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. Основные параметры и характеристики смесителей


    Эксплуатационные качества смесителей определяются большим числом показателей. Ниже приводятся основные параметры и характеристики, используемые для оценки качества смесителей.

    • Диапазон рабочих частот по каждому из портов. Эти характеристики являются главнейшими показателями, которые в значительной степени определяет конечный выбор типа смесителя. Смесители различного рода применяются в РЧ блоках, работающих, на частотах, начиная с десятков мегагерц до десятков гигагерц. Типовые серийно выпускаемые смесители имеют максимальную рабочую частоту от 100 МГц до 5 ГГц.
    • Потери преобразования (Conversion Loss, CL). Потери преобразования являются критерием эффективности преобразования смесителя сигнала РЧ в сигнал ПЧ. Это отношение уровня (как правило, мощности) сигнала на выходе смесителя к сигналу на входе смесителя, выраженное в дБ.
    • Коэффициент преобразования или коэффициент передачи (Conversion Gain, CG). В англоязычной литературе параметр CG обычно применяют к активным смесителям, а СL – к пассивным. Избыточное усиление смесителя может отрицательно сказаться на динамическом диапазоне РЧ тракта в целом. В большинстве случаев, наличие больших вносимых потерь преобразования смесителя также нежелательно, особенно при применении пассивных смесителей. Активные смесители обеспечивают коэффициент передачи в диапазоне от -1 до +20 дБ, в то время как пассивные смесители имеют типовое значение потерь преобразования от 5 до 8 дБ.
    • Коэффициент шума (Noise Figure) - это отношение величины сигнал-шум (SNR) на входе смесителя к сигнал-шум на выходе смесителя, измеренное при T=290K. Коэффициент шума пассивных смесителей численно равен потерям преобразования. Коэффициент шума активных смесителей зависит от их схемотехнической реализации и используемых элементов. Как правило, перед первым смесителем тракта приема включается малошумящий усилитель для снижения коэффициента шума тракта в целом, хотя это может привести к снижению динамического диапазона тракта.

    1. Коэффициент шума двух боковых полос (Double Sideband, DSB): включает шумовые и сигнальные вклады в сигналы РЧ и зеркальных каналов.
    2. Коэффициент шума одной боковой полосы (Single Sideband, SSB): не включает зеркальный сигнал, но включает шум в зеркальном канале, определяя во многом характеристики смесителя на зеркальной частоте и требуемой частоте SSB = 2 DSB.

    • Уровень и качество сигнала гетеродина (Local Oscillator Drive). Идеальный смеситель должен быть нечувствительным к уровням гетеродинного сигнала и содержащихся в нем кратных гармоник. В реальных устройствах параметры гетеродина должны соответствовать параметрам смесителя. Для пассивных двойных балансных диодных смесителей необходим уровень сигнала гетеродина от +5 до +25 дБм. Активные смесители требуют уровень гетеродина в пределах от -20 до +30 дБм, в зависимости от схемотехнической реализации. Таким образом, проектирование опорного (гетеродинного) генератора самым тесным образом связано с выбранным типом смесителя.
    • Развязка (изоляция) портов (Port-to-Port Isolations). Развязка представляет собой параметр, характеризующий степень подавления паразитного прохождения сигнала, приложенного к какому-либо входу (порту) смесителя, на два других вывода. Единственный сигнал, который должен присутствовать на выходе смесителя – это сигнал промежуточной частоты. Неидеальность развязки портов приводит, в частности, к возникновению явления самосмешения сигналов (рис. 21), существенно ухудшающему качество функционирования тракта.

    Рис. 21. Влияние неидеальности развязки портов на работу смесителя

    Величина развязки зависит от того, является ли смеситель небалансным, простым балансным или двойным балансным. В небалансных смесителях вообще отсутствует развязка между портами. Наилучшую развязку между всеми тремя портами обеспечивают двойные балансные смесители.

    • Согласование полных сопротивлений (импедансов) (Impedance Matching). Независимо от того, какой смеситель применяется в системе, активный или пассивный, для получения оптимальных его параметров должно быть выполнено тщательное согласование всех его трех входов (портов) с соответствующими трактами. В активных смесителях в результате рассогласования обычно снижается коэффициент усиления. Пассивные смесители особенно чувствительны к рассогласованию по выходу промежуточной частоты. В результате этого получаются большие потери преобразования и больший уровень паразитных продуктов преобразования.
    • Смещение постоянной составляющей (DC offset). Это показатель ассиметричности смесителя. Для идеального смесителя смещение постоянной составляющей равно нулю. Смещение постоянной составляющей может быть определено значение напряжения на выходе ПЧ смесителя, когда смеситель используется как фазовый детектор при подаче на него только сигнала гетеродина.
    • Нелинейность преобразования или нелинейные искажения преобразования (Conversion Compression). Это показатель величины уровня максимального РЧ сигнала на входе, при котором смеситель находится в линейном режиме. Для малых уровней сигнала, при каждом увеличении уровня входного сигнала, пропорционально (линейно) увеличивается уровень выходного сигнала. Если уровень входного сигнала увеличивается, наступает момент, когда потери преобразования смесителя начнут увеличиваться.

    Однодецибельной точкой компрессии смесителя называется уровень входного сигнала, при котором потери преобразования смесителя увеличиваются на 1 дБ.

    Смесители должны использоваться при уровнях сигнала, меньших точки компрессии, так как дополненительно к искажению входного сигнала увеличивается амплитуда побочных спектральных составляющих.

    • Динамический диапазон (Dynamic Range). Это одна из наиболее важных технических характеристик смесителя. Значительный рост числа используемых передатчиков и наличие других источников помех означает, что современные радиоприемники подвижной связи, как правило, работают в жесткой помеховой обстановке. Даже в случае, когда полезный сигнал имеет очень малый уровень, например, при замираниях сигнала, от приемника 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 компрессии коэффициента передачи, интермодуляционных составляющих и теплового разрушения.
    • Линейность (Linearity). Линейность смесителя зависит от уровня входного сигнала. Смеситель с высокой линейностью будет иметь высокий TOI. Линейность устройства можно наглядно представить, построив график его амплитудной характеристики, т.е. зависимость уровня сигнала ПЧ на выходе смесителя от уровня входного РЧ сигнала.
    • Точка пересечения третьего порядка (Third Order Intercept Point, TOI). Она является показателем качества и показывает уровень составляющих третьего порядка при подаче на смеситель многочастотного (обычно двухтонового) сигнала. Она измеряется при использовании в качестве тестового сигнала двух сигналов с близко расположенными частотами f1 и f2. Наиболее нежелательные продукты нелинейности третьего порядка после смешивания этих двух сигналов с частотой гетеродина возникают на частотах (2f1 ± f2) ± fгет и (2f2 ± f1) ± fгет. В смесителе с преобразованием частоты вниз нас интересует комбинационная частота третьего порядка (2f1 - f2) - fгет и (2f2 - f1) - fгет при попадании их в тракт ПЧ.

    Точка пересечения третьего порядка – это гипотетическая (мнимая) точка, в которой уровень составляющих третьего порядка равен уровню основного выходного сигнала прямого преобразования. Точка находится на характеристике зависимости выходного сигнала устройства (смесителя) от сигнала на входе РЧ. Пересчитанная к выходу точка пересечения третьего порядка смесителя (Third Order Intercept point, TOIout) описывается равенством: TOIвых = Рпч + L/2, где все величины выражаются в дБ.

     
    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