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. Смесители на полевых транзисторах


    Полевые транзисторы могут использоваться в смесителях в активном и пассивном режимах. Такие смесители могут иметь очень хорошие динамические характеристики. Значения коэффициента передачи в данных смесителях выше, а уровни интермодуляционных искажений ниже, чем у типичных пассивных смесителей. Полевые транзисторы имеют квадратичную вольт-амперную характеристику, что значительно снижает уровни интермодуляционных составляющих третьего порядка. Как и пассивные устройства, смесители на полевых транзисторах имеют высокий уровень мощности, при котором происходит их тепловое разрушение. Однако, по сравнению с диодными, для таких смесителей требуется гетеродинный сигнал большой мощности.

    Пассивный режим полевых транзисторов

    Пригодность транзистора для использования его в качестве ключа вытекает из того факта, что его сопротивление сток-исток ведет себя как варистор, сопротивление которого зависит от напряжения между затвором и истоком. Когда ПТ используется как ключ, то он работает при отсутствии напряжения между истоком и стоком. РЧ сигнал проходит от стока к истоку, а напряжение на затворе является управляющим. Вышесказанные рассуждения можно иллюстрировать при помощи упрощенной эквивалентной схемы, изображенной на рис. 4.

    Рис. 4. Эквивалентная схема ПТ, используемого в качестве ключа

    На рис. 14 приведена схема балансного смесителя с ПТ, используемыми в качестве ключей.

    Рис. 14. Схема простого смесителя на ПТ, работающими в качестве ключей

    Наряду с диодными кольцевыми смесителями существуют кольцевые смесители на ПТ (рис. 15). Как видно из рисунка, для таких смесителей требуется дополнительный симметрирующий трансформатор Т2 на выходе ПЧ. Сигнал гетеродина одновременно переключает транзисторы VT1 и VT3 из открытого состояния в закрытое в противофазе с транзисторами VT2 и VT4. В результате этого РЧ сигналы в противофазе поочередно поступают на выход ПЧ. Как и в смесителях с диодным кольцом это означает, что на выходе ПЧ формируется сигнал РЧ, перемноженный с сигналом гетеродина. Недостатком данного смесителя является его более высокая стоимость и сложность реализации, поэтому такие смесители не делаются в дискретных реализациях, но могут применяться в интегральных разработках.

    Рис. 15. Кольцевой балансный смеситель на ПТ

     

    Небалансные активные смесители

    Рис. 16. Упрощенная схема смесителя на ПТ

    Достоинствами таких смесителей является возможность усиления преобразованного сигнала и, как правило, более низкий уровень шума, чем у смесителей на пассивных элементах. На рис. 16 показана обобщенная структура небалансного смесителя на ПТ, а на рис. 17 – простой вариант его схемотехнической реализации.

    Рис. 17. Небалансный смеситель на полевом транзисторе

    Схема, показанная на рис. 17 имеет недостаток, связанный с недостаточной развязкой сигналов РЧ и гетеродина, поступающих на один и то же вход. По этой причине часто используются смесители с двумя раздельными выходами.

    Рис. 18. Упрощенная схема смесителя на двух ПТ

    Этот вариант смесителей может быть реализован, например, на основе каскодной схемы включения двух транзисторов, показанной на рис. 18, но на практике часто используются и двухзатворные ПТ (рис. 19).

    Рис. 19. Смеситель на двухзатворном КМОП транзисторе

    Одним из преимуществ данной схемы является то, что сигналы гетеродина и РЧ по существу изолированы, что может использоваться при разработке компактных смесителей с усилением преобразованного сигнала. Лучше реализовать усиление преобразованного сигнала, чем получить потери, обусловленные структурой смесителя. Однако, как правило, активные смесители имеют более низкую линейность, чем пассивные устройства.

    Балансные и двойные балансные смесители

    Схемотехника смесителей, которые включаются в серийно выпускаемые ИС, существенно отличаются от реализаций на дискретных элементах, описанных выше. Транзисторы, изготовленные на одной общей подложке ИС, имеют практически идентичные свойства и характеристики и занимаемая ими площадь в кристалле ИС гораздо меньше площади, которую они бы занимали в дискретном исполнении. Поэтому балансные и двойные балансные смесители получили очень широкое распространение в составе ИС.

    Структура (рис. 20-б) двойного балансного смесителя (Double-Balanced Mixer) может быть получена объединением двух отдельных (рис. 20-а) согласованных балансных смесителей (Single Balance Mixer). В двойном балансном смесителе уровень РЧ сигнала, попадающего на ПЧ порт смесителя, существенно уменьшен из-за добавления балансной схемы на транзисторах VT1 и VT2. Следовательно, в двойном балансном смесителе обеспечивается очень хорошая изоляция портов РЧ (или гетеродин)-ПЧ. В двойном балансном смесителе все порты совершенно изолированы друг от друга.

     

    Рис. 20. Балансные и двойные балансные смесители на полевых транзисторах

     
    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