Blanderen er et vigtigt trin i RF -signalkæden i superheterodyne (super) modtagerarkitekturen. Det gør det muligt for modtageren at blive indstillet over et bredt frekvensbånd af interesse og derefter konvertere enhver ønsket modtaget signalfrekvens til en kendt fast frekvens. Dette gør det muligt at behandle, filtrere og demodulere signalet af interesse effektivt. Superstrukturens struktur er elegant og enkel, men den faktiske ydeevne afhænger af ydeevnen for dens konstituerende funktionelle blokke.
Bemærk, at den allestedsnærværende Superman blev udviklet af ingeniørgeniet Major EH Armstrong var i 1930'erne og stort set erstattede hans tidligere modtagerdesign, det super-regenerative design (selvom det stadig bruges i professionelle applikationer i dag). Efterfølgende opfandt Armstrong også frekvensmodulation, som stadig er meget udbredt. Enhver af dem ville gøre Armstrong til en "pioner og opfinder" -kategori, men det er virkelig vigtigt at have disse tre radiorelaterede opfindelser. For mere information om det grundlæggende i mixer, se TechZone -artiklen "Basics of the mixer". I en grundlæggende super "enkelt konvertering" modtager forstærkes inputbærerens RF -signal af et eller flere lavt støjforstærker (LNA) trin og går derefter ind i mixeren (figur 1). Blanderen har to indgange: RF -signal og lokal oscillator (LO). LO er på en fast forskydning fra det ønskede signal, der skal indstilles, og kan indstilles over eller under bærefrekvensen; der er tekniske grunde i nogle designs, hvorfor det ene har forrang frem for det andet.
Figur 1: Den grundlæggende superheterodyne-arkitektur blander RF-signalet med den lokale oscillator og opretholder en fast forskydning med det forstærkede RF-signal, der skal indstilles for at generere et ned-konvertering, fast-frekvens IF-signal, som derefter kan forstærkes og demoduleres Baseband.
Blanderen er et ikke-lineært trin, der kombinerer to signaler. Denne ikke -lineære blanding producerer to output: en ved summen af de to signalfrekvenser og den anden ved deres forskel (andre og/harmoniske produceres også ved den ikke -lineære blandingsproces, men de er ikke interessante og lette at filtrere). Der er sådan en fast beatfrekvensoutput, kaldet en mellemfrekvens (IF), hvilket gør superdesignet så effektivt. Dette skyldes, at uanset hvad den specifikke frekvens er indstillet, er IF altid på den samme frekvens. Da IF -frekvensen altid er den samme, kan IF -trinforstærkeren og den efterfølgende demodulator optimeres til udførelsen af en enkelt kendt frekvens.
Derefter filtreres mixerens IF -output for at fjerne eventuelle artefakter (så meget som muligt), og derefter gå videre til det næste trin for yderligere forstærkning og demodulation. Historisk set brugte traditionel broadcast AM -radio 455 kHz IF, traditionel broadcast FM -radio brugte 10.7 MHz, men andre professionelle applikationer brugte forskellige IF'er.
Ud over den grundlæggende enkeltkonvertering super, er der også dobbelte konverteringstopologier. Dette bruges til højere bærefrekvenser, f.eks. 500 MHz eller over 1 GHz, til at afhjælpe signalfiltreringsproblemer og støjproblemer ved at optimere den opnåelige ydeevne for hvert trin; bæreren passerer gennem det første trin mixer/LO for at reducere det til cirka Det første IF på 50-100MHz konverteres derefter yderligere ned til det andet IF af det andet mixer/LO. Dette giver designere større overordnet fleksibilitet og afslapper nogle af kravene til specifikationer for individuelle komponenter. (Der er endda tredobbelte konverteringsmodtagere i kommerciel brug.) Figur 2: I et dobbelt konverteringsdesign udvider den grundlæggende supermetode det første konverteringstrin ned til tuning ved en højere frekvens; IF -output bliver ækvivalent med en fast frekvens RF, som blandes med LO i det andet trin for at producere et andet IF -output.
1. Nul-HVIS design
Selvom ultrapræcisionsmetoden LO/IF er den mest vellykkede designede modtagerarkitektur, vinder den nu konkurrence fra en anden metode: en zero-IF-modtager, også kendt som en direkte modtager-konverteringsmodtager (DCR), Homodyne-modtageren eller synkron modtager (figur 3). Her indstilles LO -frekvensen meget tæt på RF -bærefrekvensen for det ønskede signal. Det blandede output er umiddelbart ved baseband og kræver ikke et IF -trin.
Figur 3: Nul-IF-metoden anvender en LO, der er meget tæt på RF-signalet og direkte nedkonverteres til basebånd uden et mellemliggende IF-trin.
Selvom denne metode teoretisk reducerer kompleksiteten af det grundlæggende kredsløb, stiller den strenge krav til alle faser, herunder dynamisk område, stabilitet, forvrængning, tuningsområde og støj. For nogle omhyggeligt udvalgte og designede applikationer kan IC gøre nul-IF modtagere konkurrencedygtige eller bedre end supermodtagere med IF-niveauer.
2. Nøgleblanderparametre
Blandere kan være passive (normalt bygget med dioder) eller aktive enheder, der bruger transistorforstærkning. Som et funktionelt modul, der samler signaler i et bredt RF-frekvensbånd og nedkonverterer det til en fast IF-frekvens, har mixere mange krav til det. Aktive og passive blandere giver hver sin kombination af nøgleparametre, som alle måles i dB, medmindre andet er angivet:
Tredje ordens aflytningspunkt eller indgangstværpunkt (IIP3 eller IP3) vedrører virkningen af den ikke-lineære produktmixer på det lineært forstærkede signal forårsaget af tredjeordens ikke-lineære produktudtryk. To testfrekvenser inden for mixerens passbånd bruges til at evaluere det tredje ordenes aflytningspunkt; typisk er disse testfrekvenser cirka 20 til 30 kHz fra hinanden. En højere IP3 -værdi (i dBm) angiver en bedre mixer.
Konverteringstab/-forstærkning er forholdet mellem IF -udgangseffekt og RF -inputeffekt. For passive blandere er dette altid tabet (negativ dB), normalt mellem -5 og -10 dB. Selvom det er et mål for effektiviteten af en mixer, er problemet her ikke DC -strømforsyningens effektivitet, men det relativt lave RF -effektniveau, som mixeren ser ved det.
Støjtalet (NF) er meget vigtigt, fordi det karakteriserer den støj, der tilføjes af mixeren og vises ved IF -udgangen. Dette er en bekymring, fordi når in-band-støj er tilføjet til signalet af interesse, er det næsten umuligt at fjerne, ødelægge signalet, gøre demodulation mere udfordrende og reducere bitfejlhastigheden (BER). Det typiske støjtal er mellem 0.5 og 3 dB.
Isolation definerer i hvilken grad mixeren forhindrer RF- eller LO -indgangssignalenergien i at nå IF -udgangen, hvilket kan ødelægge og forvrænge IF og forårsage demodulationsproblemer og fejl. Det er forholdet mellem RF eller LO input til lækage IF output.
Det dynamiske område måler forholdet mellem det maksimale signalniveau og det minimale signalniveau, som mixer kan håndtere, og giver stadig et IF -signal, der opfylder specifikationerne. Afhængigt af den forventede RF -input kan systemet kræve medium (50 dB) eller stort dynamisk område (100 dB).
Dette er kun ydeevne parametre relateret til topmixeren. Andre omfatter billedafvisning, forstærkningskomprimering, DC -forskydning og 1 dB komprimeringspunkt.
3. Stort udvalg af tilgængelige blandere
Blandingsleverandører omfatter traditionelle analoge IC-leverandører med RF-ekspertise samt RF-centrerede leverandører, der udvikler IC og diskrete blandere. Da disse to grupper ser på mixerens ydeevne fra forskellige retninger, har de forskellige fokusområder med hensyn til prioriteter og afvejninger samt fælles aspekter.
IC-leverandør ADI introducerede ADL5350, som er en GaAs pHEMT en-endet passiv mixer med integreret LO-bufferforstærker (figur 4).
Figur 4: ADL5350 passiv mixer indeholder en aktiv LO -forstærker for at forenkle betjeningen og kravene til LO -signalgenerering.
Denne bredbåndsenhed kan håndtere frekvenser fra 750 MHz til 4 GHz og er designet til cellulære basestationer med forskellige moduleringstyper og standarder. Bufferen gør det muligt for brugeren at levere et lavt niveau LO, hvilket forenkler designet. Konverteringstabet er 6.8 dB, støjtalet er 6.5 dB, og IP3 er 25 dB. På grund af de involverede frekvenser bruger ADL5350 en 8 VFDFN eksponeret pad, chip-skala pakke. (Det kan også bruges til den supplerende proces med op-konvertering, men dette er en anden historie.)
CEL (tidligere California Eastern Laboratory) leverer UPC2757 siliciumchip MMIC (monolitisk mikrobølge IC) til RF -input fra 0.1 til 2.0 GHz og IF fra 20 til 300 MHz (figur 6).
Figur 6: CEL's UPC2757 -serie indeholder grundlæggende aktive mixere til RF -indgange mellem 0.1 og 2.0 GHz.
UPC2757TB er optimeret til lavt strømforbrug, mens UPC2758TB er optimeret til lav forvrængning. For hver IC er konverteringsforstærkningen en funktion af LO -frekvensen (figur 7).
Figur 7: Konverteringsforstærkningen for CEL's UPC2757 MMIC varierer med LO -frekvens; to familiemedlemmer giver grundlæggende valg for strømforbrug og forvrængning.
Disse er blot to eksempler. Blandere fås hos mange leverandører; udstyret kan bruges til forskellige RF- og LO -frekvenser samt forskellige effektniveauer og ydelsesparametre. Designerens beslutningsproces viser først de grundlæggende frekvenskrav og de krævede værdier for andre mixeregenskaber samt enhver fleksibilitet eller afvejninger, der kan eksistere i nogen af disse faktorer.
Vores andet produkt:
