Балансные преобразователи частоты

Балансное преобразование частоты используют для улучшения шумовых свойств ПЧ за счет подавления шумов гетеродина на выходе смесителя.

В диапазоне СВЧ БПЧ строят на основе мостов СВЧ, из которых наиболее распространен ВЩМ и его полосковый аналог.

Рис.4.5. Принципиальная схема БПЧ на ВЩМ

Принципиальная схема БПЧ на ВЩМ показана на рис. 4.5. С учетом свойств ВЩМ на смесительный диод Д₁ воздействуют колебания гетеродина с начальной фазой и сигнала с начальной фазой . А на смесительный диод Д₂ колебания гетеродина с начальной фазой и сигнала с начальной фазой . И если предположить, что , то тогда .

Тогда начальные фазы сигнальных токов промежуточной частоты и на выходе Д₁ и Д₂ определяются соотношениями

, (4.3)

Следовательно в фиксированный момент времени разность фаз и токи через диоды Д₁ и Д₂ текут в противоположных направлениях и суммируются на балансном трансформаторе.

Проведем аналогичные рассуждения относительно шумов гетеродина. Спектр шумов гетеродина очень велик и соответственно найдутся такие составляющие шума гетеродина, которые при взаимодействии с гетеродинным напряжением дадут составляющую шума гетеродина на f_пр.

Найдем начальную фазу тока через Д₁

Для второго диода Д₂

Как видно токи через диоды текут синфазно и на балансном трансформаторе будут вычитаться. В случае полного баланса результирующая оказывается равной 0.

Точная балансировка БПЧ практически невозможна, т.к. требует одновременного выполнения многих условий:

1. одинаковой мощности сигналов на диодах

2. наличие одинаковых входных сопротивлений каждого простого ПЧ, которые зависят от свойств диодов

3. наличие одинакового коэффициента передачи каждого ПЧ