Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Цивільний радіозв'язок

 Коментарі до статті

У пропонованій увазі читачів статті розглядаються та обговорюються варіанти схем змішувачів, виконаних на польових транзисторах, що використовуються в режимі опору (без джерела живлення). Подібні змішувачі мають ряд переваг, що дозволяють значно розширити динамічний діапазон приймачів, особливо гетеродинних (прямого перетворення).

При сучасній важкій завадової обстановці в ефірі важливий великий динамічний діапазон змішувача, що дозволяє значно позбутися перехресних, інтермодуляційних і тому подібних перешкод від потужних позасмугових сигналів, які практично не послаблюються каскадами, встановленими перед фільтром основної селекції.

Якщо в УРЧ ще можна вжити ряд заходів, що збільшують його лінійність, то змішувачі найчастіше виконуються на нелінійних елементах (діодах, транзисторах), які за принципом роботи багатьох змішувачів, що перетворюють частоту, повинні бути нелінійними. Тому динамічний діапазон змішувача зазвичай гірший, ніж УРЧ.

Вже досить давно запропоновані та використовуються змішувачі на польових транзисторах у режимі керованого активного опору, переваги яких ще недостатньо оцінені. Схема найпростішого змішувача однією польовому транзисторі показано на рис. 1.

Сигнал з вхідного контуру подається на виток транзистора, а сигнал ПЧ або НЧ (в гетеродинному приймачі) знімається зі стоку. Джерела живлення не потрібне. Напруга гетеродина подається на затвор транзистора і керує опором каналу.

Відомо, що при невеликих напругах проміжок витік-стік (канал) польового транзистора поводиться як лінійний резистор, незалежно від полярності напруги. У той же час опір каналу може змінюватися в залежності від напруги затвор-витік, від десятків до багатьох миг. Це дозволяє використовувати польовий транзистор в змішувачах як керований лінійний елемент.

До основних переваг змішувача відносяться висока чутливість, оскільки по каналу транзистора не проходить ні струм живлення, ні струм гетеродина, а тільки слабкий струм сигналу, при цьому транзистор шумить не набагато сильніше звичайного резистора з тим же опором, і висока лінійність, оскільки при невеликому вхідному Напрузі провідність каналу не залежить від нього.

Крім того, змішувач відрізняється малим проникненням сигналу гетеродина у вхідний ланцюг (тільки через невелику ємність між затвором і каналом транзистора) і виключно малою потужністю, що вимагається від гетеродина, оскільки вхідний опір ланцюга затвора велике.

Подібний найпростіший змішувач забезпечує чутливість близько 1 мкВ (без УРЧ) та динамічний діапазон близько 65 дБ. Підвищити динамічний діапазон можна такими класичними способами: перейти до балансної схеми, забезпечити роботу змішувача в ключовому режимі та узгодити змішувач із навантаженням у широкій смузі частот. Балансні схеми змішувачів на польових транзисторах народилися з аналогічних схем на діодах, причому канал транзистора підключається замість діода, а полярність останнього відповідає синфазного або протифазного підключення до гетеродина затвора.

На рис. 2 показано схему балансного змішувача на двох польових транзисторах. Сигнал підводиться до витоків транзисторів синфазно, а гетеродинна напруга до затворів - протифазно, що забезпечує послідовне відкривання транзисторів позитивними напівхвилями.

На стоках транзисторів сигнали ПЧ (НЧ) протифазні, що вимагає застосування низькочастотного трансформатора Т2 (на всіх схемах магнітопроводи трансформаторів ПЧ (НЧ) показані суцільною лінією, на відміну від ВЧ, де магнітопроводи показані як магнітодиелектричні). Змішувач збалансований як по гетеродинному, так і сигнальним входам. Перше означає, що гетеродинний напруга не потрапляє на сигнальний вхід, оскільки дві паразитні ємності затвор-канал підключені до протифазних висновків вторинної обмотки трансформатора Т1. Друге означає, що паразитні продукти перетворення, наприклад, низькочастотні струми, що виникли через пряме детектування вхідних сигналів, прикладені до протифазних входів НЧ трансформатора і взаємно компенсуються.

