專利名稱:周波數變換裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種變頻儀，可有效地用于調諧器、變頻器及諸如此類器件。
在普通變頻儀，特別是利用本振信號工作在開關方式的變頻器中，流經晶體管元件的主引線的電流，因本振信號的注入突然增加。因此，工作電流的大小，在很大程度上取決于有無本振信號的注入。由此看來，利用恒流來使變頻器工作是必不可少的。
因此，為了控制電流的增大，把放大器直接連接到混頻器上，這個放大器被作為高頻輸入信號放大器來使用。這種接線方法見諸于U.ABLASSMEIER著作以及U.ABLASSMEIER等人編寫的專著-“電視調諧器用的砷化鎵場效應晶體管變頻器”，該文發(fā)表于IEEETRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES，VOL，ED-27，NO、6，June 1980。
但是，利用這種接線方法，放大器也只能作為高頻輸入信號放大來使用。另一方面，因為放大器和混頻器直接連接，所以，設計這樣的裝置必須對放大器和混頻器之間的阻抗匹配予以特別重視。
本發(fā)明的目的，是提供一種能夠降低電流損耗和改善變頻增益的變頻儀，它采用放大器作為恒流電路，當本振信號注入混頻器時，可減少電流的損耗。
為了達到上述目的，本發(fā)明的變頻儀是這樣接線的，即從直流的觀點看，放大器是通過高頻信號抑制電路連接到混頻器的高頻信號輸入端上，這樣一來，對于高頻信號來說，混頻和放大器是彼此分開的，從而抑制了由于本振信號增強而產生的交流工作電流的增大;這個放大器也可作為高頻輸入信號放大器或中頻信號放大器使用。
利用這種接線方法，就可以降低變頻儀的電流損耗。采用一個恒流電路放大器，從混頻器輸出放大了的中頻信號，或把放大了的高頻信號輸入混頻器，可以實現恒定電流和降低電流的損耗，同時，還可以改善變頻增益，當本發(fā)明的變頻儀與其它器件連接組成接收機時，可以有效地改善噪聲特性，而且不會使混頻器的干涉性能嚴重惡化。同時還有利于把它制成集成電路。
圖1是按照本發(fā)明的第一個具體裝置畫成的變頻儀電路圖，在那里起恒流電路作用的放大器被作為1個晶體管中頻輸出信號放大器使用。
圖2是根據第一個具體裝置畫成的變頻儀電路圖，在那里起恒流電路作用的放大器被作為2個晶體管中頻輸出信號放大器使用。
圖3是根據第一個具體裝置畫成的變頻儀電路圖，在那里起恒流電路作用的放大器被作為3個晶體中頻輸出信號放大器使用。
圖4是根據本發(fā)明的第二個具體裝置畫成的變頻儀的電路圖，在那里起恒流電路作用的放大器被作為1個晶體管高頻輸入信號放大器使用;
圖5是根據第二個具體裝置畫成的變頻儀電路圖，在那里起恒流電路作用的放大器被作為2個晶體管高頻輸入信號放大器使用;
圖6是根據第二個具體裝置畫成的變頻儀電路圖，在那里起恒流電路作用的放大器被作為3個晶體高頻輸入信號放大器使用;
圖7是根據本發(fā)明的第三個具體裝置畫成的變頻儀電路圖，在那里起恒流電路作用的放大器被作為1個晶體管高頻輸入信號和中頻輸出信號放大器使用;
圖8是根據第三個具體裝置畫成的變頻儀電路圖，在那里起恒流電路作用的電路被作為2個晶體管高頻輸入信號和中頻輸出信號放大器使用;
圖9根據第三個具體裝置畫成的變頻儀電路圖，在那里起恒流電路作用的放大器被作為一個3個晶體管高頻輸入信號和中頻輸出信號放大器使用;
圖10、11、12和13電路圖，給出高頻信號抑制電路的其它具體裝置;
圖14是由3個晶體管組成的非平衡-平衡或平衡-非平衡變頻器的具體裝置電路圖;
圖15是由混合電路組成的非平衡-平衡或平衡-非平衡變頻器的具體裝置電路圖;
圖16是就本振信號輸入而言，直流工作和交流工作期間電流之間關系的特性曲線圖;
圖17是相應于本振信號輸入的輸入信號頻率與電流的特性曲線圖;
圖18是變頻增益對輸入信號頻率的特性曲線圖;
圖19是干涉信號電壓對輸入信號頻率的特性曲線圖。
在圖1中，混頻器5是一個雙平衡混頻器。在這個混頻器中，晶體管8和9各有一主端互相連接，晶體管10和11各有一主端互相連接，晶體管8和10的其它主端互相連接，晶體管8和11的控制端互相連接，晶體管9和10的控制端互相連接。加到本振信號輸入端33的本振信號，通過非平衡-平衡變頻器4轉換成兩個平衡信號，這兩個平衡信號分別加到晶體管8、11和晶體管9、10的控制端。
