Смесители частоты на транзисторах предоставляют большие возможности по построению принципиальных схем в сравнении с диодными преобразователями частоты. Однако наилучшими характеристиками, так же как и в случае диодных смесителей частот, обладают кольцевые преобразователи частоты. Так как схема кольцевого смесителя частот получается соединением двух балансных преобразователей частоты, то сначала рассмотрим принципиальную схему транзисторного балансного смесителя. Его схема приведена на рисунке 1.
Рисунок 1. Схема транзисторного балансного смесителя частоты
В схеме, приведенной на рисунке 1, токи частоты принимаемого сигнала, протекающие через транзисторы VT1 и VT3, создают на выходе синфазное напряжение, которое компенсируется на входе следующего каскада (или входе полосового фильтра промежуточной частоты). Сигнал гетеродина в этой схеме беспрепятственно проходит на выход преобразователя, но компенсируется при этом на коллекторе транзистора VT2, поэтому значительно ослабляется на входе радиочастоты данного преобразователя.
Для подавления сигнала гетеродина на выходе преобразователя частоты применяется второй балансный смеситель. Если на его входы сигнал гетеродина будет подаваться в противофазе по отношению к первому балансному смесителю, то при параллельном соединении выходов балансных смесителей сигнал гетеродина в выходном спектре преобразователя будет подавлен. В результате схема двойного балансного транзисторного преобразователя частоты будет работать подобно умножителю сигналов. Схема транзисторного кольцевого смесителя частот (ячейка Гильберта) приведена на рисунке 2.
Рисунок 2. Схема транзисторного кольцевого смесителя (ячейка Гильберта)
В данной схеме первый балансный смеситель собран на транзисторах VT1 … VT3, второй балансный смеситель собран на транзисторах VT4 … VT6. Для того, чтобы ток промежуточной частоты суммировался на нагрузке, напряжение на входы радиочастоты балансных преобразователей подается в противофазе.
Тем не менее, отличие вольтамперной характеристики транзисторов от квадратичного закона приводит к нелинейным искажениям принимаемого сигнала, поэтому в ряде случаев транзисторы в кольцевом смесителе применяются в ключевом режиме работы. При таком режиме работы транзистора он находится либо в закрытом состоянии, либо в открытом. В любом из этих режимов транзистор можно считать омическим сопротивлением.
То, что в ключевом режиме работы транзистора, форма сигнала гетеродина становится прямоугольной, должно быть учтено при выборе частот гетеродинов и полосы частот сигнала, поступающего на вход подобного преобразователя частоты. Схема кольцевого транзисторного смесителя, работающего в ключевом режиме, приведена на рисунке 3.
Рисунок 3. Схема кольцевого смесителя, работающего в ключевом режиме
Так как колебание гетеродина формируется цифровой схемой, то возможно получить напряжение только с двумя уровнями. Как это уже обсуждалось выше, такая форма гетеродинного напряжения позволяет реализовать высоколинейные преобразователи частоты.
В схеме кольцевого смесителя важно, чтобы скважность сигнала гетеродина была равна 2, поэтому в микросхему включен счетный триггер D1, обеспечивающий на своем выходе меандр с очень высокой точностью. Одновременно этот триггер понижает частоту сигнала гетеродина в два раза. Данное обстоятельство следует учитывать при проектировании радиоприемного устройства.
Так как данная схема является стандартной, то к настоящему времени производится достаточно большой ассортимент интегральных микросхем смесителей, работающих по данному принципу. Применение интегральной технологии позволяет обеспечить идентичность параметров транзисторов кольцевого смесителя и тем самым подавление сигналов гетеродина и сигнала в выходной цепи. Задача разработчика радиоприемного устройства в большинстве случаев сводится к выбору микросхемы с заданными параметрами. В качестве примера подобного смесителя можно привести микросхему AD8344.
Дата последнего обновления файла 29.04.2010