Інший варіант схеми простого балансного змішувача представлений на рис. 3.

Тут сигнал подається на канали транзисторів протифазно, а напруга гетеродина на затвори – синфазно. Як і раніше, змішувач збалансований за гетеродинною напругою. Менш очевидно, що змішувач збалансований і прямому детектування вхідних сигналів. Справа в тому, що продукти прямого детектування виявляються синфазними на стоках транзисторів (пристрій діє як двонапівперіодний випрямляч) і компенсуються НЧ трансформаторі Т2. До недоліків описаних простих балансних змішувачів відноситься неповне пригнічення побічних продуктів перетворення, зокрема других гармонік вхідного та гетеродинного сигналів.

Найбільшу чистоту спектра забезпечують двобалансні змішувачі (аналоги кільцевих). Схема такого змішувача чотирьох транзисторах дана на рис. 4.

Змішувач вимагає трьох симетруючих трансформаторів, встановлених на всіх входах/виходах. Тут по черзі проводять канали транзисторів VT1, VT2 і VT3, VT4, з'єднуючи висновки симетричних обмоток трансформаторів Т1 і ТЗ безпосередньо (проводять VT1 і VT2), то схрещено (проводять VT3 і VT4). Цей змішувач дає чудові результати в супергетеродинних приймачах, забезпечуючи чи не максимально досяжний динамічний діапазон. Зрозуміло, необхідно вживати всіх заходів щодо підвищення симетричності трансформаторів та підбору транзисторів з однаковими характеристиками.

При використанні гетеродинних приймачах змішувачі за схемами рис. 2-4 мають великий недолік, пов'язаний з наявністю НЧ трансформатора, трудомісткого у виготовленні та схильного до різних наведень, у тому числі і мережевим з частотою 50 Гц. Не виключені і спотворення, пов'язані з нелінійністю магнітних характеристик магнітопроводу.

НЧ трансформатор відсутня у змішувачі за схемою рис. 5 де на два транзистори вхідний і гетеродинний сигнали подаються протифазно.

По суті це транзисторний аналог дводіодного балансного змішувача. Проте змішувач має недоліки, які відразу видно. Він не збалансований по гетеродинному входу. Протифазний сигнал гетеродина на затворах транзисторів просочується через паразитні ємності на крайні висновки симетричної обмотки трансформатора Т1 і не компенсується. Крім очевидної шкоди, викликаної випромінюванням сигналу гетеродина через антену, а саме створення перешкод іншим прилеглим приймачам, це може призвести до прийому власного сигналу, але вже промодульованого фоном змінного струму та іншими перешкодами.

Шляхів вирішення проблеми принаймні два. Перший полягає в додаванні ємностей, що нейтралізують, - конденсаторів С1 і С2, включених перехресно по відношенню до паразитних ємностей транзисторів VT1 і VT2. Підстроюючи їх ємність, можна досягти значного придушення сигналу гетеродина на вході. Це корисно і при використанні змішувача в передаючих трактах (адже всі описувані пасивні змішувачі повністю оборотні), коли на НЧ вхід подається звуковий сигнал, а з ВЧ входу знімається балансно промодулированный DSB сигнал.

Інший шлях полягає у використанні транзисторного фазоінвертера замість симетруючого трансформатора Т1, див. 6.

На витоку та стоку транзистора VT1 виділяються рівні та протифазні напруги сигналу, які і подаються через розділові конденсатори С2 та C3 на витоки транзисторів змішувача VT2 та VT3. У гетеродинному приймачі конденсатори повинні мати значну ємність, оскільки через них проходять струми не лише високої, а й звукової частоти. На місці VT1 можна використовувати і біполярний транзистор, але у нього гірша лінійність і нижче вхідний опір.

Змішувач відрізняється високим пригніченням сигналу гетеродина на вході, чому сприяє і протифазне підключення транзисторів змішувача до трансформатора Т1 і фазоінверсний вхідний каскад. Але і цей пристрій має недолік: вихідні опори ланцюга витоку і стоку каскаду на транзисторі VT1 різні (перше нижче) і фазоінвертер, взагалі кажучи, несиметричний.

