Maišytuvas yra pagrindinis RF signalo grandinės etapas superheterodino (super) imtuvo architektūroje. Tai leidžia imtuvą sureguliuoti per plačią dominančią dažnių juostą ir tada bet kokį norimą gauto signalo dažnį paversti žinomu fiksuotu dažniu. Tai leidžia efektyviai apdoroti, filtruoti ir demoduliuoti dominantį signalą. Super struktūros struktūra yra elegantiška ir paprasta, tačiau faktinis veikimas priklauso nuo jos sudedamųjų funkcinių blokų veikimo.
Atkreipkite dėmesį, kad visur esantį Supermeną sukūrė inžinerijos genijus majoras EH Armstrongas, kuris buvo 1930-aisiais ir iš esmės pakeitė ankstesnį imtuvo dizainą, ypač regeneruojantį dizainą (nors jis vis dar naudojamas profesionaliai). Vėliau Armstrongas taip pat išrado dažnio moduliaciją, kuri vis dar plačiai naudojama. Bet kuris iš jų Armstrongą paverstų „pionieriaus ir išradėjo“ kategorija, tačiau tikrai svarbu turėti šiuos tris su radiju susijusius išradimus. Daugiau informacijos apie maišytuvo pagrindus rasite „TechZone“ straipsnyje „Maišytuvo pagrindai“. Pagrindiniame super „vienos konversijos“ imtuve įvesties nešiklio RF signalas yra sustiprinamas vienu ar daugiau mažo triukšmo stiprintuvo (LNA) pakopų ir tada patenka į maišytuvą (1 pav.). Maišytuvas turi du įėjimus: RF signalą ir vietinį osciliatorių (LO). LO yra fiksuotame poslinkyje nuo norimo sureguliuoti signalo ir gali būti nustatytas virš arba žemiau nešlio dažnio; kai kuriuose projektuose yra techninių priežasčių, kodėl vienas turi viršenybę prieš kitą.
1 paveikslas. Pagrindinė superheterodino architektūra sumaišo RF signalą su vietiniu osciliatoriumi ir išlaiko fiksuotą poslinkį su sustiprintu RF signalu, kuris turi būti sureguliuotas, kad būtų sukurtas žemo konvertavimo fiksuoto dažnio IF signalas, kurį vėliau galima sustiprinti ir demoduliuoti.
Maišytuvas yra nelinijinis etapas, jungiantis du signalus. Šis netiesinis maišymas sukuria du išėjimus: vieną iš dviejų signalų dažnių sumos, o kitą - esant skirtumui (kiti ir (ar) harmonikai taip pat gaminami netiesinio maišymo proceso metu, tačiau jie nėra įdomūs ir lengvai filtruojami). Yra toks fiksuoto ritmo dažnio išėjimas, vadinamas tarpiniu dažniu (IF), todėl super dizainas yra toks efektyvus. Taip yra todėl, kad nesvarbu, koks yra konkretus dažnis, IF visada yra to paties dažnio. Kadangi IF dažnis visada yra tas pats, IF pakopos stiprintuvą ir vėlesnį demoduliatorių galima optimizuoti vieno žinomo dažnio veikimui.
Tada filtruokite maišytuvo IF išėjimą, kad pašalintumėte visus artefaktus (kiek įmanoma), tada pereikite prie kito etapo tolesniam stiprinimui ir demoduliacijai. Istoriškai tradicinis transliuojamas AM radijas naudojo 455 kHz IF, tradicinis transliuojamas FM radijas - 10.7 MHz, tačiau kitos profesionalios programos naudojo skirtingus IF.
