RU2630168C1 - Преобразователь частоты - Google Patents
Преобразователь частоты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2630168C1 RU2630168C1 RU2016142968A RU2016142968A RU2630168C1 RU 2630168 C1 RU2630168 C1 RU 2630168C1 RU 2016142968 A RU2016142968 A RU 2016142968A RU 2016142968 A RU2016142968 A RU 2016142968A RU 2630168 C1 RU2630168 C1 RU 2630168C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixer
- input
- output
- frequency converter
- frequency
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
- H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
- H03D7/16—Multiple-frequency-changing
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
- H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
- H03D7/16—Multiple-frequency-changing
- H03D7/161—Multiple-frequency-changing all the frequency changers being connected in cascade
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
- H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
- H03D7/16—Multiple-frequency-changing
- H03D7/161—Multiple-frequency-changing all the frequency changers being connected in cascade
- H03D7/163—Multiple-frequency-changing all the frequency changers being connected in cascade the local oscillations of at least two of the frequency changers being derived from a single oscillator
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03D—DEMODULATION OR TRANSFERENCE OF MODULATION FROM ONE CARRIER TO ANOTHER
- H03D7/00—Transference of modulation from one carrier to another, e.g. frequency-changing
- H03D7/18—Modifications of frequency-changers for eliminating image frequencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Superheterodyne Receivers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для переноса модулированного сигнала с одной несущей на другую частоту и может быть использовано в приемопередающей аппаратуре, в том числе в радиолокационных станциях. Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение одновременного преобразования частоты верх и вниз по диапазону частот, а также улучшение параметра быстродействия. Преобразователь частоты содержит первый канал, включающий первый смеситель, первый блок фильтрации, второй смеситель; первый блок гетеродинов и второй блок гетеродинов. Первый смеситель своими входами соединен с первым входом преобразователя частоты и первым блоком гетеродинов. Выходы первого смесителя соединены со вторым блоком гетеродинов и через первый блок фильтрации - со входом второго смесителя. Выход второго смесителя соединен с первым выходом преобразователя частоты. Устройство содержит второй канал, включающий третий смеситель, второй блок фильтрации, четвертый смеситель. Входы третьего смесителя соединены со вторым блоком гетеродинов и со вторым входом преобразователя частоты. Выход третьего смесителя соединен через второй блок фильтрации со входом четвертого смесителя, другой вход которого соединен с первым блоком гетеродинов. Второй выход четвертого смесителя соединен со вторым выходом преобразователя частоты. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам для преобразования частоты, а именно для переноса модулированного сигнала с одной несущей на другую частоту, и может быть использовано в приемопередающей аппаратуре, в том числе в радиолокационных станциях.
Известен преобразователь частоты из патента US на изобретение №6600906, который содержит первый гетеродин, делитель мощности, первый смеситель, первый полосовой фильтр, второй гетеродин, второй смеситель, второй полосовой фильтр, третий смеситель и фильтр нижних частот (ФНЧ). Первый гетеродин представляет собой источник сигнала фиксированной частоты, сигнал которого поступает через делитель мощности на первый и второй смесители. Второй гетеродин представляет собой источник сигнала переменной частоты. Сигнал с этого источника и сигнал от делителя мощности смешиваются с помощью второго смесителя, и низкочастотная составляющая разности между двумя сигналами фильтруется с помощью полосового фильтра. Затем составляющая суммы двух сигналов после фильтрации поступает в третий смеситель. Входные сигналы смешиваются с сигналами от делителя мощности первым смесителем. Сигнал от первого смесителя через второй полосовой фильтр, посредством которого удаляется нижняя частотная составляющая, поступает в третий смеситель. Сигналы с первого и второго полосовых фильтров смешиваются третьим смесителем, и более высокочастотная составляющая этих сигналов фильтруется с помощью ФНЧ, то есть низкочастотная составляющая разности двух сигналов поступает на выход преобразователя частоты.