另一方面，高頻輸入信號從高頻信號輸入端34輸入，經隔直流電容器21，進入平衡-非平衡變頻器3，在那里高頻輸入信號被轉換為兩個平衡信號，它們分別加到晶體管8、10和晶體管9、10各自的主端。借助于加到控制端的本振信號，混頻器5間歇地把電流流過各主端，并間歇地使加到各個主端上的高頻輸入信號得以流通，從而達到混頻的目的。結果是，平衡的中頻信號分別出現在晶體管8、10和晶體管9、11的另外主端上。這些中頻信號由平衡-非平衡變換器2變換為一個非平衡信號，這個非平衡信號經隔直流電容器16從中頻信號輸出端37輸出。
在中頻輸出端37上出現的中頻信號被加到由調諧線39和一個電容器23組成的并聯諧振器上。并聯諧振器63的諧振頻率被調整到中頻，這樣一來，并聯諧振器63便起中頻濾波器的作用，通過改變信號注入位置或改變從調諧線39取出信號的位置的方法，中頻濾波器63的輸入和輸出阻抗也就發(fā)生變化。在這個具體裝置中，一個調諧線和一個電容器用來組成中頻濾波器63，不過，任何可以產生諧振的元件都可采用，例如表面聲波濾波器、介質濾波器、晶體濾波器。
中頻信號通過中頻濾器63進入放大器6的輸入端35。放大器6的電源端36，經高頻信號抑制電路7連接到非平衡-平衡轉換器3的非平衡側端上。因此，流混頻器5的全部直流流入這個放大器6，電壓加到放大器6中的晶體38的控制端上，以便使直流工作電流流過晶體管38的控制端上，該電流取決于晶體管38和電阻30的電流特性。因此，這一直流相當于混頻器部分1的總直流電流。晶體管38的控制端和晶體管38的主端之間的電位差經由電阻30連接到接地端，即從外表上看，偏壓是固定的，其實混頻器的偏壓是一個對應于流經放大器6的總直流電流的電壓。換言之，這一總電流主要取決于放大器6電流。
因此，放大器6起恒流源的作用，除非它不是一種大信號放大器、如果本振信號間歇地傳送到晶體管8、9、10和11的主電極上，那么由于放大器6起恒流作用，混頻器部份1工作在恒流狀態(tài)，這樣一來，工作電流就不會由于本振信號的注入而增加。經由隔直流電容器18加到晶體管38控制端的中頻信號，被晶體管38放大，并從晶體管38的一個主端取出，經由扼流圈23連接到電源端。
晶體管38的另一主端經由電容器20將高頻接地。中頻信號從晶體管38的一個主端取出，通過隔直流電容器19，并從輸出端40取出加到下一級電路。
為了防止(從高頻信號輸入端34經由非平衡-平衡變換器3到混頻器5所取得的)高頻輸入信號和(放大器6的扼流圈23上的)中頻信號之間的混合，高頻信號抑制電路7連接于平衡-非平衡變換器3和放大器6的電流端36之間。由于高頻輸入信號和中頻信號通過電容14、15和電阻31的大量衰減，所以對于高頻來說，平衡-非平衡變換器3和放大器6是彼此隔離的。因而混頻部份1和放大器6對于高頻信號是彼此無關的，從而只允許直流經電阻31流過混頻器部份1和放大器6。電源從電源端31經流圈向混頻器部份1供電。混頻器部份1中的晶體管8、9、10和11的控制端和放大器6中的晶體管38的控制端的偏壓，分別由電源電壓通過電阻25、27和29分壓供給。這就是說，這些偏壓從電阻25和27的連接點通過電阻26加到晶體管8、9、10和11的控制端，從電阻27和29的連接點通過電阻28加到晶體管38的控制端。
要選好偏壓，以便使混頻器部份的變頻損耗盡可能地小，并使放大器的增益和失真特性處于最佳的狀態(tài)。
如上所述，鑒于本發(fā)明提供的這一具體裝置，當本振信號饋入混頻器部份時，交流工作電流的明顯增大可利用起恒流電路作用的放大器予以抑制。而且，由于混頻器部分和放大器可共用工作電流，因此可以降低變頻儀的總電流損耗，并且可通過放大器放大中頻信號來改善變頻儀的變換增益。此外，當本發(fā)明的變頻儀連接到由其它器件組成的接收機時，可以消除噪聲特性對下幾級的影響，從而降低了接收機的噪聲系數。
以本發(fā)明的第一具體裝置為基礎的另一具體裝置，用圖2加以說明。
在圖2中，有關非平衡-平衡變換器3、4和混頻器5的詳細說明將予以省略，因為它們的結構和工作原理與圖1中的相同，中頻信號是一種平衡信號，可從混頻器5取得，從中頻信號輸出端54和55上輸出。
組成混頻器5的各晶體管的一個主端分別通過扼流圈43和44連接到電源端32上。中頻信號從中頻信號輸出端54和55取出，經中頻濾波器63分別送到放大器6的輸入端41和42。送到輸入端41的中頻信號，經隔直流電容器45加到晶體管49的控制端。從輸入端42注入的中頻信號，經隔直流電容器46加到晶體管50的控制端。在這里，中頻信號可直接地從中頻信號輸出端54和55送到輸入端41和42。晶體管49和50各有一主端互相連接，并經電阻51接地。晶體管49和50各自的另一主端，分別經扼流圈47和48接到電源端36。
