CN85105670A - 周波数变换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于把高频信号变换为中频信号的变频仪。本变频仪包括：一个混频部分，用于把高频信号与本振信号进行混频，以便获得一个中频信号；一个放大器，通过高频抑制电路连接到混频器部分，以便作为一个恒流源，为混频部分提供恒定的直流。从而，当本振信号加到控制端时，可抑制混频部分电流的增加。该放大器既可用来放大高频信号，也可用来放大中频信号，或用来同时放大这两种信号。

Description

本发明涉及一种变频仪，可有效地用于调谐器、变频器及诸如此类器件。

在普通变频仪，特别是利用本振信号工作在开关方式的变频器中，流经晶体管元件的主引线的电流，因本振信号的注入突然增加。因此，工作电流的大小，在很大程度上取决于有无本振信号的注入。由此看来，利用恒流来使变频器工作是必不可少的。

因此，为了控制电流的增大，把放大器直接连接到混频器上，这个放大器被作为高频输入信号放大器来使用。这种接线方法见诸于U.ABLASSMEIER著作以及U.ABLASSMEIER等人编写的专著-“电视调谐器用的砷化镓场效应晶体管变频器”，该文发表于IEEETRANSACTIONS    ON    ELECTRON    DEVICES，VOL，ED-27，NO、6，June    1980。

但是，利用这种接线方法，放大器也只能作为高频输入信号放大来使用。另一方面，因为放大器和混频器直接连接，所以，设计这样的装置必须对放大器和混频器之间的阻抗匹配予以特别重视。

本发明的目的，是提供一种能够降低电流损耗和改善变频增益的变频仪，它采用放大器作为恒流电路，当本振信号注入混频器时，可减少电流的损耗。

为了达到上述目的，本发明的变频仪是这样接线的，即从直流的观点看，放大器是通过高频信号抑制电路连接到混频器的高频信号输入端上，这样一来，对于高频信号来说，混频和放大器是彼此分开的，从而抑制了由于本振信号增强而产生的交流工作电流的增大;这个放大器也可作为高频输入信号放大器或中频信号放大器使用。

利用这种接线方法，就可以降低变频仪的电流损耗。采用一个恒流电路放大器，从混频器输出放大了的中频信号，或把放大了的高频信号输入混频器，可以实现恒定电流和降低电流的损耗，同时，还可以改善变频增益，当本发明的变频仪与其它器件连接组成接收机时，可以有效地改善噪声特性，而且不会使混频器的干涉性能严重恶化。同时还有利于把它制成集成电路。

图1是按照本发明的第一个具体装置画成的变频仪电路图，在那里起恒流电路作用的放大器被作为1个晶体管中频输出信号放大器使用。

图2是根据第一个具体装置画成的变频仪电路图，在那里起恒流电路作用的放大器被作为2个晶体管中频输出信号放大器使用。

图3是根据第一个具体装置画成的变频仪电路图，在那里起恒流电路作用的放大器被作为3个晶体中频输出信号放大器使用。

图4是根据本发明的第二个具体装置画成的变频仪的电路图，在那里起恒流电路作用的放大器被作为1个晶体管高频输入信号放大器使用;

图5是根据第二个具体装置画成的变频仪电路图，在那里起恒流电路作用的放大器被作为2个晶体管高频输入信号放大器使用;

图6是根据第二个具体装置画成的变频仪电路图，在那里起恒流电路作用的放大器被作为3个晶体高频输入信号放大器使用;

图7是根据本发明的第三个具体装置画成的变频仪电路图，在那里起恒流电路作用的放大器被作为1个晶体管高频输入信号和中频输出信号放大器使用;

图8是根据第三个具体装置画成的变频仪电路图，在那里起恒流电路作用的电路被作为2个晶体管高频输入信号和中频输出信号放大器使用;

图9根据第三个具体装置画成的变频仪电路图，在那里起恒流电路作用的放大器被作为一个3个晶体管高频输入信号和中频输出信号放大器使用;

图10、11、12和13电路图，给出高频信号抑制电路的其它具体装置;

图14是由3个晶体管组成的非平衡-平衡或平衡-非平衡变频器的具体装置电路图;

图15是由混合电路组成的非平衡-平衡或平衡-非平衡变频器的具体装置电路图;

图16是就本振信号输入而言，直流工作和交流工作期间电流之间关系的特性曲线图;

图17是相应于本振信号输入的输入信号频率与电流的特性曲线图;

图18是变频增益对输入信号频率的特性曲线图;