Известен также преобразователь частоты, описанный в патенте ЕР на изобретение №1944864 и содержащий полосовой фильтр, первый смеситель, первый гетеродин, первый усилитель, второй смеситель, второй гетеродин, второй усилитель, демодулятор и детектор. Входной сигнал поступает на полосовой фильтр, который формирует полосу частот от Fmin до Fmax. Частоты этой полосы смешиваются первым смесителем с сигналом первого гетеродина, образуя полосу первых промежуточных частот, сигналы которой усиливаются первым усилителем. Второй гетеродин и второй смеситель формируют полосу вторых промежуточных частот, сигналы которой усиливаются вторым усилителем и подаются на вход демодулятора, с выхода которого поступают на детектор.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является преобразователь частоты, известный из патента US 6768902, содержащий первый смеситель, полосовой фильтр, второй смеситель, первый гетеродин, второй гетеродин и схему управления. Первый смеситель преобразовывает частоты входных сигналов с помощью сигнала первого гетеродина и полосового фильтра в сигналы первых промежуточных частот. Второй смеситель и второй гетеродин формируют полосу вторых промежуточных частот. Первый и второй гетеродины стабилизированы соответственно первой и второй петлями фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), управление которыми осуществляется с помощью схемы управления.
Однако все указанные аналоги не обеспечивают двухканального преобразования частоты как вверх, так и вниз выбранного частотного диапазона в составе единого устройства.
Задачей заявляемого изобретения является обеспечение двойного переноса сигнала с одной несущей на другую частоту одновременно вверх и вниз в рамках единого устройства.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что преобразователь частоты, содержащий первый канал, включающий первый смеситель, первый блок фильтрации, второй смеситель, первый блок гетеродинов и второй блок гетеродинов, при этом первый смеситель своими входами соединен с первым входом преобразователя частоты и первым блоком гетеродинов и через первый блок фильтрации - со входом второго смесителя, другой вход которого соединен со вторым блоком гетеродинов, а выход второго смесителя соединен с первым выходом преобразователя частоты, содержит второй канал, включающий третий смеситель, второй блок фильтрации, четвертый смеситель, соединенные так, что входы третьего смесителя соединены со вторым блоком гетеродинов и со вторым входом преобразователя частоты, а выход третьего смесителя соединен через второй блок фильтрации со входом четвертого смесителя, другой вход которого соединен с первым блоком гетеродинов, а второй выход четвертого смесителя соединен со вторым выходом преобразователя частоты.
Заявляется также преобразователь частоты, в котором наряду с вышеописанными признаками первый и второй блок гетеродинов содержат каждый не менее четырех генераторов с фиксированными частотами, находящихся одновременно во включенном состоянии, не менее четырех переключателей, коммутатор и делитель.
Кроме того, заявляется преобразователь частоты, в котором между выходом второго смесителя и первым выходом преобразователя частоты размещен преселектор.
Заявляется также преобразователь частоты, в котором наряду с вышеописанными признаками первый и второй блок фильтрации содержат по два фильтра нижних частот, два полосовых фильтра и усилитель, расположенный между ними.
Кроме того, заявляется преобразователь частоты, в котором второй канал дополнительно содержит фильтр нижних частот, обеспечивающий фильтрацию высших гармоник в спектре выходного сигнала четвертого смесителя.
Заявляется также преобразователь частоты, в котором наряду с вышеописанными признаками первый и второй каналы снабжены аттенюаторами.
Кроме того, заявляется преобразователь частоты, в котором преселектор содержит два поочередно переключаемых канала полосовых фильтров.
Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, а именно обеспечение одновременного преобразования частоты верх и вниз по диапазону частот, а также улучшение параметра быстродействия.
Указанный технический результат достигается благодаря использованию двух каналов двойного преобразования частоты, двух блоков гетеродинов с по крайней мере четырьмя генераторами в каждом и средством управления в виде переключателей и коммутатора для координации всех узлов устройства.
Такое схемотехническое построение позволяет в едином устройстве обеспечить преобразование частоты как вверх, так и вниз в едином частотном диапазоне, используя один набор генераторов, сгруппированный по двум блокам гетеродинов. Применение двух блоков гетеродинов, переключение сигналов которых осуществляется при помощи быстродействующих переключателей и коммутаторов, позволяет снизить время переключения, а следовательно, повысить быстродействие работы устройства.
Кроме того, выполнение двух каналов двойного преобразования частоты в едином корпусе позволяет в целом уменьшить габаритные размеры, что немаловажно при решении проблемы минимизации элементной базы современной радиоэлектронной аппаратуры.
Осуществление заявляемого изобретения поясняется с помощью Фиг. 1, 2, на которых изображены:
на Фиг. 1 - структурная схема преобразователя частоты;
на Фиг. 2 - пример реализации преобразователя частоты.