因此，放大器6是一種差動放大器，它由晶體管49和50以及電阻51組成。送到晶體管49和50各自控制電極上的中頻信號在那里被放大，并分別出現在晶體管49和50電源端的主端上。因為放大器6的結構是對稱的，所以中頻信號可以從晶體管49和50的任一主端上取出。
在圖2中，中頻信號從晶體管50的主端取出，并經隔直流電容器19從輸出端40輸出。從晶體管49和50其中任何一個取信號并不特別必要，不過，信號可以從這兩個晶體管取出，加到下一級，作為平衡信號使用，電源端36經高頻信號抑制電路7連接到非平衡-平衡變換器3，以便把流往混頻器部份1的電流送到高頻信號抑制電路7，使高頻信號得以充分衰減，然后再饋送到放大器6。因此，流經晶體管49和50主端上的總電流就是混頻器部份1的全部電流。選好晶體管49和50的偏壓，就可以使混頻器部份1的變換損耗盡可能地降低，并使放大器6的增益和失真特性處于最佳的狀態(tài)。該偏壓從電阻27和29的連接點，經電阻52和53分送到晶體管49和50的控制端。
如上所述，利用這一具體裝置，可以不把平衡-非平衡變換器接到混頻器部分的輸出，而是把混頻器部分的輸出只經中頻濾波器和隔直流電容器接到放大器上，這就有利于把混頻器部份和放大器集成在單塊半導體基片上。
以本發(fā)明的第一具體裝置為基礎的又一具體裝置，用圖3予以說明。
在圖3中，關于非平衡-平衡變換器3、4和混頻器5的詳細說明予以省略，因為它們的結構和工作與圖1的情況相同。從混頻器5取得的中頻平衡信號，可從中頻信號輸出端54和55上取出。
組成混頻器5的各個晶體管的一主端，分別經扼流圈43和44連接到電源端32上。中頻信號從中頻信號輸出端54和55取出。經中頻濾波器63分別送到放大器6的輸入端41和42。送到輸入端41的中頻信號，經隔直流電容器45加到晶體管49的控制端;送到輸入端42的中頻信號，經隔直流電容器46加到晶體管50的控制端。在這里，中頻信號直接從中頻信號輸出端54和55分別送到輸入端41和42。
晶體管49和50有一主端互相連接，并經晶體管56接地。晶體管56即可以是一種放大型晶體管，也可以是一種衰減型晶體管，晶體管49和50的另一主端，分別經扼流圈47和48連接到電源端36。
因此，放大器6是一種差動放大器，由晶體管49、50和56組成。送到晶體管49和50各自控制端的中頻信號在那里被放大，并出現在晶體管49和50的電源端的主端上。由于該放大器的結構是對稱的，因此中頻信號可從晶體管49和50的任一主端取出。中頻信號從輸出端40經隔直流電容器19輸出。從晶體管49或50得到的中頻平衡信號可以加到下一級電路。電源端36經高頻信號抑制電路7連接到非平衡-平衡變換器3、以便把流經混頻器部份的電流送到高頻信號抑制電路7，使高頻信號得以充分衰減，然后再饋送到放大器6，因此，流經晶體管49和50主端上的總電流，就是流經晶體管56的電流，或混頻器部份1的全部電流。
選好晶體管56的工作電流，就可以使混頻器部份1的變換損耗盡可能地降低，并使放大器6的失真特性處于最佳狀態(tài)。除圖2具體裝置的特點外，上述特點有利于把混頻器部份和放大器集成在一片半導體基片上。
接著將對本發(fā)明的第二種具體裝置予以說明。
在圖4中，混頻器5是一種雙平衡混頻器，其結構是晶體管8和9各有一主端互相連接，晶體管10和11的另一主端互相連接，晶體管8和10的另一主端互相連接，晶體管9和11的另一主端互相連接;晶體管8和11的控制端互相連接，晶體管9和10的控制端互相連接。送到本振信號輸入端33的本振信號，通過非平衡-平衡變換器4變換為兩個平衡信號，它們分別加到混頻器5的兩個互連的控制端。
另一方面，高頻輸入信號加到放大器6的輸入端35，然后經隔直流電容器18，加到放大器6中的晶體管38的控制端。高頻輸入信號由晶體管38放大，從其主端取出，經扼流圈23連接到電源端36，再經隔直流電容器19加到輸出端40。晶體管38的工作電流，取決于經電阻28、30加到控制端的偏壓和晶體管38的靜態(tài)特性。電容器20將高頻信號接地。出現在輸出端40的高頻輸入信號，送到混頻器部份1的高頻信號輸入端34，并經隔直流電容器21加到非平衡-平衡變換器3，變換成兩個平衡信號，這兩個平衡信號被饋送到混頻器5。
本振信號和高頻信號在混頻器5進行混頻，從而產生兩個平衡的中頻信號，這兩個的中頻信號分別出現在晶體管8和10以及晶體管9和11的主端上，并經平衡-非平衡變換器2和扼流圈24連接到電源端32。