Be pagrindinės vienos konversijos super, taip pat yra dvigubos konversijos topologijos. Jis naudojamas aukštesniems nešiklio dažniams, pvz., 500 MHz arba didesniems nei 1 GHz, siekiant palengvinti signalo filtravimo ir triukšmo problemas, optimizuojant pasiekiamą kiekvieno etapo veikimą; nešiklis praeina per pirmosios pakopos maišytuvą/LO, kad jį sumažintų iki maždaug. Pirmasis 50–100 MHz IF vėliau antruoju maišytuvu/LO toliau konvertuojamas į antrąjį IF. Tai suteikia dizaineriams didesnį lankstumą ir palengvina kai kuriuos atskirų komponentų specifikacijų reikalavimus. (Komerciniam naudojimui yra net trigubos konversijos imtuvai.) 2 paveikslas. Dvigubo konversijos konstrukcijoje pagrindinis super metodas pratęsia pirmąjį žemesnio konvertavimo etapą, kad būtų galima sureguliuoti didesniu dažniu; IF išėjimas tampa lygiavertis fiksuoto dažnio RF, kuris sumaišomas su antrojo etapo LO, kad būtų sukurtas antrasis IF išėjimas.
1. Nulinio IF dizainas
Nors LO/IF itin tikslus metodas yra pats sėkmingiausiai suprojektuotas imtuvo architektūra, dabar jis konkuruoja dėl kito metodo: nulinio IF imtuvo, dar žinomo kaip tiesioginio imtuvo konvertavimo imtuvas (DCR), arba sinchroninis imtuvas (3 pav.). Čia LO dažnis nustatomas labai arti norimo signalo RF nešiklio dažnio. Mišrus išėjimas iš karto pasiekia pagrindinę juostą ir nereikalauja IF etapo.
3 pav. Nulinio IF metodas naudoja LO, kuris yra labai arti RF signalo ir tiesiogiai žemyn konvertuoja į bazinę juostą be tarpinio IF etapo.
Nors šis metodas teoriškai sumažina pagrindinės grandinės sudėtingumą, jis kelia griežtus reikalavimus visiems etapams, įskaitant dinaminį diapazoną, stabilumą, iškraipymus, derinimo diapazoną ir triukšmą. Kai kurioms kruopščiai atrinktoms ir suprojektuotoms programoms IC gali padaryti nulinio IF imtuvus konkurencingais ar pranašesniais už super imtuvus su IF lygiais.
2. Pagrindiniai maišytuvo parametrai
Maišytuvai gali būti pasyvūs (dažniausiai pagaminti naudojant diodus) arba aktyvūs įrenginiai, kurie naudoja tranzistoriaus stiprinimą. Kaip funkcinis modulis, kuris renka signalus plačioje RF dažnių juostoje ir žemyn konvertuoja jį į fiksuotą IF dažnį, maišytuvai jam turi daug reikalavimų. Kiekvienas aktyvus ir pasyvus maišytuvas pateikia skirtingus pagrindinių parametrų derinius, kurie visi matuojami dB, jei nenurodyta kitaip:
Trečiosios eilės perėmimo taškas arba įvesties kryžminis taškas (IIP3 arba IP3) yra susijęs su netiesinio produktų maišytuvo poveikiu tiesiškai sustiprintam signalui, kurį sukelia trečiosios eilės netiesinis produkto terminas. Trečios eilės perėmimo taškui įvertinti naudojami du bandymo dažniai maišytuvo pralaidumo juostoje; Paprastai šie bandymų dažniai yra apie 20–30 kHz. Didesnė IP3 vertė (dBm) rodo geresnį maišytuvą.
Konversijos nuostolis/padidėjimas yra IF išėjimo galios ir RF įvesties galios santykis. Pasyviems maišytuvams tai visada yra nuostolis (neigiamas dB), paprastai nuo -5 iki -10 dB. Nors tai yra maišytuvo efektyvumo matas, problema čia yra ne nuolatinės srovės maitinimo šaltinio efektyvumas, bet palyginti mažas RF galios lygis, kurį maišytuvas mato.
Triukšmo rodiklis (NF) yra labai svarbus, nes jis apibūdina maišytuvo pridėtą triukšmą ir rodomas IF išvestyje. Tai kelia susirūpinimą, nes pridėjus prie triukšmo juostos triukšmą prie dominančio signalo, beveik neįmanoma pašalinti, sunaikinti signalo, padaryti demoduliaciją sudėtingesne ir sumažinti bitų klaidų lygį (BER). Įprastas triukšmo lygis yra nuo 0.5 iki 3 dB.
