Сайт
  • Главная "RFDesign"
  • Новые статьи
  • РЧ функциональные узлы и радиокомпоненты
  • Смесители и преобразователи сигналов
  • Форум
  • Карта сайта
  • Гостевая книга
  • О сайте
  • Смесители и преобразователи сигналов для устройств подвижной связи. Диодные смесители


    В качестве нелинейных элементов диодных смесителей могут быть использованы РЧ диоды различных типов. В современных диодных смесителях используют диоды Шоттки (Schottky diodes). Главной причиной этого является то, что диоды Шоттки имеют более высокую скорость переключения, чем диоды с p-n переходом.

    Небалансные диодные смесители

    В случае практической реализации схем небалансных диодных смесителей необходимо производить развязку трактов сигнала гетеродина и входного РЧ сигнала, выполняемую обычно при помощи ВЧ трансформаторов, направленных ответвителей или диплексеров (рис. 5).

    Рис. 5. Схема небалансного диодного смесителя

    В большинстве диодных смесителей используются несмещенные диоды, однако, при подаче на диод прямого напряжения смещения для получения небольшого тока , можно уменьшить потери преобразования смесителя. Это особенно желательно при использовании гетеродина с малым уровнем сигнала. Диод смещается для того, чтобы установить статическую рабочую точку, расположенную близко к области максимальной нелинейности на рабочей характеристике, для нахождения на квадратичном участке характеристики диода при низком уровне сигнала гетеродина.

    Достоинства небалансных смесителей:

    • могут работать в очень широком диапазоне частот
    • схемотехническая простота

    Недостатки небалансных смесителей:

    • в них не обеспечивается приемлемой развязки между портами
    • мощность полезного выходного сигнала зависит от уровней как входного, так и опорного гетеродинного сигналов

    Балансные диодные смесители

    Рис. 6. Балансный смеситель с гибридным трансформатором

    В балансном диодном смесителе (Single-balanced Diode Mixer, SBM) используется два диода. Сигналы от гетеродина и источника РЧ складываются в противофазе, при этом происходит уменьшение уровня нежелательных компонент сигнала на выходе ПЧ смесителя и их подавление. Уровень подавления зависит от амплитудной и фазовой симметрии трансформатора, обеспечивающего симметричность сигналов и согласование между двумя диодами. В качественных смесителях, выполненных на дискретных элементах, возможно подавление на 20-30 дБ. Одним из других преимуществ балансных смесителей является подавление четных побочных составляющих и подавление амплитудных (АМ) шумов гетеродина. В ранних моделях СВЧ приемников АМ шумы были серьезной проблемой, так как сигналы гетеродинов были очень зашумлены. Однако в современных РЧ блоках устройств ССПО в качестве гетеродинов используются синтезаторы частот, и фазовые шумы опорных сигналов представляют более серьезную проблему, чем АМ шумы.

    Двойные балансные смесители

    Рис. 7. Двойной балансный смеситель

    В двойных балансных диодных смесителях (Double-balanced Diode Mixers, DBM), зачастую называемых кольцевыми, обычно используются 4 диода, соединенных кольцом или звездой с балансными входами гетеродина и РЧ сигнала. Все выводы смесителя фактически изолированы друг от друга. При выполнении диодных колец внутри ИС, удается достичь очень хорошего их согласования и симметрии, так как диоды изготавливаются из одного и того же материала, на одной подложке, имеют одинаковые параметры. Такие структуры являются сбалансированными и по гетеродинному и по РЧ входам.

    Преимущества двойных балансных диодных смесителей:

    • повышенная линейность, больший динамический диапазон устройства;
    • сигналы РЧ и гетеродина на выходе подавляются;
    • на выходе смесителя подавляются комбинационные продукты сигналов гетеродина и РЧ четных порядков;
    • хорошая взаимная изоляция портов смесителя.

    Недостатки двойных балансных диодных смесителей:

    • использование двух симметрирующих РЧ трансформаторов, являющихся технологически сложными элементами, и в силу этого затруднена реализация таких структур смесителей в интегральных структурах;
    • реальный диапазон рабочих частот ограничен достигаемой технологической симметричностью РЧ трансформаторов;
    • необходимость использования мощного сигнала гетеродина;
    • необходимо применять полупроводниковые компоненты с идентичными характеристиками.

    Строенные балансные диодные смесители

    Сдвоенный двойной балансный смеситель (Double Doubly Balanced Mixer, DDBM) или строенный смеситель (Triple Balanced Mixer, TBM) является совокупностью двух кольцевых балансных смесителей. На рис. 9 показана принципиальная схема такого смесителя. Главное преимущество схемы – повышенная линейность, т.к. применение двух диодных колец и дополнительных РЧ трансформаторов позволяет расширить динамический диапазон устройства примерно на 3 дБ и увеличить, минимум на 6 дБ, развязку между входными портами гетеродина и РЧ сигнала.

    Рис. 9. Принципиальная схема двойного балансного смесителя

    Главный недостаток данного смесителя - увеличенная сложность, т.к. используется 3 симметрирующих трансформатора и 8 диодов. Кроме этого, необходимо увеличить мощность сигнала гетеродина на 3 дБ, по сравнению с кольцевым балансным диодным смесителем. Альтернативной реализацией смесителей с высокой линейностью является выполнение их на полевых транзисторах, описанное далее. При этом может обеспечиваться даже большая линейность, чем в диодных смесителях, при использовании более простой схемы устройства.

    На практике такая сложная трансформаторов система не используется, так как более практичным решением является объединение кольцевых балансных смесителей при помощи гибридных комбайнеров и разветвителей.

     

     
    Сайт находится в стадии оформления, информационного наполнения и тестирования. Приносим извинения за возможные неточноcти и некорректную работу. Рады конструктивным замечаниям, предложениям и вопросам, которые можно записать в гостевую книгу или отправить по е-почте.
    |||| Гостевая книга ||||
    Copyright © 1999-2007 Sergey Dinges - Сергей Дингес, email: rfdesign@yandex.ru