這兩個平衡的中頻信號通過平衡-非平衡變換器2變換成為一個非平衡信號，這個非平衡信號經隔直流電容器16，加到中頻信號輸出端37，然后接入下一級。
在這里，放大器6的電源端36，經高頻信號抑制電路7連接到平衡-非平衡變換器3，而且流經混頻器5的直流電流通過高頻信號抑制電路7流入放大器6，高頻抑制電路7通過接地電容器14和15使高頻信號大大地衰減，控制電壓通過電阻31分配到每個晶體管上，按第一種具體裝置的情況來確定工作電流值，即混頻器的部份1的變換損耗達到最小值，而放大器6的增益和失真特性處于最佳工作狀態(tài)。偏壓由通過電阻25、27和29的電源分壓供給，即把電阻25和27的連接點經電阻26接到混頻器5中的晶體管8、9、10和11的控制端，把電阻27和29連接點經電阻28接到放大器6中的晶體管38的控制端。
在這一具體裝置中，放大器6的輸入端40和混頻器部份的高頻信號輸入端34直接連在一起，不過，當它們的阻抗不同時，可以通過匹配電路來連接。
如上所述，根據本發(fā)明提供的第二種具體裝置，當本振信號注入混頻器部份時，交流工作電流的明顯增大可利用起恒流電路作用的放大器來消除。而且，因為混頻器部份和放大器可以共用同樣的工作電流，以及該放大器起混頻器部份的預放大器作用，所以改善變頻儀的變換增益，以及消除噪聲特性的影響，從而降低整個儀器的噪聲系數是可能的。
以本發(fā)明第二種具體裝置為基礎的另一種具體裝置，用圖5予以說明。
在圖5中，有關平衡-非平衡和非平衡-平衡變換器2、4，以及混頻器5的詳細說明將予以省略，因為它們的結構和工作與圖4中的一樣，高頻輸入信號加到放大器6的輸入端41，再經隔直流電容器45，加到晶體管49的控制端。另一方面，晶體管50的控制端經隔直流電容器46接地。
晶體管49和50的一主端互連，電阻51接于互連點與地之間。晶體管49和50的另一主端分別經扼流圈47和48接到電源端36上。因此，放大器6是一種差動放大器，由晶體管49、50和電阻51組成。從輸入端41加到晶體管49的控制端的高頻輸入信號，以及也相應出現在晶體管50的控制端上的高頻輸入信號加以放大，并出現在晶體管49和50電源端的每一主端上。出現在晶體管49和50主端上的高頻輸入信號。是一種平衡信號，分別經隔直流電容器19從輸出端57輸出，以及經隔直流電容器62從輸出端40輸出。
電源端36經高頻信號抑制電路7，以及電阻58和59分別連接到混頻器5中晶體管的另一主端。流經混頻器部份1的直流，經高頻信號抑制電路7把高頻信號充分地衰減后，送到放大器6。因此流經晶體管49和50主端的總電流就是混頻器部份1的全部電流。要選好晶體管49和50的偏壓，以便使混頻器部份1的變換損耗盡可能地小，并使放大器6的增益和失真特性處于最佳狀態(tài)。偏壓從電阻27和29的連接點，經電阻52和53分別加到晶體管49和50的控制端。
如上所述，因為沒有任何平衡-非平衡變換器連接到混頻器部份的輸入端上，而是使混頻器部份只經隔直流電容器連接到放大器，所以有利于把混頻器部份和該放大器集成在一塊半導體基片。
放大器6中的電阻51可用一個晶體管代替。這種改進如圖6所示。在圖6中，晶體管56的一個主端與控制端連接，再接于晶體管49和50兩主端的連接點與地之間。晶體管56既可以是增強型晶體管，也可以是衰減型晶體管。
本發(fā)明的第三種具體裝置將根據附圖予以說明。
在圖7中，混頻器5是一種雙平衡混頻器，由晶體管8、9、10和11組成，按上述具體裝置說明的同樣方法連接。送到本振信號輸入端33的本振信號，通過隔直流電容器22，由非平衡-平衡變換器4變換成為兩個平衡本振信號。這兩個平衡的本振信號分別饋送到晶體管8、11和晶體管9、10的控制端。在晶體管9、11和晶體管8、10的控制端上，分別出現兩個平衡的中頻信號，它們是由平衡的本振信號，與分別送到晶體管8、9和晶體管10、11的另一主端的平衡的高頻信號混頻而產生的，如上所述。平衡的中頻信號，通過平衡-非平衡變換器2，變換成為中頻信號，再經隔直流電容器16和混頻器部份1的輸出端37，送到輸入濾波器64的一個輸入端。
另一方面，送到高頻信號輸入端66的高頻輸入信號，被饋送到輸入濾波器64的另一輸入端。高頻輸入信號和中頻信號，在輸入濾波器64混合成一個合成信號。
該合成信號被送到放大器6的輸入端35，經隔直流電容器18加到晶體管38的控制端上。