Позициями 1-18 на Фиг. 1-2 обозначены:
1 - первый смеситель;
2 - первый блок фильтрации;
3 - второй смеситель;
4 - преселектор;
5 - первый блок гетеродинов;
6 - второй блок гетеродинов;
7 - третий смеситель;
8 - второй блок фильтрации;
9 - четвертый смеситель;
10 - первый аттенюатор;
11 - первый фильтр нижних частот;
12 - второй аттенюатор,
Д1, Д2 - делитель,
K1, К2 - коммутатор,
П1-П16 - переключатель,
Г1-Г14 - генератор,
У1, У2 - усилитель,
Ф1, Ф3, Ф6, Ф8 - фильтр нижних частот,
Ф2, Ф4, Ф5, Ф7, Ф9, Ф10 - полосовой фильтр.
Преобразователь частоты в соответствии с Фиг. 1 содержит первый смеситель 1, первый блок фильтрации 2, второй смеситель 3, преселектор 4, первый блок гетеродинов 5, второй блок гетеродинов 6, третий смеситель 7, второй блок фильтрации 8 и четвертый смеситель 9.
Вход первого смесителя 1 соединен с первым входом преобразователя частоты. Другой вход первого смесителя 1 соединен с первым блоком гетеродинов 5. Выход первого смесителя через первый блок фильтрации 2 соединен со входом второго смесителя 3, вход которого соединен со вторым блоком гетеродинов 6. Выход второго смесителя 3 соединен с входом преселектора 4, выход которого подключен к первому выходу преобразователя частоты. Вход третьего смесителя 7 соединен со вторым входом преобразователя частоты. Другой вход третьего смесителя 7 соединен со вторым блоком гетеродинов 6. Выход третьего смесителя 7 соединен через второй блок фильтрации 8 со входом четвертого смесителя 9. Вход четвертого смесителя 9 соединен с первым блоком гетеродинов 5. Выход четвертого смесителя 9 соединен со вторым выходом преобразователя частоты.
В соответствии с Фиг. 2 первый канал преобразователя частоты дополнительно содержит первый аттенюатор 10 так, что высокочастотный вход первого смесителя 1 соединен с первым входом преобразователя частоты через первый аттенюатор 10. Первый блок фильтрации 2 содержит фильтры нижних частот Ф1, Ф3, полосовые фильтры Ф2, Ф4 и усилитель У1, расположенный между фильтрами. Преобразователь частоты во втором канале после четвертого смесителя 9 имеет первый фильтр нижних частот 11, соединенный со вторым аттенюатором 12. Второй блок фильтрации 8 содержит фильтры нижних частот Ф8, Ф6, полосовые фильтры Ф7, Ф5 и усилитель У2, расположенный между фильтрами. Первый блок гетеродинов 5 содержит четыре генератора Г1-Г4 с фиксированными частотами, находящихся одновременно во включенном состоянии, четыре переключателя П1-4, коммутатор К1 и делитель Д1. Второй блок гетеродинов 6 содержит десять генераторов Г5-Г14 с фиксированными частотами, находящихся одновременно во включенном состоянии, десять переключателей П5-14, коммутатор К2 и делитель Д2. Преселектор 4 содержит два поочередно переключаемых переключателями П15-16 канала полосовых фильтров Ф9, Ф10.
Устройство работает следующим образом.
В режиме повышения входной частоты сигнал (0,75-1,25) ГГц поступает на первый вход преобразователя частоты и через первый аттенюатор подается на вход первого смесителя, где, смешиваясь с сигналами первого блока гетеродинов, переключаемых поочередно при помощи переключателей П1-П4 и коммутатора К1, преобразуется в сигнал промежуточной частоты в диапазоне (5,25-6,5) ГГц. Затем сигнал с выхода первого смесителя поступает в первый блок фильтрации, содержащий два фильтра нижних частот Ф1, Ф3, два полосовых фильтра Ф2, Ф4 и усилитель У1. После первого блока фильтрации 2 сигнал подается на вход второго смесителя, в котором под действием второго блока гетеродинов происходит формирование сигнала. Гармонические и комбинационные составляющие, являющиеся нежелательными продуктами преобразования на выходе второго смесителя, фильтруются с помощью преселектора, состоящего из двух поочередно переключаемых каналов полосовых фильтров Ф9, Ф10. В итоге на первом выходе устройства формируется выходной сигнал частотой (8-18) ГГц.
