Змяшальнік з'яўляецца ключавым этапам ланцуга радыёчастотнага сігналу ў архітэктуры супергетеродинного (супер) прыёмніка. Гэта дазваляе прымаць прыёмнік у шырокім дыяпазоне частот, які цікавіць, а затым пераўтвараць любую патрэбную частату прынятага сігналу ў вядомую фіксаваную частату. Гэта дазваляе эфектыўна апрацоўваць, фільтраваць і дэмадуляваць сігнал, які цікавіць. Структура суперструктуры элегантная і простая, але рэальная прадукцыйнасць залежыць ад прадукцыйнасці ўваходзяць у яе функцыянальных блокаў.
Звярніце ўвагу, што паўсюдны Супермен быў распрацаваны інжынерным геніем маёрам Э.Х. Армстронгам у 1930-х гадах і ў значнай ступені замяніў яго папярэднюю канструкцыю прыёмніка, супер-рэгенератыўную канструкцыю (хаця яна і сёння выкарыстоўваецца ў прафесійных праграмах). Пасля Армстронг таксама вынайшаў частату мадуляцыі, якая да гэтага часу шырока выкарыстоўваецца. Любы з іх зробіць Армстранга катэгорыяй "піянераў і вынаходнікаў", але вельмі важна мець гэтыя тры вынаходкі, звязаныя з радыё. Для атрымання дадатковай інфармацыі пра асновы змяшальніка глядзіце артыкул TechZone "Асновы змяшальніка". У базавым суперпрыёмніку з "адзінкавым пераўтварэннем" уваходны ВЧ-сігнал носьбіта ўзмацняецца адным ці некалькімі каскадамі ўзмацняльніка з нізкім узроўнем шуму (LNA) і затым паступае ў змяшальнік (малюнак 1). Змяшальнік мае два ўваходы: радыёчастотны сігнал і генератар (LO). LO знаходзіцца на фіксаваным зрушэнні ад патрэбнага сігналу, які трэба наладзіць, і можа быць усталяваны вышэй або ніжэй нясучай частаты; у некаторых канструкцыях ёсць тэхнічныя прычыны, чаму адно мае перавагу над іншым.
Малюнак 1: Асноўная архітэктура супергетеродина змешвае ВЧ-сігнал з лакальным генератарам і падтрымлівае фіксаванае зрушэнне з узмоцненым ВЧ-сігналам, які падладжваецца, каб генераваць сігнал ПЧ з фіксаванай частатой, які можа быць узмоцнены і дэмадуляваны.
Змяшальнік - гэта нелінейны каскад, які аб'ядноўвае два сігналы. Гэта нелінейнае змешванне вырабляе два выхады: адзін на суму дзвюх частат сігналу, а другі на іх розніцы (іншыя і / гармонікі таксама атрымліваюцца ў працэсе нелінейнага змешвання, але яны нецікавыя і лёгка фільтруюцца). Існуе такая фіксаваная выхадная частата біцця, якая называецца прамежкавай частатой (IF), што робіць супер дызайн настолькі эфектыўным. Гэта таму, што незалежна ад таго, якая канкрэтная частата настроена, ПЧ заўсёды знаходзіцца на адной частоце. Паколькі частата ПЧ заўсёды аднолькавая, узмацняльнік ПЧ і наступны дэмадулятар могуць быць аптымізаваны для працы адной вядомай частаты.
Далей адфільтруйце выхад ПЧ змяшальніка, каб выключыць якія-небудзь артэфакты (наколькі гэта магчыма), а затым перайдзіце да наступнага этапу для далейшага ўзмацнення і дэмадуляцыі. Гістарычна склалася так, што традыцыйнае радыёвяшчанне AM выкарыстоўвае ІЧ 455 кГц, традыцыйнае FM-радыё - 10.7 МГц, але іншыя прафесійныя праграмы выкарыстоўваюць розныя ПЧ.
У дадатак да асноўнай адзінкавай канверсіі супер існуюць таксама тапалогіі падвойнага пераўтварэння. Гэта выкарыстоўваецца для больш высокіх нясучых частот, такіх як 500 МГц або вышэй 1 Ггц, для палягчэння праблем фільтрацыі сігналаў і праблем з шумамі шляхам аптымізацыі дасягальных характарыстык кожнага этапу; носьбіт праходзіць праз змяшальнік першага каскаду / LO, каб паменшыць яго прыблізна Першы ПЧ 50-100 МГц затым пераўтвараецца другім ПЧ другім змяшальнікам / LO. Гэта забяспечвае дызайнерам вялікую агульную гнуткасць і змякчае некаторыя патрабаванні да індывідуальных характарыстык кампанентаў. (У камерцыйным выкарыстанні ёсць нават прыёмнікі з патройным пераўтварэннем.) Малюнак 2: У дызайне двайнога пераўтварэння асноўны супер-метад пашырае першы этап пераўтварэння ўніз для налады на больш высокую частату; выхад ПЧ становіцца эквівалентным фіксаванай частаце ВЧ, якая змешваецца з LO другой ступені, каб атрымаць другі выхад ПЧ.
1. Дызайн нулявога ПЧ
Нягледзячы на тое, што метад LO / IF звышдакладнай дакладна з'яўляецца найбольш паспяхова распрацаванай архітэктурай прыёмніка, зараз ён набірае канкурэнцыю іншым метадам: прыёмнік з нулявым ПЧ, таксама вядомы як прыёмнік з непасрэдным пераўтварэннем прыёмніка (DCR), прыёмнік homodyne альбо сінхронны прыёмнік (малюнак 3). Тут частата LO усталёўваецца вельмі блізка да нясенай частоты патрэбнага сігналу. Змешаны выхад адразу знаходзіцца ў базавай паласе і не патрабуе стадыі ПЧ.
Малюнак 3: Метад нулявой ПЧ выкарыстоўвае LO, які знаходзіцца вельмі блізка да ВЧ-сігналу і непасрэдна пераўтвараецца ў асноўную паласу частот без прамежкавай стадыі ПЧ.
Хоць гэты метад тэарэтычна памяншае складанасць асноўнай схемы, ён прад'яўляе строгія патрабаванні да ўсіх этапаў, уключаючы дынамічны дыяпазон, стабільнасць, скажэнне, дыяпазон налад і шум. Для некаторых старанна падабраных і распрацаваных прыкладанняў IC можа зрабіць прыёмнікі нулявой ПЧ канкурэнтаздольнымі або пераўзыходзіць суперпрыёмнікі з узроўнем ПЧ.
2. Асноўныя параметры змяшальніка
Змяшальнікі могуць быць пасіўнымі (звычайна ўбудаваны з дыёдамі) альбо актыўнымі прыладамі, якія выкарыстоўваюць транзістарнае ўзмацненне. У якасці функцыянальнага модуля, які збірае сігналы ў шырокім дыяпазоне ВЧ-частот і пераўтварае яго ў фіксаваную частату ПЧ, у міксераў да яго шмат патрабаванняў. Актыўныя і пасіўныя змяшальнікі забяспечваюць розныя камбінацыі ключавых параметраў, якія вымяраюцца ў дБ, калі не пазначана іншае:
Пункт перахопу трэцяга парадку або кропка ўводу (IIP3 ці IP3) звязаны з уздзеяннем нелінейнага змяшальніка прадукту на лінейна ўзмоцнены сігнал, выкліканы нелінейным тэрмінам прадукту трэцяга парадку. Дзве выпрабавальныя частоты ў дыяпазоне прапускання змяшальніка выкарыстоўваюцца для ацэнкі пункту перахопу трэцяга парадку; звычайна гэтыя тэставыя частаты знаходзяцца паміж сабой прыблізна ад 20 да 30 кГц. Больш высокае значэнне IP3 (у дБм) паказвае на лепшы змяшальнік.
Страта / каэфіцыент пераўтварэння - гэта суадносіны магутнасці ПЧ да выхаднай магутнасці. Для пасіўных змяшальнікаў гэта заўсёды страты (адмоўныя дБ), звычайна ад -5 да -10 дБ. Нягледзячы на тое, што гэта паказчык эфектыўнасці змяшальніка, праблема тут заключаецца не ў эфектыўнасці крыніцы пастаяннага току, а ў адносна нізкім узроўні ВЧ-магутнасці, які міксер бачыць пры гэтым.
Паказчык шуму (NF) вельмі важны, паколькі ён характарызуе шум, які дадаецца змяшальнікам і з'яўляецца на выхадзе ПЧ. Гэта выклікае занепакоенасць, бо пасля таго, як унутры дыяпазон шуму дадаецца да цікавіць сігналу, практычна немагчыма ліквідаваць, разбурыць сігнал, зрабіць дэмадуляцыю больш складанай і паменшыць узровень памылак у бітах (BER). Тыповы паказчык шуму складае ад 0.5 да 3 дБ.