該合成信號由晶體管38放大，從晶體管38的主端取出，經振流圈23連接到電源端36，并通過隔直流電容器19從輸出端輸出。輸出的合成信號通過輸出濾波器65分成高頻信號和中頻信號。中頻信號通過終端67加到下一級。
另一方面，高頻信號加到混頻器部份1的高頻信號輸入端34。然后，高頻信號通過隔直流電容器21，送入非平衡變換器3變換成為平衡的高頻信號，再加到混頻器5。
輸入濾波器64是一種人盡旨知的濾波器，它的高頻和中頻信號的兩個輸入端彼此充分地絕緣。輸出濾波器65也是一種人盡旨知的濾波器，它的高頻信號和中頻信號的兩個輸出端彼此充分地絕緣。因此，關于濾波器64和65的具體電路結構的說明在這里予以省略。
如上所述，放大器6同時起高頻輸入信號放大器和中頻信號放大器的作用。
放大器6的電源端36，經高頻信號抑制電路7，連接到平衡-非平衡變換器3的一個非平衡的側端上。因此，流經混頻器5的全部直流電流，流過放大器6。電壓加到晶體管38的控制端，以便在晶體管38的主端上產生一個直流工作電流，這個工作電流的大小取決于電阻30和晶體管38的電流特性。因此，這個直流電流相當于混頻器部份1的全部直流電流。晶體管38的控制端與其主端之間的電位差，通過電阻30接地，亦即從外部看，晶體管38的偏壓是固定的。不過，混頻器5的偏壓是一個隨著流經放大器6的總直流變化而變化的電壓。換言之，該總直流電流主要取決于放大器6的電流。因此，只要放大器6不是一種大信號放大器，它就起恒流電路的作用。即使本振信號間歇地送到混頻器5中的晶體管8、9、10和11的主端，混頻部份1也要受恒流放大器6的恒流工作的支配，使工作電流不會由于本振信號的注入而增加。
為了防止加到混頻5上的高頻輸入信號和高頻輸入信與扼流圈23上中頻信號的合成信號之間互相干擾，在非平衡-平衡變換器3和放大器6的電源端36之間，接有高頻抑制電路7，使高頻輸入信號與中頻信號的合成信號通過電容器14、15和電阻31得到充分衰減，從而就高頻而言，完全從非平衡-平衡變換器3和放大器6中分開。因此，就高頻信號而言，混頻器部份1和放大器6彼此無關，從而只允許直流電流通過電阻31，流經混頻器部份1和放大器6。
電壓從電源端32經扼流圈24加到混頻器部份1?；祛l器部份1的晶體管8、9、10和11以及放大器6的晶體管38的偏壓，由通過電阻25、27和29的電源電壓分壓供給。電阻25和27的連接點上的電壓經電阻26加到晶體管8、9、10和11的控制端，電阻27和29的連接端上的電壓，經電阻28加到晶體管38的控制端。要選好偏壓，以便使混頻器部份的變換損耗盡可能地小，并使放大器的增益和失真特性處于最佳的狀態(tài)。
如上所述，根據本發(fā)明提供的第三種具體裝置，當本振信號注入混頻器部份時，交流工作電流的顯著增大，可利用起恒流電路作用的放大器予以消除。而且，因為混頻器部份和該放大器共用同樣的工作電流，所以使整個變頻儀的電流損耗得以下降。由于使用同一個放大器來放大高頻信號和中頻信號，變頻儀的變換增益也得到了改善，從而降低了整個變頻儀的噪聲系數。
以本發(fā)明的第三種具體裝置為基礎的另一具體裝置將根據圖8在下面予以說明。
在圖8中，關于平衡-非平衡和非平衡-平衡變換器2、3、4以及混頻器部份1的詳細說明將予以省略，因為它們的結構和工作與圖7中說明的一樣。
送到放大器6的輸入端41的高頻輸入信號，通過隔直流電容器45，進入晶體管49的控制端。放大器6是一種差動放大器，由晶體管49和50組成，晶體管49和50的一個主端互連，并經電阻51接地晶體管49控制端上的高頻輸入信號被放大，從晶體管49的另一主端取出，經隔直流電容器70從輸出端68輸出。輸出的高頻輸入信號，通過輸入濾波器69除去不必要的頻帶分量，然后加到混頻器部份1的高頻輸入端34?；祛l器部份1把高頻輸入信號與本振信號進混頻，如同圖7說明的一樣，產生一個中頻信號，這個信號從中頻信號輸出端37取出。該中頻信號通過中頻濾波器63，進入放大器6的輸入端42。之后，這個信號經隔直流電容器46，加到晶體管50的控制端，經晶體管50放大，從另一主電極取出，通過隔直流電容器19從輸出端40輸出。同時，因為放大器6是一種差動放大器，因此由晶體管49放大的高頻輸入信號，也出現在輸出端40上。因此，中頻濾波器63被連接到輸出端40，以消除高頻輸入信號，這樣一來，只有中頻信號從終端71輸出到下一級。晶體管49和50的另一主端分別經扼流圈47和48連接到電源端36。
如上所說，放大器6是一種差動放大器，由晶體管49和50以及電阻51組成，在那里晶體管49放大高頻輸入信號，而晶體管50放大中頻信號，不過也可以將它們反接，因為晶體管49和50是對稱的。
電源端36經高頻信號抑制電路7連接到非平衡-平衡變換器3。流經混頻器部份1的電流通過高頻信號抑制電路7，使高頻信號得到充分的衰減。因此，流經晶體管49和50主端的總電流，就是混頻器部份1的全部電流。要選好晶體管49和50的偏壓，以便使混頻器部份1的變換損耗盡可能的減少，并使放大器6的增益和失真特性處于最佳的狀態(tài)。偏壓從電阻27和29的連接端經電阻52加到晶體管49的控制端;經電阻53加到晶體管50的控制端。
以本發(fā)明第三具體裝置為基礎再一具體裝置，將根據圖9予以說明。
在圖9中，晶體管56接于放大器6中的晶體49和50各自的主端之間，用以代替圖8中的電阻51。晶體管56的一主端與其控制端連接。晶體管56既可以是一種增強型晶體管，也可以是一種衰減型晶體管。
因為把晶體管56的控制端和一個主端連接起來，即可利用晶體管56的靜態(tài)特性構成一個恒流電路，因此工作電流值可通過改變靜態(tài)特性進行調整。
圖10、11、12和13給出本發(fā)明的變頻儀使用的有關高頻信號抑制電路其它具體裝置。
圖10給出高頻信號抑制電路7的結構，在那里，混頻器部份1直接與放大器6連接，接地電容器14接于混頻器部份1與放大器6的連接點之間。這種結構是一種最簡單結構，只利用連接接地電容器14的方法就能衰減高頻信號，特別是適用于電路集成。
圖11給出高頻信號抑制電路7的改進結構，在那里用線圈72代替電阻31。當使用電阻31時，直流電流在電阻31上產生熱損耗;當電源電壓下降時，加到混頻器部份1和放大器6的電壓變化范圍因電阻31而變窄。用線圈72代替電阻31就可以在很大程度上解決這一問題，電容器14和15是接地電容器。要分別選好線圈72和電容器14和15的電感值和電容值，以便獲得能使不必要的頻律充分衰減的截止頻率。
圖12給出高頻信號抑制電路7的另一種結構，在那里線圈74和電容器73的并聯電路代替了電阻31。線圈74用于通過直流，高頻信號抑制電路7的兩端通過電容器73和14或通過電容器73和15，把高頻信號接地。這種結構特別適用于制成集成電路，這是因為這種結構只有一個信號接地點，電容73的電容量只涉及充分通過所要求的頻率分量，在高頻頻段上，線圈74上的寄生電容可以加以利用。
圖13表示用電阻31代替圖12中的線圈74的一種結構。電容器14和15都是接地電容器，可以利用其中的任何一電容器。這種結構具有很大的優(yōu)點，特別是制成集成電路時，制造電阻比制造線圈容易得多。
圖14和15給出本發(fā)明的變頻儀有關非平衡-平衡或平衡-非平衡變換器的另外一些具體裝置。
圖14表示一種結構，在那里晶體管75和76的一個主端互連，然后接到晶體管95的一個主端上。流經晶體管75和76的總電流，可以隨著加到晶體管95的控制端上的直流偏壓源80的電壓的改變而改變。電壓經無源元件79和77(如電阻和扼流圈)加到晶體管75和76的另一主端。為了把平衡信號變換為非平衡信號，把反相平衡信號輸入終端83和87，以便把非平衡信號從終端84或終端85取出。為了把非平衡信號變換成平衡信號，把非平衡信號從終端83和87的另一端輸入，不送入信號的另一端對高頻信號而言是接地的以便把平衡信號從終端84和85取出。晶體管75和76的偏壓，從直流偏壓源82加到該控制端上，晶體管75和76的控制端通過無源元件78(如線圈或電阻)連接起來因為這個電路能半導體化，所以整個變頻儀也能半導體化制成一塊集成電路，從而達到小型化。而且由于采取有源元件組成，還可能獲得增益。
圖15給出采用混合電路的平衡-非平衡或非平衡-平衡變換器的另一種結構，在那里終端84和85給出平衡信號，而終端83給出一個非平衡信號。混合電路的非平衡信號的輸入/輸出端的另一側通過電阻86接地。這種結構適用于超高頻波段，并有利于組成集成化半導體結構。
由上述說明可以看出，上述給出的每一具體裝置都具有這樣一種結構，即一個放大器起恒流源的作用而用于混頻部份，不過，它與中頻放大器和/或高頻信號放大器無關。
本發(fā)明的作用將予以說明，特別是關于起中頻放大器作用的放大器的作用。
圖16給出當本振信號功率為10毫瓦分貝時直流工作期間的電流與交流工作期間的電流之間的關系曲線。曲線88表示本發(fā)明的第一種具體裝置的情況，可以看出對20毫安的直流工作電流來說，交流工作電流的增加2毫安。另一方面，曲線87表示普通變頻儀的工作情況，即交流工作電流的增加30毫安。