Izoliacija apibrėžia laipsnį, kuriuo maišytuvas neleidžia RF ar LO įvesties signalo energijai pasiekti IF išėjimo, o tai gali sunaikinti ir iškraipyti IF ir sukelti demoduliacijos problemų bei klaidų. Tai RF arba LO įėjimo santykis su nuotėkio IF išvestimi.
Dinaminis diapazonas matuoja maksimalaus signalo lygio ir minimalaus signalo lygio santykį, kurį maišytuvas gali valdyti, ir vis tiek pateikia IF signalą, atitinkantį specifikacijas. Atsižvelgiant į numatomą RF įvestį, sistemai gali prireikti vidutinio (50 dB) arba plataus dinaminio diapazono (100 dB).
Tai tik našumo parametrai, susiję su viršutiniu maišytuvu. Kiti apima vaizdo atmetimą, stiprinimo suspaudimą, nuolatinės srovės poslinkį ir 1 dB suspaudimo tašką.
3. Platus maišytuvų asortimentas
Maišytuvų pardavėjai apima tradicinius analoginių IC tiekėjus, turinčius RF patirtį, taip pat į RF orientuotus pardavėjus, kurie kuria IC ir atskirus maišytuvus. Kadangi šios dvi grupės į maišytuvo veikimą žiūri skirtingomis kryptimis, joms skirtingos prioritetų ir kompromisų sritys bei bendri aspektai.
IC tiekėjas ADI pristatė ADL5350, kuris yra GaAs pHEMT vienpusis pasyvus maišytuvas su integruotu LO buferiniu stiprintuvu (4 pav.).
4 paveikslas: ADL5350 pasyvus maišytuvas turi aktyvų LO stiprintuvą, kuris supaprastina LO signalo generavimo veikimą ir reikalavimus.
Šis plačiajuosčio ryšio įrenginys gali valdyti dažnius nuo 750 MHz iki 4 GHz ir yra skirtas korinio ryšio bazinėms stotims su skirtingais moduliacijos tipais ir standartais. Buferis leidžia vartotojui pateikti žemo lygio LO, o tai supaprastina dizainą. Konversijos nuostoliai yra 6.8 dB, triukšmo rodiklis - 6.5 dB, o IP3 - 25 dB. Dėl naudojamų dažnių ADL5350 naudoja 8 VFDFN atvirą trinkelę, mikroschemų masto paketą. (Jis taip pat gali būti naudojamas papildomam konversijos procesui, tačiau tai yra kita istorija.)
CEL (buvusi Kalifornijos Rytų laboratorija) teikia UPC2757 silicio mikroschemą MMIC (monolitinė mikrobangų krosnelė IC), skirta RF įėjimui nuo 0.1 iki 2.0 GHz ir IF nuo 20 iki 300 MHz (6 pav.).
6 pav. CEL UPC2757 serijoje yra pagrindiniai aktyvūs maišytuvai, skirti RF įėjimams nuo 0.1 iki 2.0 GHz.
„UPC2757TB“ yra optimizuotas mažoms energijos sąnaudoms, o „UPC2758TB“ - mažiems iškraipymams. Kiekvieno IC atveju konversijos padidėjimas yra LO dažnio funkcija (7 pav.).
7 paveikslas: CEL UPC2757 MMIC konversijos padidėjimas kinta priklausomai nuo LO dažnio; du pagrindiniai šeimos nariai siūlo pagrindinius energijos vartojimo ir iškraipymo pasirinkimus.
Tai tik du pavyzdžiai. Maišytuvus galima įsigyti iš daugelio tiekėjų; įranga gali būti naudojama įvairiems RF ir LO dažniams, taip pat skirtingiems galios lygiams ir veikimo parametrams. Dizainerio sprendimų priėmimo procese pirmiausia išvardijami pagrindiniai dažnio reikalavimai ir reikalingos kitų maišytuvo savybių vertės, taip pat bet koks lankstumas ar kompromisai, kurie gali atsirasti dėl bet kurio iš šių veiksnių.
Mūsų kitas produktas:
