Разделы сайта

Смесители частот

.3.1 Порты смесителей

На рис. 3.1 показаны порты См, где RF (Radio Frequency) - порт ВЧ-сигнала с частотой fRF (порт сигнала радиочастоты), LO (Local Oscillator) - порт сигнала местного генератора (гетеродина) с частотой fLO , IF (Intermediate Frequency) - порт сигнала промежуточной частоты fIF . Если входные порты - IF и LO, а выходной - RF, то речь идет о преобразовании частоты вверх (upconverter). Если входные порты - RF и LO, а выходной IF, то См осуществляет преобразование частоты вниз (downconverter).

Рис. 3.1«Порты смесителя частот»

Схемы См могут быть пассивными, в которых в качестве нелинейных элементов применяются полупроводниковые диоды, и активными, в которых последовательно с одним или несколькими портами включены встроенные широкополосные усилители.

диодный смеситель сигнал фильтр

Общие свойства смесителей

В идеальном смесителе в спектре выходного RF-сигнала присутствуют только компоненты первого порядка с суммарной и разностной частотами fLO±fIF. Именно такой смеситель мы стремимся получить, но это невозможно ввиду принципа работы реальных смесителей. Рассмотрим, как функционирует реальный смеситель.

Схема небалансного См ВЧ-диапазона представляет собой соединенные в кольцо источники квазигармонических напряжений uRF(t) и uLO(t), диод и нагрузку. Вольт-амперная характеристика диода описывается экспоненциальной функцией:

i(e)=Sexp(α e),

где S - крутизна, e- напряжение на диоде, α - множитель нелинейности.

Если функцию представить в виде ряда:

i(e)=S[1+ αe+…+(1/n!) αnen+…],

а напряжение как сумму синусоидальных составляющих, у которых частоты fLO и fRF.

То после тригонометрических преобразований окажется, что в спектре тока диода присутствуют гармоники входных сигналов с кратными частотами и составляющие с комбинационными частотами:

fIF=| ±mfRF ±nfLO | ,

где m и n - целые числа.

Также в токе См имеют место паразитные комбинационные компоненты высокого порядка, если в сигнале на выходе имеются гармонические составляющие с близкими частотами.

Мощность каждой компоненты зависит от схемы смесителя и нелинейно связана с амплитудами входных сигналов.

Чтобы избавится от нежелательных паразитных компонент в исследуемой схеме, после смесителя ставится полосно-пропускающий фильтр, выделяющий компоненту первого порядка с суммарной частотой. Тем самым мы приближаемся к желаемому идеальному смесителю, о котором говорилось ранее.

Параметры смесителей

Смесители являются ключевым элементом преобразователей частоты в современных радиоприёмных устройствах. Рассмотрим основные свойства смесителей.

Смесители, которые выполняют функцию перемножения напрямую, обладают превосходными характеристиками, потому что они идеально воспроизводят только гармоники с комбинационными частотами. Одно, достаточно общее свойство таких смесителей то, что они сначала преобразуют входное напряжение в ток, а затем осуществляют перемножение токов. Реальные смесители сложны для анализа, и поэтому их эксплуатационные качества определяются множеством характеристик. Основные параметры смесителей, которые нужно учитывать при создании электронной аппаратуры, можно разделить на три группы: характеристики номинальных сигнальных параметров; коэффициенты передачи и паразитных связей; чувствительность к вариациям параметров входных сигналов и внешних воздействий.

Номинальные параметры.

) Диапазон рабочих частот по каждому из портов fIF, fRF, fLO.

Смесители, как правило, применяются в приёмниках, работающих, начиная с очень низких частот до десятков гигагерц. Типичные серийно выпускаемые смесители имеют максимальную рабочую частоту от 100 МГц до 2,5 ГГц. Диапазон рабочих частот в значительной степени определяет конечный выбор типа смесителя.

) Динамический диапазон.

Это одна из наиболее важных технических характеристик смесителя. Значительный рост числа используемых передатчиков и наличие источников помех означает, что современные радиоприёмники, как правило, работают в жёстких условиях помех. Даже в случае, когда полезный сигнал имеет очень малый уровень, например, в спутниковых системах связи, от приёмника требуется, чтобы он сохранял работоспособность и характеристики в присутствии сильных мешающих сигналов. Нижний предел динамического диапазона смесителя определяется его коэффициентом шума, в то время как верхний предел определяется уровнями коэффициента передачи, интермодуляционных составляющих.

Мощность полезного PRF и опорного PLO сигналов. Значение мощностей указываются в децибелах по отношению к уровню 1мВт (дБмВт) для середины рабочего диапазона частот. Нелинейность амплитудной характеристики (см. рис. 3.2) смесителя PIF (PRF), снимаемая при одногармоническом сигнале на RF-входе, характеризуется уровнем 1-дБ компрессии (1-dB-Compression Point), т.е. мощностью входного сигнала P-1дБ, при которой коэффициент передачи смесителя падает на 1 дБ по сравнению с малосигнальным значением. Динамический диапазон смесителя можно определить как разность между уровнем выходной мощности в точке P-1дБ и уровнем мощности шума, измеренная в децибелах.

Перейти на страницу: 1 2 3

Самое читаемое:

Анализ и синтез систем автоматического регулирования
Цель настоящей работы - выбор и обоснование типов регуляторов положения, скорости и тока, а также расчет параметров настройки этих регуляторов. Для синтеза автоматической системы будем использовать метод поконтурной оптимизации с использованием методов модального и симметричного оптимума. При функциональном проектировании автомат ...

www.techstages.ru : Все права защищены! 2019