交流工作的漏極電流對輸入信號頻率的關系曲線如圖17所示，曲線90是當直流工作電流為25毫安時第一種具體裝置的情況，給出了交流工作期的電流。在這種情況下，交流工作的最大電流為26.5毫安，僅增加1.5毫安。另一方面，曲線89是普通變頻儀中交流工作期間的電流曲線，其直流工作電流為4毫安。在普通變頻儀器的情況下，交流工作電流至少增加35毫安。由此可以看出，根據本發(fā)明提供的具體裝置對減少功耗有很大的作用。
此外，如圖18所示，曲線92代表普通變頻儀;曲線91代表按本發(fā)明提供的具體裝置，它具有更高的變換增益-6.5分貝。
如圖19所示，曲線93代表示普通變頻儀，曲線94代表按本發(fā)明提供的具體裝置，對于前者而言，交擾調制惡化1%，約6.5分貝。但是，在曲線94的情況下則得到了明顯的改善，即在終端為50歐姆的條件下，干擾信號電壓為103.5分貝。
權利要求
1.一種把高頻信號變換為中頻信號的變頻儀包括混頻裝置，用于把第一主端上的上述高頻信號與加到控制端的本振信號進行混頻，從而在其第二主端上得到上述中頻信號；放大器，其第一主端經高頻信號抑制電路連接到上述混頻裝置的上述第一主端上，以便為上述混頻裝置提供恒定直流。從而，當上述本振信號加到上述控制端時，可抑制上述混頻裝置電流的增加，亦即當沒有信號加到上述控制端時，有一直流注入上述混頻裝置，而上述放大器起到交流信號放大器的作用，與上述混頻裝置彼此分開。
2.根據權利要求
1所述的變頻儀，其特征在于，上述混頻裝置包括一個雙平衡混頻器，用于把加到它的兩個控制端上的平衡本振信號，與加到它的兩個第一主端上的平衡高頻信號進行混頻，從而在它的兩個第二主端上獲得平衡中頻信號;第一非平衡-平衡變換器，用于把上述的高頻信號變換為上述的平衡的本振信號;以及第二非平衡-平衡變換器，用于把上述的高頻信號變換為上述的平衡的高頻信號。
3.根據權利要求
2所述的變頻儀，其特征在于，上述混頻裝置還包括一個平衡-非平衡變換器，用于把上述平衡的中頻信號變換為上述的中頻信號。
4.一種用于把高頻信號變換為中頻信號的變頻儀包括混頻裝置，用于把加到它的第一主端的上述高頻信號與加到它的控制端的本振信號進行混頻，從而獲得上述的中頻信號;一個放大器，把它的第一主端經高頻信號抑制電路連接到上述混頻裝置的上述第一主端上，以便為上述混頻裝置提供一個恒定的直流;上述放大器放大上述的中頻信號，從而，當上述本振信號加到上述控制端時，可抑制上述混頻裝置電流的增加，亦即當沒有信號加到上述控制端時有一個直流注入上述的混頻裝置，而上述放大器起交流信號放大器的作用，與上述混頻裝置彼此分開。
5.根據權利要求
4所述的變頻儀，其特征在于，上述混頻裝置包括一個雙平衡混頻器，用于把加到它的兩個控制端的平衡的本振信號與加到它的兩個第一主端的平衡高頻信號進行混頻，從而在它的第二主端上獲得平衡的中頻信號;一個第一非平衡-平衡變換器，用于把上述本振信號變換為上述的平衡本振信號;以及一個第二非平衡-平衡變換器，用于把上述高頻信號變換為平衡的高頻信號。
6.根據權利要求
5所述的變頻儀，其特征在于，上述混頻裝置還包括一個平衡-非平衡變換器，用于把上述的平衡的中頻信號變換為上述中頻信號。
7.根據權利要求
4所述的變頻儀，其特征在于上述放大器包括一個晶體管，用于放大加到它的控制端上的上述中頻信號，以便在它的第一主端上獲得一個放大了的中頻信號，這第一端連接到上述放大器的上述第一主端。
8.根據權利要求
4所述的變頻儀，其特征在于，上述放大器是一個差動放大器，用于放大加到它的兩個控制端上的上述平衡的中頻信號，以便在它的兩個第一主端的一端上，獲得一個放大了的中頻信號，這兩個第一主端共同連接到上述放大器的上述第一主端上。
9.一種用于把高頻信號變換為中頻信號的變頻儀包括混頻裝置，用于把加到它的第一主端上的上述高頻信號與加到它的控制端上的本振信號進行混頻，從而在它的第二主端上獲得上述中頻信號;一個放大器，其第一主端經高頻信號抑制電路連接到上述混頻裝置的上述第一主端上，以便為上述混頻裝置提供恒定直流;上述放大器放大輸入高頻信號，以便獲得加到上述混頻裝置的上述第一主端上的上述高頻信號;從而，當上述本振信號加到上述控制端時，可抑制上述混頻裝置電流的增加，亦即當沒有信號加到上述控制端時，有一個直流注入上述混頻裝置，而上述放大器起交流信號放大器作用，與上述混頻裝置彼此分開。
10.根據權利要求