В режиме понижения входной частоты сигнал (8-18) ГГц поступает на второй вход преобразователя частоты. Затем он попадает через высокочастотный вход в третий смеситель, где под действием второго блока гетеродинов, переключаемых поочередно при помощи переключателей П5-П14 и коммутатора К2, происходит формирование сигнала с промежуточной частотой (5,25-6,5) ГГц. После этого сигнал поступает во второй блок фильтрации, состоящий из двух фильтров нижних частот Ф6, Ф8 и двух полосовых фильтров Ф5, Ф7, усилителя У2. Затем после второго блока фильтрации сигнал направляется на высокочастотный вход четвертого смесителя, в котором под действием первого блока гетеродинов происходит формирование сигнала, гармонические составляющие которого фильтруются с помощью первого фильтра нижних частот, а уровень мощности регулируется вторым аттенюатором. В итоге на втором выходе устройства формируется выходной сигнал частотой (0,75-1,25) ГГц.
Пример
Заявляемый преобразователь частоты реализован в виде опытного образца. Первый блок гетеродинов выполнен из 10 высокочастотных гетеродинов, а второй блок - из 4 низкочастотных гетеродинов, при этом рабочий диапазон частот оказывается разбитым на 39 поддиапазонов, каждому из которых соответствует комбинация частот гетеродинов. Причем соседние поддиапазоны перекрываются, обеспечивая дискретность перестройки частоты - 250 МГц.
Гетеродины представляют собой генераторы среднего уровня мощности с параллельной обратной связью. Активный элемент - GaAs полевой транзистор с барьером Шоттки. Выходная мощность низкочастотных гетеродинов составляет (6,5-7) мВт, высокочастотных гетеродинов - (0,4-5) мВт.
Перестройка в любое дискретное состояние происходит с помощью схемы управления блоками гетеродинов путем коммутирования сигналов с помощью переключателей и коммутаторов.
Для компенсации суммарных потерь мощности высокочастотных гетеродинов на переключателях и коммутаторах в составе преобразователя частот используются усилители, выполненные на микросхемах.
Первый вход и второй выход устройства соединены с четырехразрядными электронно-управляемыми аттенюаторами в микрополосковом исполнении, изготовленными с использованием быстродействующих МИС и предназначенными для получения требуемой неравномерности коэффициента передачи первого и второго каналов.
В качестве смесителей, обеспечивающих преобразование частот с малой неравномерностью в сверхшироком диапазоне частот, используются сверхширокополосные балансные смесители.
Переключатели, коммутаторы и аттенюаторы управляются с помощью плат управления, содержащих микросхемы мультиплексоров и логические микросхемы, для функционирования которых необходимо отрицательное напряжение питания. Для формирования отрицательного напряжения в устройстве используется микросхема, которая представляет собой конвертор напряжения, преобразующий входное положительное напряжение в отрицательное.
Claims (7)
1. Преобразователь частоты, содержащий первый канал, включающий первый смеситель, первый блок фильтрации, второй смеситель, первый блок гетеродинов и второй блок гетеродинов, при этом первый смеситель своими входами соединен с первым входом преобразователя частоты и первым блоком гетеродинов и через первый блок фильтрации - со входом второго смесителя, другой вход которого соединен со вторым блоком гетеродинов, а выход второго смесителя соединен с первым выходом преобразователя частоты, отличающийся тем, что он содержит второй канал, включающий третий смеситель, второй блок фильтрации, четвертый смеситель, соединенные так, что входы третьего смесителя соединены со вторым блоком гетеродинов и со вторым входом преобразователя частоты, а выход третьего смесителя соединен через второй блок фильтрации со входом четвертого смесителя, другой вход которого соединен с первым блоком гетеродинов, а второй выход четвертого смесителя соединен со вторым выходом преобразователя частоты.
2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй блок гетеродинов содержат, каждый, не менее четырех генераторов с фиксированными частотами, находящихся одновременно во включенном состоянии, не менее четырех переключателей, коммутатор и делитель.
3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что между выходом второго смесителя и первым выходом преобразователя частоты размещен преселектор.
4. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй блок фильтрации содержат по два фильтра нижних частот, два полосовых фильтра и усилитель, расположенный между ними.
5. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что второй канал дополнительно содержит фильтр нижних частот, обеспечивающий фильтрацию высших гармоник в спектре выходного сигнала четвертого смесителя.
6. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй каналы снабжены аттенюаторами.
7. Преобразователь по п. 3, отличающийся тем, что преселектор содержит два поочередно переключаемых канала полосовых фильтров.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016142968A RU2630168C1 (ru) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Преобразователь частоты |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016142968A RU2630168C1 (ru) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Преобразователь частоты |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2630168C1 true RU2630168C1 (ru) | 2017-09-05 |
Family
ID=59797843
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016142968A RU2630168C1 (ru) | 2016-10-31 | 2016-10-31 | Преобразователь частоты |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2630168C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5390346A (en) * | 1994-01-21 | 1995-02-14 | General Instrument Corporation Of Delaware | Small frequency step up or down converters using large frequency step synthesizers |
US6768902B1 (en) * | 1999-07-29 | 2004-07-27 | Alps Electric Co., Ltd. | Double frequency converter making possible shifting of the frequencies of first and second local oscillation signals by the same frequency |
EP1944864A2 (de) * | 2007-01-09 | 2008-07-16 | Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG | Frequenzumsetzer |
RU2411663C1 (ru) * | 2009-05-25 | 2011-02-10 | Министерство обороны Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени С.М. Буденного | Радиолиния с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты |
-
2016
- 2016-10-31 RU RU2016142968A patent/RU2630168C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5390346A (en) * | 1994-01-21 | 1995-02-14 | General Instrument Corporation Of Delaware | Small frequency step up or down converters using large frequency step synthesizers |
US6768902B1 (en) * | 1999-07-29 | 2004-07-27 | Alps Electric Co., Ltd. | Double frequency converter making possible shifting of the frequencies of first and second local oscillation signals by the same frequency |
EP1944864A2 (de) * | 2007-01-09 | 2008-07-16 | Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG | Frequenzumsetzer |
RU2411663C1 (ru) * | 2009-05-25 | 2011-02-10 | Министерство обороны Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени С.М. Буденного | Радиолиния с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lee et al. | A 75-GHz phase-locked loop in 90-nm CMOS technology | |
US9484933B2 (en) | Device for generating frequency-stable signals with switchable injection-locked oscillator | |
Lin et al. | A regenerative semi-dynamic frequency divider for mode-1 MB-OFDM UWB hopping carrier generation | |
CN113225021B (zh) | 超宽带恒温下变频器 | |
CN109842450B (zh) | 光子型可切换微波分频方法及装置 | |
CN104954017B (zh) | 一种lte空中接口监测仪的频率合成装置 | |
RU2630168C1 (ru) | Преобразователь частоты | |
US10143041B2 (en) | Wireless access system and control method for same | |
CN107196653B (zh) | 一种宽带低相噪频率合成装置 | |
RU2297092C1 (ru) | Формирователь сигналов сантиметрового диапазона, перестраиваемый по частоте, с амплитудной и фазовой модуляциями | |
CN106656049B (zh) | 一种高性能频率合成器 | |
Hung et al. | A 72-114 GHz fully integrated frequency multiplier chain for astronomical applications in 0.15-µm mHEMT process | |
RU2006114266A (ru) | Устройство для создания прицельных помех радиолокационным станциям | |
CN202424688U (zh) | 一种用于人员安检装置的毫米波宽带捷变频信号源 | |
CN105356878B (zh) | 一种改进的三环宽带频率综合器的实现方法和装置 | |
Kuai et al. | A frequency synthesizer for LO in millimeter-wave 5G massive MIMO system | |
RU203519U1 (ru) | Широкополосный умножитель частоты | |
CN104617951B (zh) | 一种应用于变频收发机中的频率综合器 | |
Traverso et al. | A 14-band low-complexity and high-performance synthesizer architecture for MB-OFDM communication | |
CN204669342U (zh) | 基于pll倍频和分频技术的低相噪小型宽带信号源 | |
Zhang et al. | A 1.6-to-3.2/4.8 GHz dual-modulus injection-locked frequency multiplier in 0.18 μm digital CMOS | |
Sinha | Design of an integrated CMOS PLL frequency synthesizer | |
KR101306800B1 (ko) | 엑스 대역 주파수 생성 장치 및 방법 | |
RU45831U1 (ru) | Передатчик сложных сигналов | |
RU51804U1 (ru) | Умножитель частоты |