图19是干涉信号电压对输入信号频率的特性曲线图。

在图1中，混频器5是一个双平衡混频器。在这个混频器中，晶体管8和9各有一主端互相连接，晶体管10和11各有一主端互相连接，晶体管8和10的其它主端互相连接，晶体管8和11的控制端互相连接，晶体管9和10的控制端互相连接。加到本振信号输入端33的本振信号，通过非平衡-平衡变频器4转换成两个平衡信号，这两个平衡信号分别加到晶体管8、11和晶体管9、10的控制端。

另一方面，高频输入信号从高频信号输入端34输入，经隔直流电容器21，进入平衡-非平衡变频器3，在那里高频输入信号被转换为两个平衡信号，它们分别加到晶体管8、10和晶体管9、10各自的主端。借助于加到控制端的本振信号，混频器5间歇地把电流流过各主端，并间歇地使加到各个主端上的高频输入信号得以流通，从而达到混频的目的。结果是，平衡的中频信号分别出现在晶体管8、10和晶体管9、11的另外主端上。这些中频信号由平衡-非平衡变换器2变换为一个非平衡信号，这个非平衡信号经隔直流电容器16从中频信号输出端37输出。

在中频输出端37上出现的中频信号被加到由调谐线39和一个电容器23组成的并联谐振器上。并联谐振器63的谐振频率被调整到中频，这样一来，并联谐振器63便起中频滤波器的作用，通过改变信号注入位置或改变从调谐线39取出信号的位置的方法，中频滤波器63的输入和输出阻抗也就发生变化。在这个具体装置中，一个调谐线和一个电容器用来组成中频滤波器63，不过，任何可以产生谐振的元件都可采用，例如表面声波滤波器、介质滤波器、晶体滤波器。

中频信号通过中频滤器63进入放大器6的输入端35。放大器6的电源端36，经高频信号抑制电路7连接到非平衡-平衡转换器3的非平衡侧端上。因此，流混频器5的全部直流流入这个放大器6，电压加到放大器6中的晶体38的控制端上，以便使直流工作电流流过晶体管38的控制端上，该电流取决于晶体管38和电阻30的电流特性。因此，这一直流相当于混频器部分1的总直流电流。晶体管38的控制端和晶体管38的主端之间的电位差经由电阻30连接到接地端，即从外表上看，偏压是固定的，其实混频器的偏压是一个对应于流经放大器6的总直流电流的电压。换言之，这一总电流主要取决于放大器6电流。

因此，放大器6起恒流源的作用，除非它不是一种大信号放大器、如果本振信号间歇地传送到晶体管8、9、10和11的主电极上，那么由于放大器6起恒流作用，混频器部份1工作在恒流状态，这样一来，工作电流就不会由于本振信号的注入而增加。经由隔直流电容器18加到晶体管38控制端的中频信号，被晶体管38放大，并从晶体管38的一个主端取出，经由扼流圈23连接到电源端。

晶体管38的另一主端经由电容器20将高频接地。中频信号从晶体管38的一个主端取出，通过隔直流电容器19，并从输出端40取出加到下一级电路。

为了防止（从高频信号输入端34经由非平衡-平衡变换器3到混频器5所取得的）高频输入信号和（放大器6的扼流圈23上的）中频信号之间的混合，高频信号抑制电路7连接于平衡-非平衡变换器3和放大器6的电流端36之间。由于高频输入信号和中频信号通过电容14、15和电阻31的大量衰减，所以对于高频来说，平衡-非平衡变换器3和放大器6是彼此隔离的。因而混频部份1和放大器6对于高频信号是彼此无关的，从而只允许直流经电阻31流过混频器部份1和放大器6。电源从电源端31经流圈向混频器部份1供电。混频器部份1中的晶体管8、9、10和11的控制端和放大器6中的晶体管38的控制端的偏压，分别由电源电压通过电阻25、27和29分压供给。这就是说，这些偏压从电阻25和27的连接点通过电阻26加到晶体管8、9、10和11的控制端，从电阻27和29的连接点通过电阻28加到晶体管38的控制端。

要选好偏压，以便使混频器部份的变频损耗尽可能地小，并使放大器的增益和失真特性处于最佳的状态。

如上所述，鉴于本发明提供的这一具体装置，当本振信号馈入混频器部份时，交流工作电流的明显增大可利用起恒流电路作用的放大器予以抑制。而且，由于混频器部分和放大器可共用工作电流，因此可以降低变频仪的总电流损耗，并且可通过放大器放大中频信号来改善变频仪的变换增益。此外，当本发明的变频仪连接到由其它器件组成的接收机时，可以消除噪声特性对下几级的影响，从而降低了接收机的噪声系数。

以本发明的第一具体装置为基础的另一具体装置，用图2加以说明。

在图2中，有关非平衡-平衡变换器3、4和混频器5的详细说明将予以省略，因为它们的结构和工作原理与图1中的相同，中频信号是一种平衡信号，可从混频器5取得，从中频信号输出端54和55上输出。

