трансформатора 6 струм тече від виводу 21 до виводу 22. Через відкриті діоди з вхідного трансформатора 5 на обмотку (котушку зв'язку) 17-19 коливального контуру 7 проходить сигнал, що перетворюється. Під час роботи ДПС відкриває діоди 1,3, закриває 2, 4, потім навпаки відкриває 2 ,4 ,закриває 1,3. Результати роботи обох БПЧ на обмотках (котушках зв'язку) 14-16 та 17-19 складаються в магнітному сердечнику та виділяються вихідним коливальним контуром 7. Технічні характеристики ПБРПЧ Вхідний опір низький............................................................................десятки Ом Вихідний опір великий...............................................................десятки тисяч Ом Вхідна напруга ДПС на кінцях обмотки 20-22 трансформатора 6..................................від 0,6 Вольт до1,3 Вольт Вхідна напруга сигналу, що перетворюється, обмеженого шумами діодів (1,2 децибел)..від ~ 0,0000001 Вольт до 1,0 Вольт Коефіцієнт перетворювання Кпр по потужності........менший або дорівнює 0,8 Коефіцієнт перетворювання при величині вхідного перетворюваного сигналу (Uвx) рівному 1 Вольт по потужності...................................менший або дорівнює 0,4 Випробувана верхня частота (через відсутність більш високочастотних сердечників трансформаторів).........................................................................150 мільйона Герц Напруга сигналу з частотою, на яку набудований коливальний контур 7, подана на вхід ПБРПЧ на виході відсутній. Випромінювання ДПС скрізь ПБРПЧ на вхід та ви хід практично відсутній. ПБРПЧ усебічно випробуваний та стійко працює як перетворювач частот у все хвильовому приймачеві в діапазоні 0,15-20 мільйона Герц та у УКХ приймачеві в діапазоні 63-73 мільйона Герц, та в діапазоні 88-110 мільйона Герц.