Ізаляцыя вызначае ступень, да якой змяшальнік перашкаджае радыёчастотнай або нізкачашчыннай энергіі ўваходнага сігналу дасягаць выхаду ПЧ, што можа разбурыць і сказіць ПЧ і выклікаць праблемы і памылкі дэмадуляцыі. Гэта суадносіны ВЧ або ЛО ўваходу да ўцечкі ПЧ.
Дынамічны дыяпазон вымярае суадносіны максімальнага ўзроўню сігналу да мінімальнага ўзроўню сігналу, які міксер можа апрацоўваць, і па-ранейшаму забяспечвае сігнал ПЧ, які адпавядае тэхнічным характарыстыкам. У залежнасці ад чаканага ўводу РЧ, сістэме можа спатрэбіцца сярэдні (50 дБ) альбо шырокі дынамічны дыяпазон (100 дБ).
Гэта толькі параметры прадукцыйнасці, звязаныя з верхнім міксерам. Іншыя ўключаюць адхіленне малюнка, сціск узмацнення, зрушэнне пастаяннага току і кропку сціску 1 дБ.
3. Шырокі асартымент змяшальнікаў
Да пастаўшчыкоў змяшальнікаў адносяцца традыцыйныя пастаўшчыкі аналагавых ІС, якія валодаюць ВЧ-экспертамі, а таксама пастаўшчыкі, арыентаваныя на ВЧ, якія распрацоўваюць ІС і дыскрэтныя змяшальнікі. Паколькі гэтыя дзве групы разглядаюць прадукцыйнасць змяшальніка з розных бакоў, яны маюць розныя напрамкі ўвагі з пункту гледжання прыярытэтаў і кампрамісаў, а таксама агульных аспектаў.
Пастаўшчык ІС ADI прадставіў ADL5350, які ўяўляе сабой аднабаковы пасіўны змяшальнік GaAs pHEMT з убудаваным буферным узмацняльнікам LO (малюнак 4).
Малюнак 4: Пасіўны змяшальнік ADL5350 уключае актыўны ўзмацняльнік LO для спрашчэння працы і патрабаванняў генерацыі LO-сігналу.
Гэта шырокапалоснае прылада можа апрацоўваць частоты ад 750 МГц да 4 ГГц і прызначана для сотавых базавых станцый з рознымі тыпамі і стандартамі мадуляцыі. Буфер дазваляе карыстальніку забяспечыць нізкі ўзровень LO, што спрашчае дызайн. Страты пераўтварэння - 6.8 дБ, паказчык шуму - 6.5 дБ, а IP3 - 25 дБ. З-за частат, якія ўдзельнічаюць у гэтым, ADL5350 выкарыстоўвае 8 VFDFN падкладку, пакет з мікрасхемамі. (Ён таксама можа быць выкарыстаны для дадатковага працэсу пераўтварэння, але гэта ўжо іншая гісторыя.)
CEL (раней Каліфарнійская ўсходняя лабараторыя) забяспечвае крамянёвы чып MMIC (маналітны мікрахвалевы мікрасхем) UPC2757 для ўводу радыёчастот ад 0.1 да 2.0 ГГц і ПЧ ад 20 да 300 МГц (малюнак 6).
Малюнак 6: Серыя UPC2757 CEL уключае асноўныя актыўныя змяшальнікі для радыёчастотных уваходаў паміж 0.1 і 2.0 ГГц.
UPC2757TB аптымізаваны для нізкага энергаспажывання, а UPC2758TB - для нізкіх скажэнняў. Для кожнай IC каэфіцыент узмацнення пераўтварэнні з'яўляецца функцыяй частоты LO (малюнак 7).
Малюнак 7: Каэфіцыент узмацнення канверсіі MMC UPC2757 MMC змяняецца ў залежнасці ад частоты LO; два асноўныя члены сям'і прадастаўляюць асноўны выбар для спажывання энергіі і скажэнняў.
Вось толькі два прыклады. Змяшальнікі даступныя ў многіх пастаўшчыкоў; абсталяванне можа быць выкарыстана для розных ВЧ і НЧ частот, а таксама для розных узроўняў магутнасці і параметраў прадукцыйнасці. У працэсе прыняцця рашэння дызайнерам спачатку пералічваюцца асноўныя патрабаванні да частаты і неабходныя значэнні для іншых уласцівасцей змяшальніка, а таксама любая гнуткасць альбо кампрамісы, якія могуць існаваць пры любым з гэтых фактараў.
Наш іншы прадукт:
