Ο αναμίκτης είναι ένα βασικό στάδιο της αλυσίδας σήματος RF στην αρχιτεκτονική του δέκτη υπερετεροδενίων (σούπερ). Επιτρέπει στον δέκτη να συντονίζεται σε μια ευρεία ζώνη συχνοτήτων που ενδιαφέρει και στη συνέχεια να μετατρέπει οποιαδήποτε επιθυμητή συχνότητα λήψης σήματος σε μια γνωστή σταθερή συχνότητα. Αυτό επιτρέπει την αποτελεσματική επεξεργασία, φιλτράρισμα και αποδιαμόρφωση του σήματος ενδιαφέροντος. Η δομή της σούπερ δομής είναι κομψή και απλή, αλλά η πραγματική απόδοση εξαρτάται από την απόδοση των συστατικών λειτουργικών μπλοκ.
Σημειώστε ότι το πανταχού παρόν Superman αναπτύχθηκε από την ιδιοφυΐα μηχανικής Major EH Armstrong ήταν το 1930 και αντικατέστησε σε μεγάλο βαθμό τον προηγούμενο σχεδιασμό του δέκτη, τον υπερ-αναγεννητικό σχεδιασμό (αν και χρησιμοποιείται ακόμα σε επαγγελματικές εφαρμογές σήμερα). Στη συνέχεια, ο Armstrong εφευρέθηκε επίσης διαμόρφωση συχνότητας, η οποία εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως. Οποιοσδήποτε από αυτούς θα έκανε τον Άρμστρονγκ μια «πρωτοπόρο και εφευρέτη» κατηγορία, αλλά είναι πραγματικά σημαντικό να έχουμε αυτές τις τρεις ραδιοφωνικές εφευρέσεις. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τα βασικά του μίξερ, ανατρέξτε στο άρθρο TechZone "Βασικά στοιχεία του μίξερ". Σε έναν βασικό σούπερ δέκτη «απλής μετατροπής», το σήμα RF φορέα εισόδου ενισχύεται από ένα ή περισσότερα στάδια ενισχυτή χαμηλού θορύβου (LNA) και μετά εισέρχεται στον αναμίκτη (Σχήμα 1). Ο μίκτης έχει δύο εισόδους: σήμα RF και τοπικό ταλαντωτή (LO). Το LO βρίσκεται σε σταθερή μετατόπιση από το επιθυμητό σήμα που θα συντονιστεί και μπορεί να ρυθμιστεί πάνω ή κάτω από τη συχνότητα φορέα. Υπάρχουν τεχνικοί λόγοι σε ορισμένα σχέδια, γιατί το ένα υπερισχύει του άλλου.
Σχήμα 1: Η βασική αρχιτεκτονική της υπερετεροδίνης αναμιγνύει το σήμα RF με τον τοπικό ταλαντωτή και διατηρεί μια σταθερή μετατόπιση με το ενισχυμένο σήμα RF που θα συντονιστεί για τη δημιουργία ενός σήματος IF σταθερής συχνότητας κάτω μετατροπής, το οποίο μπορεί στη συνέχεια να ενισχυθεί και να αποδιαμορφωθεί.
Ο μίκτης είναι ένα μη γραμμικό στάδιο που συνδυάζει δύο σήματα. Αυτή η μη γραμμική μίξη παράγει δύο εξόδους: μία στο άθροισμα των δύο συχνοτήτων σήματος και η άλλη στη διαφορά τους (άλλες και / αρμονικές παράγονται επίσης από τη διαδικασία μη γραμμικής ανάμιξης, αλλά δεν είναι ενδιαφέρουσες και εύκολο να φιλτραριστούν). Υπάρχει μια τόσο σταθερή έξοδος συχνότητας ρυθμού, που ονομάζεται ενδιάμεση συχνότητα (IF), η οποία καθιστά το σούπερ σχεδιασμό τόσο αποτελεσματικό. Αυτό συμβαίνει επειδή ανεξάρτητα από το τι συντονίζεται η συγκεκριμένη συχνότητα, το IF είναι πάντα στην ίδια συχνότητα. Δεδομένου ότι η συχνότητα IF είναι πάντα η ίδια, ο ενισχυτής σταδίου IF και ο επόμενος αποδιαμορφωτής μπορούν να βελτιστοποιηθούν για την απόδοση μίας γνωστής συχνότητας.
Στη συνέχεια, φιλτράρετε την έξοδο IF του μίκτη για να εξαλείψετε τυχόν αντικείμενα (όσο το δυνατόν περισσότερο) και, στη συνέχεια, προχωρήστε στο επόμενο στάδιο για περαιτέρω ενίσχυση και αποδιαμόρφωση. Ιστορικά, το παραδοσιακό ραδιόφωνο AM εκπομπής χρησιμοποίησε 455 kHz IF, το παραδοσιακό ραδιόφωνο FM εκπομπής χρησιμοποίησε 10.7 MHz, αλλά άλλες επαγγελματικές εφαρμογές χρησιμοποίησαν διαφορετικά IF.
Εκτός από το βασικό σούπερ μετατροπής, υπάρχουν επίσης διπλές τοπολογίες μετατροπής. Αυτό χρησιμοποιείται για υψηλότερες συχνότητες φορέα, όπως 500 MHz ή πάνω από 1 GHz, για την ανακούφιση προβλημάτων φιλτραρίσματος σήματος και προβλημάτων θορύβου βελτιστοποιώντας την επιτεύξιμη απόδοση κάθε σταδίου. ο φορέας διέρχεται μέσω του μίκτη πρώτου σταδίου / LO για να τον μειώσει σε περίπου. Το πρώτο IF των 50-100MHz στη συνέχεια μετατρέπεται περαιτέρω προς τα κάτω στο δεύτερο IF από το δεύτερο μίκτη / LO. Αυτό παρέχει στους σχεδιαστές μεγαλύτερη συνολική ευελιξία και χαλαρώνει μερικές από τις απαιτήσεις για μεμονωμένες προδιαγραφές εξαρτημάτων. (Υπάρχουν ακόμη και τριπλοί δέκτες μετατροπής σε εμπορική χρήση.) Σχήμα 2: Σε ένα σχέδιο διπλής μετατροπής, η βασική μέθοδος super επεκτείνει το πρώτο στάδιο μετατροπής προς τα κάτω για συντονισμό σε υψηλότερη συχνότητα. η έξοδος IF γίνεται ισοδύναμη με μια σταθερή συχνότητα RF, η οποία αναμιγνύεται με το LO του δεύτερου σταδίου για να παράγει μια δεύτερη έξοδο IF.
1. Σχεδίαση μηδενικού IF
Αν και η μέθοδος εξαιρετικά ακριβείας LO / IF είναι μακράν η πιο επιτυχημένα σχεδιασμένη αρχιτεκτονική δέκτη, κερδίζει τώρα ανταγωνισμό από μια άλλη μέθοδο: δέκτη μηδέν-IF, επίσης γνωστός ως δέκτης άμεσης-μετατροπής δέκτη (DCR), ο δέκτης homodyne ή σύγχρονο δέκτη (Εικόνα 3). Εδώ, η συχνότητα LO ρυθμίζεται πολύ κοντά στη συχνότητα φορέα RF του επιθυμητού σήματος. Η μικτή έξοδος βρίσκεται αμέσως στη βασική ζώνη και δεν απαιτεί στάδιο IF.
Σχήμα 3: Η μέθοδος zero-IF χρησιμοποιεί ένα LO που είναι πολύ κοντά στο σήμα RF και μετατρέπεται απευθείας σε βασική ζώνη χωρίς ένα ενδιάμεσο στάδιο IF.
Αν και αυτή η μέθοδος μειώνει θεωρητικά την πολυπλοκότητα του βασικού κυκλώματος, επιβάλλει αυστηρές απαιτήσεις σε όλα τα στάδια, συμπεριλαμβανομένων δυναμικής εμβέλειας, σταθερότητας, παραμόρφωσης, εύρους συντονισμού και θορύβου. Για ορισμένες προσεκτικά επιλεγμένες και σχεδιασμένες εφαρμογές, η IC μπορεί να κάνει τους δέκτες zero-IF ανταγωνιστικούς ή ανώτερους από τους super δέκτες με επίπεδα IF.
2. Βασικές παράμετροι μίξερ
Οι αναμικτήρες μπορούν να είναι παθητικοί (συνήθως κατασκευασμένοι με διόδους) ή ενεργές συσκευές που χρησιμοποιούν κέρδος τρανζίστορ. Ως λειτουργική μονάδα που συλλέγει σήματα σε μια ευρεία ζώνη συχνοτήτων RF και την μετατρέπει προς τα κάτω σε μια σταθερή συχνότητα IF, οι αναμικτήρες έχουν πολλές απαιτήσεις για αυτό. Ενεργοί και παθητικοί αναμικτήρες παρέχουν διαφορετικούς συνδυασμούς βασικών παραμέτρων, οι οποίες μετρώνται σε dB, εκτός εάν δηλώνεται διαφορετικά:
Το σημείο παρακολούθησης τρίτης τάξης ή το σημείο διασταύρωσης εισόδου (IIP3 ή IP3) σχετίζεται με την επίδραση του μη γραμμικού μίκτη προϊόντος στο γραμμικά ενισχυμένο σήμα που προκαλείται από τον μη γραμμικό όρο τρίτης τάξης προϊόντος. Για την αξιολόγηση του σημείου παρακολούθησης τρίτης τάξης χρησιμοποιούνται δύο συχνότητες δοκιμής εντός της ζώνης πρόσβασης του μίξερ. Συνήθως, αυτές οι δοκιμαστικές συχνότητες απέχουν περίπου 20 έως 30 kHz. Μια υψηλότερη τιμή IP3 (σε dBm) δείχνει έναν καλύτερο μίκτη.
Η απώλεια / κέρδος μετατροπής είναι ο λόγος ισχύος εξόδου IF προς ισχύ εισόδου RF. Για παθητικούς αναμικτήρες, αυτή είναι πάντα η απώλεια (αρνητική dB), συνήθως μεταξύ -5 και -10 dB. Αν και είναι ένα μέτρο της απόδοσης ενός μίξερ, το πρόβλημα εδώ δεν είναι η αποδοτικότητα του τροφοδοτικού DC, αλλά το σχετικά χαμηλό επίπεδο ισχύος RF που βλέπει ο μίκτης.
Το σχήμα θορύβου (NF) είναι πολύ σημαντικό επειδή χαρακτηρίζει τον θόρυβο που έχει προστεθεί από τον μίκτη και εμφανίζεται στην έξοδο IF. Αυτό προκαλεί ανησυχία, επειδή μόλις προστεθεί ο θόρυβος εντός της ζώνης στο σήμα ενδιαφέροντος, είναι σχεδόν αδύνατο να εξαλειφθεί, να καταστρέψει το σήμα, να κάνει την αποδιαμόρφωση πιο δύσκολη και να μειώσει το ρυθμό σφάλματος bit (BER). Η τυπική τιμή θορύβου κυμαίνεται μεταξύ 0.5 και 3 dB.
Η απομόνωση καθορίζει τον βαθμό στον οποίο ο αναμίκτης εμποδίζει την ενέργεια σήματος εισόδου RF ή LO να φτάσει στην έξοδο IF, η οποία μπορεί να καταστρέψει και να παραμορφώσει το IF και να προκαλέσει προβλήματα και σφάλματα αποδιαμόρφωσης. Είναι ο λόγος εισόδου RF ή LO προς έξοδο IF διαρροής.
Το δυναμικό εύρος μετρά την αναλογία του μέγιστου επιπέδου σήματος προς το ελάχιστο επίπεδο σήματος που μπορεί να χειριστεί ο μίκτης και εξακολουθεί να παρέχει ένα σήμα IF που πληροί τις προδιαγραφές. Ανάλογα με την αναμενόμενη είσοδο RF, το σύστημα ενδέχεται να απαιτεί μεσαίο (50 dB) ή ευρύ δυναμικό εύρος (100 dB).
Αυτές είναι μόνο οι παράμετροι απόδοσης που σχετίζονται με τον κορυφαίο μίκτη. Άλλοι περιλαμβάνουν απόρριψη εικόνας, συμπίεση κέρδους, μετατόπιση DC και σημείο συμπίεσης 1 dB.
3. Ευρεία γκάμα διαθέσιμων αναμικτήρων
Οι προμηθευτές μίξερ περιλαμβάνουν παραδοσιακούς αναλογικούς προμηθευτές IC με τεχνογνωσία RF, καθώς και προμηθευτές RF-centric που αναπτύσσουν IC και διακριτούς αναμεικτήρες. Δεδομένου ότι αυτές οι δύο ομάδες εξετάζουν την απόδοση του μίκτη από διαφορετικές κατευθύνσεις, έχουν διαφορετικούς τομείς εστίασης όσον αφορά τις προτεραιότητες και τις αντισταθμίσεις, καθώς και κοινές πτυχές.
Ο προμηθευτής IC ADI παρουσίασε το ADL5350, το οποίο είναι ένας παθητικός αναμίκτης GaAs pHEMT με ενσωματωμένο ενισχυτή LO buffer (Σχήμα 4).
Σχήμα 4: Ο παθητικός αναμίκτης ADL5350 περιλαμβάνει έναν ενεργό ενισχυτή LO για απλοποίηση της λειτουργίας και των απαιτήσεων της παραγωγής σήματος LO.
Αυτή η ευρυζωνική συσκευή μπορεί να χειριστεί συχνότητες από 750 MHz έως 4 GHz και έχει σχεδιαστεί για κυψελοειδείς σταθμούς βάσης με διαφορετικούς τύπους και πρότυπα διαμόρφωσης. Το buffer επιτρέπει στο χρήστη να παρέχει χαμηλό επίπεδο LO, το οποίο απλοποιεί το σχεδιασμό. Η απώλεια μετατροπής είναι 6.8 dB, η τιμή θορύβου είναι 6.5 dB και η IP3 είναι 25 dB. Λόγω των σχετικών συχνοτήτων, το ADL5350 χρησιμοποιεί ένα εκτεθειμένο πακέτο 8 VFDFN, πακέτο κλίμακας chip. (Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη συμπληρωματική διαδικασία μετατροπής, αλλά αυτή είναι μια άλλη ιστορία.)
Η CEL (πρώην California Eastern Laboratory) παρέχει UIC2757 τσιπ πυριτίου MMIC (μονολιθικό IC μικροκυμάτων) για είσοδο RF από 0.1 έως 2.0 GHz και IF από 20 έως 300 MHz (Σχήμα 6).
Σχήμα 6: Η σειρά UPC2757 της CEL περιλαμβάνει βασικούς ενεργούς αναμικτήρες για είσοδο RF μεταξύ 0.1 και 2.0 GHz.
Το UPC2757TB βελτιστοποιείται για χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, ενώ το UPC2758TB βελτιστοποιείται για χαμηλή παραμόρφωση. Για κάθε IC, το κέρδος μετατροπής είναι συνάρτηση της συχνότητας LO (Σχήμα 7).
Εικόνα 7: Το κέρδος μετατροπής του CEL UPC2757 MMIC ποικίλλει ανάλογα με τη συχνότητα LO. δύο κύρια μέλη της οικογένειας παρέχουν βασικές επιλογές για κατανάλωση ενέργειας και παραμόρφωση.
Αυτά είναι μόνο δύο παραδείγματα. Οι αναμικτήρες διατίθενται από πολλούς προμηθευτές. ο εξοπλισμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διάφορες συχνότητες RF και LO, καθώς και για διαφορετικά επίπεδα ισχύος και παραμέτρους απόδοσης. Η διαδικασία λήψης αποφάσεων του σχεδιαστή απαριθμεί πρώτα τις βασικές απαιτήσεις συχνότητας και τις απαιτούμενες τιμές για άλλες ιδιότητες μίξερ, καθώς και τυχόν ευελιξία ή αντισταθμίσεις που μπορεί να υπάρχουν σε οποιονδήποτε από αυτούς τους παράγοντες.
άλλο προϊόν μας:
