Новый смеситель на ШТЛ

Вначале несколько цитат из справочников (1,2,3). В широко полосных трансформаторах на линиях (ШТЛ) в качестве обмоток используются проводники однородных двухпроводных линий. В таких устройствах доминирующей в передаче энергии является непосредственная электромагнитная связь между обмотками. При распространении колебаний по линиям происходит передача мощности от источника на входе трансформатора к нагрузке на выходе. Для этого процесса характерно, что токи в любом сечении каждой линии равны по величине и противоположны по знаку. В этом случае при согласовании с нагрузкой в линиях имеет место режим бегущей волны.

Принципиальное отличие от классических трансформаторов сопротивлений состоит в том, что ШТЛ обладают свойством цепей нулевого затухания в рабочем диапазоне частот.

Характеристики ШТЛ можно улучшить, в частности, симметрию, путем подключения к ней дополнительной согласованной линии.

Классическим примером ШТЛ может служить трансформатор состоящий из двух линий, соединенных с одной стороны параллельно, а с другой последовательно. Этот трансформатор и является базовым элементом в схеме предлагаемого смесителя (рис. 1).

На входе смесителя стоит ШТЛ1 с последовательно включенными обмотками двух линий с волновым сопротивлением 25 Ом. Из чего следует, что входное и выходное сопротивление этого ШТЛ1 равно 50 Ом и согласовано с входным сопротивлением ШТЛ2, линии которого имеют волновое сопротивление 50 Ом.

Свободные выходные концы ШТЛ2 соединены через электронные ключи (полевые транзисторы) К1 и К2 с землей. С выходных концов линий соединенных вместе берется преобразованный сигнал промежуточной частоты.

Для обеспечения бегущей волны в схеме смесителя на выход подключается согласованная в широкой полосе частот нагрузка именуемая, как диплексер, а к нему уже подключается фильтр основной селекции (ФОС), в качестве которого взят кварцевый фильтр (КФ).

Возьмем момент, когда замкнут ключ К1 и разомкнут К2. Линия L1 ШТЛ2 входными концами 1-3 подключена к выходу ШТЛ1 4-6. А линия L2 ШТЛ2 – перестала быть линией, ввиду разомкнутого ключа К2. Упрощенно будем считать, что в данный момент обмотка ШТЛ2 7-8 отсутствует. В оставшемся виде ШТЛ2 представляет собой классический симметрирующий трансформатор с дополнительной обмоткой или фазокомпенсирующей линией и с входным и выходным сопротивлениями равными 50 Ом. В следующий момент времени отключается обмотка 1-2 ШТЛ2 и теперь L1 теряет свойство линии, а провод 3-4 выполняет функции фазокомпенсирующей линии. И в этом случае ШТЛ2 – является все тем же симметрирующим трансформатором с коэффициентом асимметрии стремящимся к нулю. Но следует заметить, что в данный момент времени произошел переворот фазы входного сигнала на 180^О, что собственно и необходимо для нормальной работы смесителя.

В конечном итоге имеем хорошо согласованную с отличной симметрией структуру из ШТЛ, дополненную ключами и выполняющую функцию смесителя радиосигналов.

Смеситель по приведенной схеме был собран и прошел приборные испытания. Результаты этих испытаний следующие:

1. Коэффициент передачи равен – 4,5 ДБ
2. Динамический диапазон по “забитию” DD1 более 150 ДБ
3. Динамический диапазон по интермодуляции DD3 (при разносе сигналов 15 кГц) более 120 ДБ
4. Подавление входного сигнала F=14 мГц= - 80 ДБ
5. Подавление сигнала гетеродина F=5 мГц= - 80 ДБ
6. Подавление сигнала ПЧ F=9 мГц= - 80 ДБ

Все параметры значительно превышают лучший на сегодня смеситель Н – типа. Было проведено моделирование в программе “Electronics Workbench” балансного, двух балансного и трех балансного (по терминологии В. Т. Полякова) вариантов смесителя. Результаты моделирования представлены на трех скрин шотах.

По мнению автора схема этого смесителя может претендовать на патентную новизну. Прошу оказать в этом посильную помощь.

Литература:

1. С. Е. Лондон, С. В. Томашевич. Справочник по высокочастотным трансформаторным устройствам. 1984 г.
2. Э. Т. Ред. Справочное пособие по высоко-частотной схемо-технике. 1990 г.
3. С. Г. Бунин, Л. П. Яйленко. Справочник радиолюбители – коротковолновика. 1984 г.

Г.Г. Брагин, RZ4HK

г. Чапаевск

5.02.07 г.

 

446100 Самарская обл., г. Чапаевск

ул. Куйбышева, д.14 кв. 28

телефон: 2-53-19, e-mile: RZ4HK1@yandex.ru

Обсуждение статьи http://forum.cqham.ru/viewtopic.php?t=12875