Дата последнего обновления файла 11.01.2011

Параметры смесителя (преобразователя частоты)

Как уже мы рассматривали ранее, для переноса входной радиочастоты на промежуточную частоту необходимо осуществить умножение входного сигнала на синусоидальное напряжение местного генератора (гетеродина). Устройства, осуществляющие умножение входного сигнала на сигнал местного генератора (гетеродина), получили название смесители. Реальные смесители сложны для анализа, и поэтому их эксплуатационные характеристики определяются множеством параметров.

1. Диапазон рабочих частот

Смесители могут быть построены в широком диапазоне частот, от очень низких частот (практически от нулевой частоты) до десятков ГигаГерц. Серийно выпускаемые смесители имеют максимальную рабочую частоту от 100 МГц до 2,5 ГГц. Диапазон рабочих частот является основным параметром, который определяет выбор типа смесителя.

2. Динамический диапазон

Динамический диапазон — это одна из наиболее важных технических характеристик смесителя. Значительный рост числа работающих передатчиков и наличие других источников помех означает, что современные радиоприемники, как правило, работают в жесткой помеховой обстановке. Даже в случае, когда полезный сигнал имеет очень малый уровень, от приемника требуется сохранение своих характеристик 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.

Для оценки интермодуляционных составляющих на выходе смесителя обычно используется параметр IP3 и связанное с ним значение уровня сигнала гетеродина. Для оценки этого параметра обычно используется следующая классификация:

                        IP3     Pгет
Очень низкий уровень   +7дБм   0дБм
Низкий уровень         +13дБм +7дБм
Средний уровень        +20дБм +13дБм
Высокий уровень        +25дБм +17дБм
Очень высокий уровень  +30дБм +20дБм

3. Коэффициент шума

Как правило, смесители имеют коэффициент шума в пределах от 6 до 20 дБ. Коэффициент шума пассивных смесителей численно равен потерям преобразования. Коэффициент шума активных смесителей зависит от конфигурации схемы и типов применяемых в ней элементов.

Собственные шумы смесителя, реализованного на диодах Шоттки обычно не превышают значения 0.5 дБ, поэтому обычно не учитываются. Оставшееся значение шума обеспечивается значением шумов гетеродина на принимаемой частоте и подавлением зеркального канала (3 дБ).

4. Коэффициент передачи

Доступность готовых усилителей, перекрывающих различные участки частотного диапазона, снимает требование наличия у смесителя какого-либо усиления. 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 4 ... 17 дБ, в то время как пассивные смесители имеют типовое значение потерь преобразования от 5,5 до 8,5 дБ.

5. Уровень сигнала гетеродина

Идеальный смеситель не должен быть чувствительным к уровню гетеродина, в реальном смесителе параметры гетеродина должны соответствовать его параметрам. Пассивные двойные балансные диодные смесители требуют уровень гетеродина от +7 до +23 дБм. Активные смесители требуют уровень гетеродина в пределах от -20 до +30 дБм. Отсюда следует, что разработка гетеродина самым тесным образом связана с выбранным типом смесителя.

6. Развязка

Развязка представляет собой параметр, характеризующий степень подавления паразитного прохождения сигнала, приложенного к одному из входов на оставшиеся выводы смесителя. Единственный сигнал, который должен присутствовать на выходе смесителя — это сигнал промежуточной частоты. Величина развязки зависит от того, является ли смеситель небалансным, простым балансным или двойным балансным (кольцевым). Небалансные смесители вообще не имеют развязки между выводами. В этом случае для обеспечения требуемой развязки по сигналам приходится применять специальные буферные усилители. Двойные балансные смесители обеспечивают наилучшую развязку между всеми тремя выводами. Тем не менее, для обеспечения современных параметров преобразователя частоты часто приходится применять дополнительные буферные усилители.

7. Согласование импедансов

Все входы и выход смесителя должны быть тщательно согласованы с источниками сигналов и нагрузкой. В активных смесителях в результате рассогласования обычно снижается коэффициент усиления. Пассивные смесители особенно чувствительны к рассогласованию по выходу промежуточной частоты, в результате чего получаются большие потери преобразования и больший уровень паразитных продуктов преобразования. Независимо от того, какой смеситель применяется в системе, для реализации его оптимальных параметров должно быть выполнено тщательное согласование его входов и выхода с соответствующими узлами приемника.

При согласовании узлов приемника (или передатчика) следует обратить внимание на возможность подключения измерительной аппаратуры к контрольным точкам радиотракта. Поэтому желательно входные и выходное сопротивление приводить к стандартному значению 50 Ом. Такое же значение входных и выходного сопротивления требуется и для возможности передавать сигнал по стандартным 50-омным полосковым или коаксиальным кабелям (линиям передачи).

8. Простота

Достаточно сложные системы трудно как разрабатывать, так и изготавливать. Применение меньшего числа деталей снижает стоимость, увеличивает надежность, облегчает техническое обслуживание и требует меньшего количества запасных частей. Чрезмерно сложная схема приводит к значительному удорожанию оборудования, поэтому разработчики должны стремиться к получению максимальных характеристик при минимуме используемых деталей.

Литература:

  1. Богданович Б. М. "Нелинейные искажения в приемно-усилительных устройствах" - М.: "Связь", 1980 стр. 196
  2. "Проектирование радиоприемных устройств" под ред. А.П. Сиверса - М.: "Высшая школа" 1976 стр. 304
  3. Палшков В.В. "Радиоприемные устройства" - М.: "Радио и связь" 1984 стр. 108-109
  4. http://www.rfdesign.ru/components/mixers/mix-fet.htm Смесители и преобразователи сигналов для устройств подвижной связи
  5. Широкополосные диодные смесители
  6. Методика измерения IP2 и IP3 двухтонального сигнала

Вместе со статьей "Параметры смесителя" читают:

Принцип работы смесителя Обычно операция умножения двух аналоговых сигналов осуществляется за счет вольтамперной характеристики нелинейного элемента...
http://digteh.ru/WLL/Smes.php

Диодный смеситель В диодном преобразователе на вход нелинейного элемента, в качестве которого выступает диод, одновременно подаются два сигнала...
http://digteh.ru/WLL/DiodSmes.php

Балансные смесители Для того чтобы убрать из выходного сигнала напряжение гетеродина обычно применяют двухтактную схему, называемую балансным смесителем...
http://digteh.ru/WLL/BalSmes.php

Кольцевые смесители Уменьшить уровень радиосигнала на выходе преобразователя частоты позволяет схема кольцевого смесителя...
http://digteh.ru/WLL/KolSmes.php

Смесители с подавлением зеркального канала В ряде случаев в супергетеродинном приемнике очень трудно обеспечить удовлетворение требований по подавлению частоты зеркального канала и соседнего канала одновременно...
http://digteh.ru/WLL/kvSmes.php


Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2017

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

Поиск по сайту сервисом Яндекс

Поиск по сайту сервисом ГУГЛ

пЕИРХМЦ@Mail.ru


Rambler's Top100