组成混频器5的各晶体管的一个主端分别通过扼流圈43和44连接到电源端32上。中频信号从中频信号输出端54和55取出，经中频滤波器63分别送到放大器6的输入端41和42。送到输入端41的中频信号，经隔直流电容器45加到晶体管49的控制端。从输入端42注入的中频信号，经隔直流电容器46加到晶体管50的控制端。在这里，中频信号可直接地从中频信号输出端54和55送到输入端41和42。晶体管49和50各有一主端互相连接，并经电阻51接地。晶体管49和50各自的另一主端，分别经扼流圈47和48接到电源端36。

因此，放大器6是一种差动放大器，它由晶体管49和50以及电阻51组成。送到晶体管49和50各自控制电极上的中频信号在那里被放大，并分别出现在晶体管49和50电源端的主端上。因为放大器6的结构是对称的，所以中频信号可以从晶体管49和50的任一主端上取出。

在图2中，中频信号从晶体管50的主端取出，并经隔直流电容器19从输出端40输出。从晶体管49和50其中任何一个取信号并不特别必要，不过，信号可以从这两个晶体管取出，加到下一级，作为平衡信号使用，电源端36经高频信号抑制电路7连接到非平衡-平衡变换器3，以便把流往混频器部份1的电流送到高频信号抑制电路7，使高频信号得以充分衰减，然后再馈送到放大器6。因此，流经晶体管49和50主端上的总电流就是混频器部份1的全部电流。选好晶体管49和50的偏压，就可以使混频器部份1的变换损耗尽可能地降低，并使放大器6的增益和失真特性处于最佳的状态。该偏压从电阻27和29的连接点，经电阻52和53分送到晶体管49和50的控制端。

如上所述，利用这一具体装置，可以不把平衡-非平衡变换器接到混频器部分的输出，而是把混频器部分的输出只经中频滤波器和隔直流电容器接到放大器上，这就有利于把混频器部份和放大器集成在单块半导体基片上。

以本发明的第一具体装置为基础的又一具体装置，用图3予以说明。

在图3中，关于非平衡-平衡变换器3、4和混频器5的详细说明予以省略，因为它们的结构和工作与图1的情况相同。从混频器5取得的中频平衡信号，可从中频信号输出端54和55上取出。

组成混频器5的各个晶体管的一主端，分别经扼流圈43和44连接到电源端32上。中频信号从中频信号输出端54和55取出。经中频滤波器63分别送到放大器6的输入端41和42。送到输入端41的中频信号，经隔直流电容器45加到晶体管49的控制端;送到输入端42的中频信号，经隔直流电容器46加到晶体管50的控制端。在这里，中频信号直接从中频信号输出端54和55分别送到输入端41和42。

晶体管49和50有一主端互相连接，并经晶体管56接地。晶体管56即可以是一种放大型晶体管，也可以是一种衰减型晶体管，晶体管49和50的另一主端，分别经扼流圈47和48连接到电源端36。

因此，放大器6是一种差动放大器，由晶体管49、50和56组成。送到晶体管49和50各自控制端的中频信号在那里被放大，并出现在晶体管49和50的电源端的主端上。由于该放大器的结构是对称的，因此中频信号可从晶体管49和50的任一主端取出。中频信号从输出端40经隔直流电容器19输出。从晶体管49或50得到的中频平衡信号可以加到下一级电路。电源端36经高频信号抑制电路7连接到非平衡-平衡变换器3、以便把流经混频器部份的电流送到高频信号抑制电路7，使高频信号得以充分衰减，然后再馈送到放大器6，因此，流经晶体管49和50主端上的总电流，就是流经晶体管56的电流，或混频器部份1的全部电流。

选好晶体管56的工作电流，就可以使混频器部份1的变换损耗尽可能地降低，并使放大器6的失真特性处于最佳状态。除图2具体装置的特点外，上述特点有利于把混频器部份和放大器集成在一片半导体基片上。

接着将对本发明的第二种具体装置予以说明。

在图4中，混频器5是一种双平衡混频器，其结构是：晶体管8和9各有一主端互相连接，晶体管10和11的另一主端互相连接，晶体管8和10的另一主端互相连接，晶体管9和11的另一主端互相连接;晶体管8和11的控制端互相连接，晶体管9和10的控制端互相连接。送到本振信号输入端33的本振信号，通过非平衡-平衡变换器4变换为两个平衡信号，它们分别加到混频器5的两个互连的控制端。

另一方面，高频输入信号加到放大器6的输入端35，然后经隔直流电容器18，加到放大器6中的晶体管38的控制端。高频输入信号由晶体管38放大，从其主端取出，经扼流圈23连接到电源端36，再经隔直流电容器19加到输出端40。晶体管38的工作电流，取决于经电阻28、30加到控制端的偏压和晶体管38的静态特性。电容器20将高频信号接地。出现在输出端40的高频输入信号，送到混频器部份1的高频信号输入端34，并经隔直流电容器21加到非平衡-平衡变换器3，变换成两个平衡信号，这两个平衡信号被馈送到混频器5。

本振信号和高频信号在混频器5进行混频，从而产生两个平衡的中频信号，这两个的中频信号分别出现在晶体管8和10以及晶体管9和11的主端上，并经平衡-非平衡变换器2和扼流圈24连接到电源端32。

这两个平衡的中频信号通过平衡-非平衡变换器2变换成为一个非平衡信号，这个非平衡信号经隔直流电容器16，加到中频信号输出端37，然后接入下一级。

在这里，放大器6的电源端36，经高频信号抑制电路7连接到平衡-非平衡变换器3，而且流经混频器5的直流电流通过高频信号抑制电路7流入放大器6，高频抑制电路7通过接地电容器14和15使高频信号大大地衰减，控制电压通过电阻31分配到每个晶体管上，按第一种具体装置的情况来确定工作电流值，即混频器的部份1的变换损耗达到最小值，而放大器6的增益和失真特性处于最佳工作状态。偏压由通过电阻25、27和29的电源分压供给，即把电阻25和27的连接点经电阻26接到混频器5中的晶体管8、9、10和11的控制端，把电阻27和29连接点经电阻28接到放大器6中的晶体管38的控制端。

在这一具体装置中，放大器6的输入端40和混频器部份的高频信号输入端34直接连在一起，不过，当它们的阻抗不同时，可以通过匹配电路来连接。

如上所述，根据本发明提供的第二种具体装置，当本振信号注入混频器部份时，交流工作电流的明显增大可利用起恒流电路作用的放大器来消除。而且，因为混频器部份和放大器可以共用同样的工作电流，以及该放大器起混频器部份的预放大器作用，所以改善变频仪的变换增益，以及消除噪声特性的影响，从而降低整个仪器的噪声系数是可能的。

以本发明第二种具体装置为基础的另一种具体装置，用图5予以说明。

在图5中，有关平衡-非平衡和非平衡-平衡变换器2、4，以及混频器5的详细说明将予以省略，因为它们的结构和工作与图4中的一样，高频输入信号加到放大器6的输入端41，再经隔直流电容器45，加到晶体管49的控制端。另一方面，晶体管50的控制端经隔直流电容器46接地。

晶体管49和50的一主端互连，电阻51接于互连点与地之间。晶体管49和50的另一主端分别经扼流圈47和48接到电源端36上。因此，放大器6是一种差动放大器，由晶体管49、50和电阻51组成。从输入端41加到晶体管49的控制端的高频输入信号，以及也相应出现在晶体管50的控制端上的高频输入信号加以放大，并出现在晶体管49和50电源端的每一主端上。出现在晶体管49和50主端上的高频输入信号。是一种平衡信号，分别经隔直流电容器19从输出端57输出，以及经隔直流电容器62从输出端40输出。

电源端36经高频信号抑制电路7，以及电阻58和59分别连接到混频器5中晶体管的另一主端。流经混频器部份1的直流，经高频信号抑制电路7把高频信号充分地衰减后，送到放大器6。因此流经晶体管49和50主端的总电流就是混频器部份1的全部电流。要选好晶体管49和50的偏压，以便使混频器部份1的变换损耗尽可能地小，并使放大器6的增益和失真特性处于最佳状态。偏压从电阻27和29的连接点，经电阻52和53分别加到晶体管49和50的控制端。

如上所述，因为没有任何平衡-非平衡变换器连接到混频器部份的输入端上，而是使混频器部份只经隔直流电容器连接到放大器，所以有利于把混频器部份和该放大器集成在一块半导体基片。

放大器6中的电阻51可用一个晶体管代替。这种改进如图6所示。在图6中，晶体管56的一个主端与控制端连接，再接于晶体管49和50两主端的连接点与地之间。晶体管56既可以是增强型晶体管，也可以是衰减型晶体管。

本发明的第三种具体装置将根据附图予以说明。

在图7中，混频器5是一种双平衡混频器，由晶体管8、9、10和11组成，按上述具体装置说明的同样方法连接。送到本振信号输入端33的本振信号，通过隔直流电容器22，由非平衡-平衡变换器4变换成为两个平衡本振信号。这两个平衡的本振信号分别馈送到晶体管8、11和晶体管9、10的控制端。在晶体管9、11和晶体管8、10的控制端上，分别出现两个平衡的中频信号，它们是由平衡的本振信号，与分别送到晶体管8、9和晶体管10、11的另一主端的平衡的高频信号混频而产生的，如上所述。平衡的中频信号，通过平衡-非平衡变换器2，变换成为中频信号，再经隔直流电容器16和混频器部份1的输出端37，送到输入滤波器64的一个输入端。

另一方面，送到高频信号输入端66的高频输入信号，被馈送到输入滤波器64的另一输入端。高频输入信号和中频信号，在输入滤波器64混合成一个合成信号。

该合成信号被送到放大器6的输入端35，经隔直流电容器18加到晶体管38的控制端上。

该合成信号由晶体管38放大，从晶体管38的主端取出，经振流圈23连接到电源端36，并通过隔直流电容器19从输出端输出。输出的合成信号通过输出滤波器65分成高频信号和中频信号。中频信号通过终端67加到下一级。

另一方面，高频信号加到混频器部份1的高频信号输入端34。然后，高频信号通过隔直流电容器21，送入非平衡变换器3变换成为平衡的高频信号，再加到混频器5。

输入滤波器64是一种人尽旨知的滤波器，它的高频和中频信号的两个输入端彼此充分地绝缘。输出滤波器65也是一种人尽旨知的滤波器，它的高频信号和中频信号的两个输出端彼此充分地绝缘。因此，关于滤波器64和65的具体电路结构的说明在这里予以省略。

如上所述，放大器6同时起高频输入信号放大器和中频信号放大器的作用。

放大器6的电源端36，经高频信号抑制电路7，连接到平衡-非平衡变换器3的一个非平衡的侧端上。因此，流经混频器5的全部直流电流，流过放大器6。电压加到晶体管38的控制端，以便在晶体管38的主端上产生一个直流工作电流，这个工作电流的大小取决于电阻30和晶体管38的电流特性。因此，这个直流电流相当于混频器部份1的全部直流电流。晶体管38的控制端与其主端之间的电位差，通过电阻30接地，亦即从外部看，晶体管38的偏压是固定的。不过，混频器5的偏压是一个随着流经放大器6的总直流变化而变化的电压。换言之，该总直流电流主要取决于放大器6的电流。因此，只要放大器6不是一种大信号放大器，它就起恒流电路的作用。即使本振信号间歇地送到混频器5中的晶体管8、9、10和11的主端，混频部份1也要受恒流放大器6的恒流工作的支配，使工作电流不会由于本振信号的注入而增加。

为了防止加到混频5上的高频输入信号和高频输入信与扼流圈23上中频信号的合成信号之间互相干扰，在非平衡-平衡变换器3和放大器6的电源端36之间，接有高频抑制电路7，使高频输入信号与中频信号的合成信号通过电容器14、15和电阻31得到充分衰减，从而就高频而言，完全从非平衡-平衡变换器3和放大器6中分开。因此，就高频信号而言，混频器部份1和放大器6彼此无关，从而只允许直流电流通过电阻31，流经混频器部份1和放大器6。

电压从电源端32经扼流圈24加到混频器部份1。混频器部份1的晶体管8、9、10和11以及放大器6的晶体管38的偏压，由通过电阻25、27和29的电源电压分压供给。电阻25和27的连接点上的电压经电阻26加到晶体管8、9、10和11的控制端，电阻27和29的连接端上的电压，经电阻28加到晶体管38的控制端。要选好偏压，以便使混频器部份的变换损耗尽可能地小，并使放大器的增益和失真特性处于最佳的状态。

如上所述，根据本发明提供的第三种具体装置，当本振信号注入混频器部份时，交流工作电流的显著增大，可利用起恒流电路作用的放大器予以消除。而且，因为混频器部份和该放大器共用同样的工作电流，所以使整个变频仪的电流损耗得以下降。由于使用同一个放大器来放大高频信号和中频信号，变频仪的变换增益也得到了改善，从而降低了整个变频仪的噪声系数。

以本发明的第三种具体装置为基础的另一具体装置将根据图8在下面予以说明。

在图8中，关于平衡-非平衡和非平衡-平衡变换器2、3、4以及混频器部份1的详细说明将予以省略，因为它们的结构和工作与图7中说明的一样。

送到放大器6的输入端41的高频输入信号，通过隔直流电容器45，进入晶体管49的控制端。放大器6是一种差动放大器，由晶体管49和50组成，晶体管49和50的一个主端互连，并经电阻51接地晶体管49控制端上的高频输入信号被放大，从晶体管49的另一主端取出，经隔直流电容器70从输出端68输出。输出的高频输入信号，通过输入滤波器69除去不必要的频带分量，然后加到混频器部份1的高频输入端34。混频器部份1把高频输入信号与本振信号进混频，如同图7说明的一样，产生一个中频信号，这个信号从中频信号输出端37取出。该中频信号通过中频滤波器63，进入放大器6的输入端42。之后，这个信号经隔直流电容器46，加到晶体管50的控制端，经晶体管50放大，从另一主电极取出，通过隔直流电容器19从输出端40输出。同时，因为放大器6是一种差动放大器，因此由晶体管49放大的高频输入信号，也出现在输出端40上。因此，中频滤波器63被连接到输出端40，以消除高频输入信号，这样一来，只有中频信号从终端71输出到下一级。晶体管49和50的另一主端分别经扼流圈47和48连接到电源端36。

如上所说，放大器6是一种差动放大器，由晶体管49和50以及电阻51组成，在那里晶体管49放大高频输入信号，而晶体管50放大中频信号，不过也可以将它们反接，因为晶体管49和50是对称的。

电源端36经高频信号抑制电路7连接到非平衡-平衡变换器3。流经混频器部份1的电流通过高频信号抑制电路7，使高频信号得到充分的衰减。因此，流经晶体管49和50主端的总电流，就是混频器部份1的全部电流。要选好晶体管49和50的偏压，以便使混频器部份1的变换损耗尽可能的减少，并使放大器6的增益和失真特性处于最佳的状态。偏压从电阻27和29的连接端经电阻52加到晶体管49的控制端;经电阻53加到晶体管50的控制端。

以本发明第三具体装置为基础再一具体装置，将根据图9予以说明。

在图9中，晶体管56接于放大器6中的晶体49和50各自的主端之间，用以代替图8中的电阻51。晶体管56的一主端与其控制端连接。晶体管56既可以是一种增强型晶体管，也可以是一种衰减型晶体管。

因为把晶体管56的控制端和一个主端连接起来，即可利用晶体管56的静态特性构成一个恒流电路，因此工作电流值可通过改变静态特性进行调整。

图10、11、12和13给出本发明的变频仪使用的有关高频信号抑制电路其它具体装置。

图10给出高频信号抑制电路7的结构，在那里，混频器部份1直接与放大器6连接，接地电容器14接于混频器部份1与放大器6的连接点之间。这种结构是一种最简单结构，只利用连接接地电容器14的方法就能衰减高频信号，特别是适用于电路集成。

图11给出高频信号抑制电路7的改进结构，在那里用线圈72代替电阻31。当使用电阻31时，直流电流在电阻31上产生热损耗;当电源电压下降时，加到混频器部份1和放大器6的电压变化范围因电阻31而变窄。用线圈72代替电阻31就可以在很大程度上解决这一问题，电容器14和15是接地电容器。要分别选好线圈72和电容器14和15的电感值和电容值，以便获得能使不必要的频律充分衰减的截止频率。

图12给出高频信号抑制电路7的另一种结构，在那里线圈74和电容器73的并联电路代替了电阻31。线圈74用于通过直流，高频信号抑制电路7的两端通过电容器73和14或通过电容器73和15，把高频信号接地。这种结构特别适用于制成集成电路，这是因为这种结构只有一个信号接地点，电容73的电容量只涉及充分通过所要求的频率分量，在高频频段上，线圈74上的寄生电容可以加以利用。

图13表示用电阻31代替图12中的线圈74的一种结构。电容器14和15都是接地电容器，可以利用其中的任何一电容器。这种结构具有很大的优点，特别是制成集成电路时，制造电阻比制造线圈容易得多。

图14和15给出本发明的变频仪有关非平衡-平衡或平衡-非平衡变换器的另外一些具体装置。

图14表示一种结构，在那里晶体管75和76的一个主端互连，然后接到晶体管95的一个主端上。流经晶体管75和76的总电流，可以随着加到晶体管95的控制端上的直流偏压源80的电压的改变而改变。电压经无源元件79和77（如电阻和扼流圈）加到晶体管75和76的另一主端。为了把平衡信号变换为非平衡信号，把反相平衡信号输入终端83和87，以便把非平衡信号从终端84或终端85取出。为了把非平衡信号变换成平衡信号，把非平衡信号从终端83和87的另一端输入，不送入信号的另一端对高频信号而言是接地的以便把平衡信号从终端84和85取出。晶体管75和76的偏压，从直流偏压源82加到该控制端上，晶体管75和76的控制端通过无源元件78（如线圈或电阻）连接起来因为这个电路能半导体化，所以整个变频仪也能半导体化制成一块集成电路，从而达到小型化。而且由于采取有源元件组成，还可能获得增益。

图15给出采用混合电路的平衡-非平衡或非平衡-平衡变换器的另一种结构，在那里终端84和85给出平衡信号，而终端83给出一个非平衡信号。混合电路的非平衡信号的输入/输出端的另一侧通过电阻86接地。这种结构适用于超高频波段，并有利于组成集成化半导体结构。

由上述说明可以看出，上述给出的每一具体装置都具有这样一种结构，即一个放大器起恒流源的作用而用于混频部份，不过，它与中频放大器和/或高频信号放大器无关。

本发明的作用将予以说明，特别是关于起中频放大器作用的放大器的作用。

图16给出当本振信号功率为10毫瓦分贝时直流工作期间的电流与交流工作期间的电流之间的关系曲线。曲线88表示本发明的第一种具体装置的情况，可以看出对20毫安的直流工作电流来说，交流工作电流的增加2毫安。另一方面，曲线87表示普通变频仪的工作情况，即交流工作电流的增加30毫安。

交流工作的漏极电流对输入信号频率的关系曲线如图17所示，曲线90是当直流工作电流为25毫安时第一种具体装置的情况，给出了交流工作期的电流。在这种情况下，交流工作的最大电流为26.5毫安，仅增加1.5毫安。另一方面，曲线89是普通变频仪中交流工作期间的电流曲线，其直流工作电流为4毫安。在普通变频仪器的情况下，交流工作电流至少增加35毫安。由此可以看出，根据本发明提供的具体装置对减少功耗有很大的作用。

此外，如图18所示，曲线92代表普通变频仪;曲线91代表按本发明提供的具体装置，它具有更高的变换增益-6.5分贝。

如图19所示，曲线93代表示普通变频仪，曲线94代表按本发明提供的具体装置，对于前者而言，交扰调制恶化1%，约6.5分贝。但是，在曲线94的情况下则得到了明显的改善，即在终端为50欧姆的条件下，干扰信号电压为103.5分贝。

Claims (20)

1、一种把高频信号变换为中频信号的变频仪包括：

混频装置，用于把第一主端上的上述高频信号与加到控制端的本振信号进行混频，从而在其第二主端上得到上述中频信号；

放大器，其第一主端经高频信号抑制电路连接到上述混频装置的上述第一主端上，以便为上述混频装置提供恒定直流。

从而，当上述本振信号加到上述控制端时，可抑制上述混频装置电流的增加，亦即当没有信号加到上述控制端时，有一直流注入上述混频装置，而上述放大器起到交流信号放大器的作用，与上述混频装置彼此分开。

2、根据权利要求1所述的变频仪，其特征在于，上述混频装置包括：一个双平衡混频器，用于把加到它的两个控制端上的平衡本振信号，与加到它的两个第一主端上的平衡高频信号进行混频，从而在它的两个第二主端上获得平衡中频信号;第一非平衡-平衡变换器，用于把上述的高频信号变换为上述的平衡的本振信号;以及第二非平衡-平衡变换器，用于把上述的高频信号变换为上述的平衡的高频信号。

3、根据权利要求2所述的变频仪，其特征在于，上述混频装置还包括一个平衡-非平衡变换器，用于把上述平衡的中频信号变换为上述的中频信号。

4、一种用于把高频信号变换为中频信号的变频仪包括：

混频装置，用于把加到它的第一主端的上述高频信号与加到它的控制端的本振信号进行混频，从而获得上述的中频信号;

一个放大器，把它的第一主端经高频信号抑制电路连接到上述混频装置的上述第一主端上，以便为上述混频装置提供一个恒定的直流;

上述放大器放大上述的中频信号，

从而，当上述本振信号加到上述控制端时，可抑制上述混频装置电流的增加，亦即当没有信号加到上述控制端时有一个直流注入上述的混频装置，而上述放大器起交流信号放大器的作用，与上述混频装置彼此分开。

5、根据权利要求4所述的变频仪，其特征在于，上述混频装置包括：一个双平衡混频器，用于把加到它的两个控制端的平衡的本振信号与加到它的两个第一主端的平衡高频信号进行混频，从而在它的第二主端上获得平衡的中频信号;一个第一非平衡-平衡变换器，用于把上述本振信号变换为上述的平衡本振信号;以及一个第二非平衡-平衡变换器，用于把上述高频信号变换为平衡的高频信号。

6、根据权利要求5所述的变频仪，其特征在于，上述混频装置还包括一个平衡-非平衡变换器，用于把上述的平衡的中频信号变换为上述中频信号。

7、根据权利要求4所述的变频仪，其特征在于上述放大器包括一个晶体管，用于放大加到它的控制端上的上述中频信号，以便在它的第一主端上获得一个放大了的中频信号，这第一端连接到上述放大器的上述第一主端。

8、根据权利要求4所述的变频仪，其特征在于，上述放大器是一个差动放大器，用于放大加到它的两个控制端上的上述平衡的中频信号，以便在它的两个第一主端的一端上，获得一个放大了的中频信号，这两个第一主端共同连接到上述放大器的上述第一主端上。

9、一种用于把高频信号变换为中频信号的变频仪包括：

混频装置，用于把加到它的第一主端上的上述高频信号与加到它的控制端上的本振信号进行混频，从而在它的第二主端上获得上述中频信号;

一个放大器，其第一主端经高频信号抑制电路连接到上述混频装置的上述第一主端上，以便为上述混频装置提供恒定直流;

上述放大器放大输入高频信号，以便获得加到上述混频装置的上述第一主端上的上述高频信号;

从而，当上述本振信号加到上述控制端时，可抑制上述混频装置电流的增加，亦即当没有信号加到上述控制端时，有一个直流注入上述混频装置，而上述放大器起交流信号放大器作用，与上述混频装置彼此分开。

10、根据权利要求9所述的变频仪其特征在于，上述的混频装置包括：一个双平衡混频器，用于把加到它的两个控制端上的平衡本振信号与加到它的两个第一主端上的平衡的高频信号进行混频，从而在它的两个第二主端上获得平衡的中频信号;一个第一非平衡-平衡变换器，用于把上述本振信号变换为上述平衡的本振信号;以及一个第二非平衡-平衡变换器，用于把上述高频信号变换为上述平衡的高频信号。

11、根据权利要求10所述的变频仪，其特征在于，上述混频装置还包括一个平衡-非平衡变换器，用于把上述平衡的中频信号变换为上述中频信号。

12、根据权利要求9所述的变频仪，其特征在于，上述放大器包括一个晶体管，用于放大加到它的控制端上的上述输入高频信号，以便获得一个放大了的高频信号，该信号是出现在它的第一主端上的上述高频信号，该第一主端连接到上述放大器的上述第一主端上。

13、根据权利要求9所述的变频仪，其特征在于，上述放大器是一个差动放大器，用于放大加到它的两个控制端的一端上的上述输入高频信号，以便获得一个放大了的高频信号，它是加到上述混频装置的上述第一主端上，而出现在它的两个第一主端的一端上的放大了的高频信号，上述两个第一主端共同连接到上述放大器的上述主端上。

14、一种用于把高频信号变换为中频信号的变频仪包括：

混频装置，用于把加到它的第一主端上的上述高频信号与加到它的控制端上的本振信号进行混频，从而获得上述的中频信号;

一个放大器，其第一主端经高频信号抑制电路连接到上述混频装置的上述第一主端上，以便为上述混频装置提供恒定直流，

上述放大器同时放大输入高频信号和上述中频信号，以便获得一个放大了的中频信号和一个放大了的输入高频信号，后者就是加到上述混频装置的上述第一主端上的上述高频信号，

从而，当上述本振信号加到上述控制端时，可抑制上述混频装置电流的增加，亦即当没有信号加到上述控制端时，有一个直流注入上述的混频装置，而上述放大器起交流信号放大器作用，与上述混频装置彼此分开。

15、根据权利要求14所述的变频仪，其特征在于，上述混频装置包括：一个双平衡混频器，用于把加到它的两个控制端上的平衡的本振信号与加到它的两个第一主端上的平衡的高频信号进行混频，从而在它的两个第二主端上获得平衡的中频信号;一个第一非平衡-平衡变换器，用于把上述本振信号变换为上述的平衡的本振信号;一个第二非平衡-平衡变换器，用于把上述高频信号变换为上述的平衡的高频信号。

16、根据权利要求15所述的变频仪，其特征在于，上述混频装置还包括一个平衡-非平衡变换器，用于把上述平衡的中频信号变换为上述的中频信号。

17、根据权利要求14所述的变频仪，其特征在于，上述放大器由一个晶体管组成，用于放大上述输入高频信号和上述中频信号，这些信号被加到它的控制端，以便在它的第一端上获得上述放大了的输入高频信号和上述放大了的中频信号，该第一端连接到上述放大器的上述第一主端上。

18、根据权利要求17所述的混频仪，还包括一个滤波器，连接到上述放大器的上述第一主端上，用于分离上述放大了的输入高频信号和上述放大了的中频信号。

19、根据权利要求14所述的变频仪，其特征在于，上述放大器是一个差动放大器，用于放大分别加到它的两个控制端上的上述输入高频信号和上述中频信号，以便在它的两个第一主端上，获得上述的放大了的输入高频信号和上述放大了的中频信号，这两个第一端共同连接于上述放大器的上述第一主端上。

20、根据权利要求19所述的变频仪，还包括：一个第一滤波器，连接到上述差动放大器的上述两个第一主端的一端上，用于抑制上述放大了的中频信号，以便只把上述放大了的输入高频信号加到上述混频装置的上述第一主端上;一个第二滤波器，连接到上述差动放大器的上述两个第一主端的另一端上，用于抑制上述放大了的输入高频信号，以便只获得上述放大了的中频信号，来作为上述变频仪的一个输出信号。

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