9所述的變頻儀其特征在于，上述的混頻裝置包括一個雙平衡混頻器，用于把加到它的兩個控制端上的平衡本振信號與加到它的兩個第一主端上的平衡的高頻信號進行混頻，從而在它的兩個第二主端上獲得平衡的中頻信號;一個第一非平衡-平衡變換器，用于把上述本振信號變換為上述平衡的本振信號;以及一個第二非平衡-平衡變換器，用于把上述高頻信號變換為上述平衡的高頻信號。
11.根據權利要求
10所述的變頻儀，其特征在于，上述混頻裝置還包括一個平衡-非平衡變換器，用于把上述平衡的中頻信號變換為上述中頻信號。
12.根據權利要求
9所述的變頻儀，其特征在于，上述放大器包括一個晶體管，用于放大加到它的控制端上的上述輸入高頻信號，以便獲得一個放大了的高頻信號，該信號是出現在它的第一主端上的上述高頻信號，該第一主端連接到上述放大器的上述第一主端上。
13.根據權利要求
9所述的變頻儀，其特征在于，上述放大器是一個差動放大器，用于放大加到它的兩個控制端的一端上的上述輸入高頻信號，以便獲得一個放大了的高頻信號，它是加到上述混頻裝置的上述第一主端上，而出現在它的兩個第一主端的一端上的放大了的高頻信號，上述兩個第一主端共同連接到上述放大器的上述主端上。
14.一種用于把高頻信號變換為中頻信號的變頻儀包括混頻裝置，用于把加到它的第一主端上的上述高頻信號與加到它的控制端上的本振信號進行混頻，從而獲得上述的中頻信號;一個放大器，其第一主端經高頻信號抑制電路連接到上述混頻裝置的上述第一主端上，以便為上述混頻裝置提供恒定直流，上述放大器同時放大輸入高頻信號和上述中頻信號，以便獲得一個放大了的中頻信號和一個放大了的輸入高頻信號，后者就是加到上述混頻裝置的上述第一主端上的上述高頻信號，從而，當上述本振信號加到上述控制端時，可抑制上述混頻裝置電流的增加，亦即當沒有信號加到上述控制端時，有一個直流注入上述的混頻裝置，而上述放大器起交流信號放大器作用，與上述混頻裝置彼此分開。
15.根據權利要求
14所述的變頻儀，其特征在于，上述混頻裝置包括一個雙平衡混頻器，用于把加到它的兩個控制端上的平衡的本振信號與加到它的兩個第一主端上的平衡的高頻信號進行混頻，從而在它的兩個第二主端上獲得平衡的中頻信號;一個第一非平衡-平衡變換器，用于把上述本振信號變換為上述的平衡的本振信號;一個第二非平衡-平衡變換器，用于把上述高頻信號變換為上述的平衡的高頻信號。
16.根據權利要求
15所述的變頻儀，其特征在于，上述混頻裝置還包括一個平衡-非平衡變換器，用于把上述平衡的中頻信號變換為上述的中頻信號。
17.根據權利要求
14所述的變頻儀，其特征在于，上述放大器由一個晶體管組成，用于放大上述輸入高頻信號和上述中頻信號，這些信號被加到它的控制端，以便在它的第一端上獲得上述放大了的輸入高頻信號和上述放大了的中頻信號，該第一端連接到上述放大器的上述第一主端上。
18.根據權利要求
17所述的混頻儀，還包括一個濾波器，連接到上述放大器的上述第一主端上，用于分離上述放大了的輸入高頻信號和上述放大了的中頻信號。
19.根據權利要求
14所述的變頻儀，其特征在于，上述放大器是一個差動放大器，用于放大分別加到它的兩個控制端上的上述輸入高頻信號和上述中頻信號，以便在它的兩個第一主端上，獲得上述的放大了的輸入高頻信號和上述放大了的中頻信號，這兩個第一端共同連接于上述放大器的上述第一主端上。
20.根據權利要求
19所述的變頻儀，還包括一個第一濾波器，連接到上述差動放大器的上述兩個第一主端的一端上，用于抑制上述放大了的中頻信號，以便只把上述放大了的輸入高頻信號加到上述混頻裝置的上述第一主端上;一個第二濾波器，連接到上述差動放大器的上述兩個第一主端的另一端上，用于抑制上述放大了的輸入高頻信號，以便只獲得上述放大了的中頻信號，來作為上述變頻儀的一個輸出信號。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種用于把高頻信號變換為中頻信號的變頻儀。本變頻儀包括一個混頻部分，用于把高頻信號與本振信號進行混頻，以便獲得一個中頻信號；一個放大器，通過高頻抑制電路連接到混頻器部分，以便作為一個恒流源，為混頻部分提供恒定的直流。從而，當本振信號加到控制端時，可抑制混頻部分電流的增加。該放大器既可用來放大高頻信號，也可用來放大中頻信號，或用來同時放大這兩種信號。
文檔編號H03D7/00GK85105670SQ85105670
公開日1987年1月28日 申請日期1985年7月26日
發(fā)明者板下誠司, 佐藤毅, 永井裕之, 久保一彥, 臼井晶 申請人:松下電器產業(yè)株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan