Квадратурний змішувач на зустрічних хвилях. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Радіоаматор-конструктор

 Коментарі до статті

У ряді практичних випадків конструювання радіоапаратури потрібні перетворювачі частоти, що забезпечують на виході два квадратурні сигнали. Вони знаходять широке застосування у формувачах односмугового сигналу для засобів зв'язку, в пристроях синхронного приймання (приймачах прямого перетворення), в апаратурі цифрової обробки. Автор цієї публікації пропонує ще один спосіб простої побудови квадратурного змішувача.

Для повного опису радіосигналу треба задавати два параметри: поточну амплітуду А і поточну фазу Ψ. На комплексній площині сигнал зображується вектором, повернутим на кут Ψ (рис. 1).

Проте практичне уявлення настільки різнорідних параметрів як електричних величин вкрай незручно. Набагато краще використовувати проекції вектора сигналу на речовинну вісь I = A cos і на уявну вісь Q = A sin. Ці параметри однорідні і відображаються напругою постійного (але змінюється при модуляції) струму при перетворенні на нульову частоту, або напругою змінного струму, коли Ψ = ωt + φ. За відомими I та Q завжди можна знайти А та Ψ: А2 = I2 + Q2, Ψ = arctg(Q/l). Позначення сигналів прийняті у зарубіжній літературі: I – in phase та Q – quadrature. Традиційна техніка побудови квадратурних перетворювачів передбачає використання високочастотного (ВЧ) фазообертача, встановленого в ланцюзі подачі гетеродинної напруги на змішувачі (рис. 2,а). На виходах змішувачів утворюються сигнали різницевої частоти, а оскільки фази сигналів перетворюються так само, як і частоти, ці сигнали матимуть відносний фазовий зсув π/2. Іноді, наприклад, у оборотних односмугових перетворювачах, з метою збереження бічної смуги, що виділяється, високочастотний перетворювач встановлюють у ланцюгу сигналу (рис. 2,б).

Високочастотні фазообертачі за рис. 2,а зручно виконувати на цифрових мікросхем одночасно з розподілом частоти гетеродина на 4, але частотний діапазон цифрових фазообертачів обмежений десятками мегагерц. Не набагато ширше і діапазон фазообертачів, виконаних на дискретних LCR-елементах, оскільки на високих частотах починає сильно впливати паразитних індуктивностей і ємностей монтажу та інших елементів схеми. У всякому разі, без елементів підстроювання фазообертач на дискретних елементах виконати не вдається.

Загальною тенденцією при переході до високих частот є використання ланцюгів із розподіленими параметрами, зокрема довгих ліній. ВЧ фазообертач також можна виконати на лінії з електричною довжиною а/4. Практично зручніше взяти лінію довжиною всього λ/8 і направити ВЧ сигнали зі входу і гетеродина назустріч один одному, як показано на рис. 3.

Відносний фазовий зсув сигналів на входах змішувачів буде π/2. що й потрібне. Але при цьому потрібні змішувачі, в яких сигнал і гетеродин подаються на той самий вхід, тобто. Звичайні балансні змішувачі тут годяться. Зате якнайкраще підходить змішувач на зустрічно-паралельних діодах, запропонований автором понад 20 років тому! У ньому частота гетеродина вдвічі нижча за частоту сигналу і перетворення відбувається за законом F = 2fl, - fc або F = Iс - 2fl. Довжина лінії на частоті гетеродина складе всього λ/16, але оскільки фаза гетеродина, так само, як і частота, при перетворенні подвоюється, на виходах змішувачів, як і раніше, утворюються квадратурні сигнали.

При практичній реалізації квадратурного змішувача на зустрічних хвилях доцільно (але не обов'язково) використовувати в лінії режим хвиль, що біжать. З цією метою вхідні опори змішувачів з паралельно підключеними вихідними опорами джерел сигналів повинні дорівнювати хвильовому опору лінії. Вхідні та вихідні ємності треба компенсувати паралельним підключенням індуктивностей або іншим способом. Лінію можна виконати у вигляді відрізка коаксіального кабелю, у вигляді друкованої мікросмужкової лінії або на зосереджених елементах.

Як приклад практичної реалізації змішувача на рис. 4 наведено практичну схему вхідної частини експериментального гетеродинного приймача на частоту 46 МГц. Вхідний контур утворений елементами L1C1, а УРЧ зібраний за схемою повторювача на польовому транзисторі VT1. Точно такою ж схемою зроблений і буферний каскад гетеродина на транзисторі VT3. Гетеродин приймача виконаний за схемою тритонки ємнісної на біполярному транзисторі VT2 з використанням кварцового резонатора на частоту 23 МГц. У ланцюзі живлення гетеродина встановлено підстроювальний резистор R6, що дозволяє підібрати рівень сигналу гетеродина на змішувачах діодах з метою отримання максимального коефіцієнта передачі.

Через розділові ємності C3 та С8 ВЧ сигнали подаються на кінці лінії з підключеними до них змішувачами на діодах VD1-VD4. Сама лінія, через не надто високу частоту, виконана у вигляді П-подібної ланки фільтра нижніх частот на зосереджених елементах

L2C9C10. Частота зрізу ланки лежить набагато вище за частоту сигналу, тому воно вносить лише фазовий зсув, а не згасання ВЧ сигналів. Вихідні ємності джерел повторювачів і вхідні ємності змішувачів враховуються при налаштуванні відповідним коригуванням ємностей ланки підбудовними конденсаторами С9 і С10. Конденсатори С11 та С12 відфільтровують високочастотні компоненти на виходах змішувача та обмежують смугу пропускання звуковими частотами.

Котушка L1 містить 7 витків дроту ПЕЛ 0,5 і виконана на каркасі діаметром 5 мм з магнетитовим підрядковим. котушка лінії L2 намотана на високочастотному кільці із зовнішнім діаметром 9 мм (щічка магнітопроводу СБ-9) і містить 8 витків дроту ПЕЛ 0,25. Дросель L3 необхідний лише замикання ланцюга змішувача по постійному струму, його індуктивність некритична.

Налагодження пристрою зводиться до налаштування вхідного контуру та встановлення рівня гетеродинної напруги по максимуму сигналу на виході та регулювання фазового зсуву в каналах. З цією метою сигнали I і Q подаються після відповідного посилення (автор використовував здвоєний ОУ К157УД2). на входи X та Y осцилографа. Встановивши однакове посилення каналами, регулюванням конденсаторів С9 і С10 домагаються отримання на екрані правильного кола.

Описаний пристрій забезпечив чутливість, обмежену шумами, декількох мікровольт (завдання отримання максимальної чутливості не ставилося) і точність фазового зсуву сигналів на виходах краще кількох градусів, принаймні форма фігури на екрані осцилографа була невідмінна від кола у всьому діапазоні частот биття від постійного струму. до кількох кілогерц.

Автор: В.Поляков, м.Москва

Дивіться інші статті розділу Радіоаматор-конструктор.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Мікроавтобус Mercedes-Benz Concept EQV 10.03.2019 На Женевському міжнародному автосалоні 2019 дебютував мікроавтобус преміального рівня Mercedes-Benz Concept EQV, серійну версію якого планується представити вже до кінця поточного року. Concept EQV використовує повністю електричну платформу. Компактний блок, що поєднує електромотор, систему охолодження та силові ланцюги, розташований в області передньої осі. Заявлена ​​потужність становить 150 кВт, або приблизно 204 кінські сили. Мікроавтобус здатний розвивати максимальну швидкість 160 км/год. Блок акумуляторів у концепту розташований в області днища. Місткість складає 100 кВтг: однієї підзарядки достатньо для подолання до 400 км шляху. Відновлювати запас енергії можна різними способами, у тому числі від звичайної побутової розетки. Функція швидкого підзаряджання дозволяє за 15 хвилин накопичити таку кількість енергії, якої вистачить на 100 кілометрів пробігу. Автомобіль отримав світлодіодні головні фари та 19-дюймові колісні диски. В обробці інтер'єру використовуються високоякісні матеріали.

Інші цікаві новини:

▪ Відпрацьовані щаблі космічних кораблів повертаються

▪ Чинники людського нещастя

▪ Ігровий монітор MSI G322CQP із увігнутим екраном WQHD

▪ Павуки, харчуючись графеном, плетуть найміцнішу павутину.

▪ Літій-сірчані батареї для електромобілів

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Електрику. ПУЕ. Добірка статей

▪ стаття Підводний човен класу ЕЛ-500. Поради моделісту

▪ стаття Скільки важить раковина молюска тридакни? Детальна відповідь

▪ стаття Начальник відділення зв'язку. Посадова інструкція

▪ Казеїнові фарби на розчинному склі. Прості рецепти та поради

▪ стаття Транзисторний підсилювач потужності радіостанції першої категорії Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024