У балансному смеоителе, показаному на рис. 7, проникнення сигналу гетеродина у вхідний ланцюг зменшується через те, що паралельно транзисторам VT1, VT3 з n-каналом підключені транзистори VT2, VT4 з р-каналом, а напруга гетеродина з симетричної обмотки трансформатора Т2 подано на транзино При цьому на одній напівхвилі гетеродинної напруги відкриваються транзистори VT1 ​​та VT2, а на іншій – VT3 та VT4. Паралельне з'єднання каналів зменшує опір плечей змішувача у відкритому стані, крім того, покращує лінійність змішувача. До речі, це давно використовують у двонаправлених ключах КМОП логіки.

Використовувати в змішувачах згадані ключі можна, але, на жаль, в елементах КМОП логіки протифазний сигнал керування (гетеродинний) для р-канапьного транзистора утворюється з сигналу, що приходить на затвор п-канального транзистора за допомогою інвертера. Останній має досить великий час затримки (порядку 50 нс для МС серії К561), у результаті з'являється додатковий фазовий зсув, що погіршує роботу змішувача на високих частотах, зокрема, не повністю усувається проходження гетеродинного сигналу на вхід змішувача.

На закінчення розглянемо роботу дуже цікавого та простого змішувача, запропонованого спеціально для гетеродинних приймачів (рис. 8). Він виконаний на двох однакових польових транзисторах, канали яких з'єднані паралельно, а на затвори подано протифазну гетеродину напругу від симетричної обмотки трансформатора Т1. Транзистори повинні бути закриті при нульовій напрузі на затворі і відкриватися тільки на піках напруги гетеродини. В результаті змішувач відкривається двічі за період гетеродинної напруги, а частота гетеродина вибирається вдвічі нижче за частоту сигналу.

Це дуже вигідно, зокрема, для УКХ приймачів (потрібно менше ступенів множення частоти) і взагалі для всіх гетеродинних приймачів, так як сигнал гетеродина, що "просочився" в антенний ланцюг, ефективно пригнічується вхідним фільтром. Перспективне застосування даного змішувача в синхронних гетеродинних УКХ приймачах, де вкрай важливим є мале проникнення сигналу гетеродина у вхідні ланцюги.

Однак цей змішувач збалансований тільки по входу гетеродину, але не по сигнальному. Тому можливе паразитне пряме детектування потужних сигналів, що заважають, на нелінійності переходу, витік-стік транзисторів.

Автор: М. Сиркін (UA3ATB)

Дивіться інші статті розділу Цивільний радіозв'язок.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Спиртуознавство теплого пива 07.05.2024

Пиво, як один із найпоширеніших алкогольних напоїв, має свій унікальний смак, який може змінюватись в залежності від температури споживання. Нове дослідження, проведене міжнародною групою вчених, виявило, що температура пива значно впливає на сприйняття алкогольного смаку. Дослідження, очолюване матеріалознавцем Лей Цзяном, показало, що з різних температурах молекули етанолу і води формують різні типи кластерів, що впливає сприйняття алкогольного смаку. При низьких температурах утворюються пірамідоподібні кластери, що знижує гостроту "етанолового" смаку і робить напій менш алкогольним на смак. Навпаки, при підвищенні температури кластери стають ланцюжнішими, що призводить до більш вираженого алкогольного смаку. Це пояснює, чому смак деяких алкогольних напоїв, таких як байцзю, може змінюватись в залежності від температури. Отримані дані відкривають нові перспективи для виробників напоїв, ...>>

Основний фактор ризику ігроманії 07.05.2024

Комп'ютерні ігри стають все більш популярним видом розваг серед підлітків, але супутній ризик ігрової залежності залишається значною проблемою. Американські вчені провели дослідження, щоб визначити основні фактори, що сприяють виникненню цієї залежності, та запропонувати рекомендації щодо її запобігання. Протягом шести років 385 підлітків були піддані спостереженню, щоб з'ясувати, які фактори можуть привертати до ігрової залежності. Результати показали, що 90% учасників дослідження не схильні до ризику залежності, у той час як 10% стали ігроманами. Виявилося, що ключовим фактором у появі ігрової залежності є низький рівень соціальної поведінки. Підлітки з низьким рівнем просоціальної поведінки не виявляють інтересу до допомоги та підтримки оточуючих, що може призвести до втрати контакту з реальним світом та поглиблення залежності від віртуальної реальності, запропонованої комп'ютерними іграми. На основі цих результатів вчені ...>>

Шум транспорту затримує зростання пташенят 06.05.2024

Звуки, що оточують нас у сучасних містах, стають дедалі пронизливішими. Однак мало хто замислюється про те, як цей шум впливає на тваринний світ, особливо на таких ніжних створінь, як пташенята, які ще не вилупилися з яєць. Недавні дослідження проливають світло на цю проблему, вказуючи на серйозні наслідки для їхнього розвитку та виживання. Вчені виявили, що вплив транспортного шуму на пташенят зебрового діамантника може призвести до серйозних порушень у розвитку. Експерименти показали, що шумова забрудненість може суттєво затримувати їх вилуплення, а ті пташенята, які все ж таки з'являються на світ, стикаються з низкою здоровотворних проблем. Дослідники також виявили, що негативні наслідки шумового забруднення сягають і дорослого віку птахів. Зменшення шансів на розмноження та зниження плодючості говорять про довгострокові наслідки, які транспортний шум чинить на тваринний світ. Результати дослідження наголошують на необхідності ...>>

Випадкова новина з Архіву Інтелектуальних лічильників все більше 06.09.2013 Число встановлених у світі інтелектуальних лічильників у системах автоматизації розподільчої мережі зросте приблизно з 10 до 143,2 млн. шт. за 2013-2020 рр. Інтеграція програм з автоматизації розподільчої мережі (Distribution Automation, DA) з удосконаленою вимірювальною інфраструктурою (Advanced Metering Infrastructure, AMI) підвищить віддачу від інвестицій в інтелектуальні енергомережі. Так стверджує новий звіт аналітичної компанії Navigant Research, під назвою "AMI and Distribution Automation Integration" ("Інтеграція додатків з автоматизації розподільчих мереж та вдосконаленої вимірювальної інфраструктури"). На думку Річелл Елберг (Richelle Elberg), провідного аналітика Navigant Research, у міру використання технологій зв'язку в автоматизованих мережах AMI енергетичні підприємства навчаються та планують, як ефективніше інтегрувати системи AMI та DA, а також вирішувати існуючі завдання. До кінця цього десятиліття інтеграція систем AMI/DA перетвориться на стандарт для нових інтелектуальних енергомереж, але на оновлення бази, що вже діє, знадобиться більше часу. Головною перешкодою на шляху ефективної інтеграції систем AMI і DA є відмінності в характеристиках мереж зв'язку, що використовуються в системах вимірювальної інфраструктури. Головним чином, йдеться про час затримки та пропускної спроможності, а також про брак технічних умов протоколів та сумісних пристроїв. Аналітики Navigant Research упевнені, що постачальники обладнання та органи зі стандартизації подолають багато з зазначених перешкод, домігшись повноцінної інтеграції, але на це знадобиться час.

Інші цікаві новини:

▪ Професійний 32" 4K-монітор ASUS PA328Q

▪ Синтезована природна знеболювальна речовина

▪ Seagate першою оснастила зовнішній жорсткий диск модемом 4G LTE

▪ Волосся темної матерії

▪ Портативна ігрова консоль ASUS ROG Ally

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Шпигунські штучки. Добірка статей

▪ стаття Чудовисько обло, бешкетно, величезне, стозевно і гавкає. Крилатий вислів

▪ стаття Що таке пилковий рахунок? Детальна відповідь

▪ Прийоми та способи зупинки кровотеч, правила накладання пов'язок при пораненнях. Медична допомога

▪ стаття Телефонний підсилювач із індуктивним датчиком. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Кільце зіскакує з мотузки. Секрет фокусу

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