Die menger is 'n belangrike fase van die RF-seinketting in die superheterodyne (super) ontvangerargitektuur. Dit stel die ontvanger in staat om oor 'n wye frekwensieband van belang te wees en omskakel dan die gewenste seinfrekwensie na 'n bekende vaste frekwensie. Hierdeur kan die belangstellingsein doeltreffend verwerk, gefiltreer en gedemoduleer word. Die struktuur van die superstruktuur is elegant en eenvoudig, maar die werklike prestasie hang af van die prestasie van die samestellende funksionele blokke.
Let daarop dat die alomteenwoordige Superman ontwikkel is deur die ingenieursgenie Major EH Armstrong in die dertigerjare en grootliks sy vorige ontvangerontwerp vervang het, die super-regeneratiewe ontwerp (hoewel dit vandag nog steeds in professionele toepassings gebruik word). Vervolgens het Armstrong ook frekwensiemodulasie uitgevind, wat steeds wyd gebruik word. Enigeen van hulle sou Armstrong 'n kategorie 'pionier en uitvinder' maak, maar dit is regtig belangrik om hierdie drie radio-verwante uitvindings te hê. Vir meer inligting oor die basiese beginsels van die menger, sien die TechZone-artikel "Basics of the mixer". In 'n basiese super "enkel-omskakeling" ontvanger word die ingevoerdraer-RF-sein versterk deur een of meer stadia met 'n lae ruisversterker (LNA) en gaan dan in die menger (Figuur 1930). Die menger het twee insette: RF-sein en plaaslike ossillator (LO). Die LO is op 'n vaste verrekening van die gewenste sein wat ingestel moet word, en kan bo of onder die draerfrekwensie gestel word; daar is tegniese redes in sommige ontwerpe, waarom die een voorkeur bo die ander het.
Figuur 1: Die basiese superheterodyne-argitektuur meng die RF-sein met die plaaslike ossillator en handhaaf 'n vaste verrekening met die versterkte RF-sein wat ingestel moet word om 'n IF-sein af te omskakel, met 'n vaste frekwensie, wat dan versterk en gedemoduleer kan word.
Die menger is 'n nie-lineêre stadium wat twee seine kombineer. Hierdie nie-lineêre vermenging lewer twee uitsette: een by die som van die twee seinfrekwensies, en die ander op hul verskil (ander en / harmonieke word ook deur die nie-lineêre mengproses geproduseer, maar dit is nie interessant en maklik om te filter nie). Daar is so 'n vaste klopfrekwensie-uitset, 'n tussentydse frekwensie (IF) genoem, wat die superontwerp so effektief maak. Dit is omdat die IF ook al op dieselfde frekwensie is, ongeag die spesifieke frekwensie. Aangesien die IF-frekwensie altyd dieselfde is, kan die IF-verhoogversterker en daaropvolgende demodulator geoptimaliseer word vir die uitvoering van 'n enkele bekende frekwensie.
Vervolgens filtreer u die IF-uitvoer van die menger om artefakte uit te skakel (soveel as moontlik) en gaan dan voort na die volgende fase vir verdere versterking en demodulasie. Histories het tradisionele AM-radio 455 kHz IF gebruik, tradisionele FM-radio 10.7 MHz gebruik, maar ander professionele toepassings het verskillende IF's gebruik.
Benewens die basiese enkelomskakelings-super, is daar ook dubbele omskakelingstopologieë. Dit word gebruik vir hoër draerfrekwensies, soos 500 MHz of hoër as 1 GHz, om seinfilterprobleme en geraasprobleme te verlig deur die haalbare prestasie van elke fase te optimaliseer; die draer gaan deur die eerste fase menger / LO om dit te verminder tot ongeveer. Die eerste IF van 50-100MHz word dan verder afgeskakel na die tweede IF deur die tweede menger / LO. Dit bied ontwerpers groter algehele buigsaamheid en verslap sommige van die vereistes vir individuele komponentspesifikasies. (Daar is selfs drievoudige omskakelingsontvangers in kommersiële gebruik.) Figuur 2: In 'n dubbele omskakelingsontwerp brei die basiese supermetode die eerste afwaartse omskakelingsfase uit vir 'n hoër frekwensie; die IF-uitset word gelykstaande aan 'n vaste frekwensie-RF, wat gemeng word met die LO van die tweede fase om 'n tweede IF-uitset te lewer.
1. Nul-IF-ontwerp
Alhoewel die LO / IF-ultra-presisiemetode verreweg die suksesvolste ontwerpte ontvangerargitektuur is, wen dit nou mededinging van 'n ander metode: 'n zero-IF-ontvanger, ook bekend as 'n direkte ontvanger-omskakel-ontvanger (DCR), The homodyne receiver of sinchrone ontvanger (Figuur 3). Hier word die LO-frekwensie baie naby gestel aan die RF-draerfrekwensie van die gewenste sein. Die gemengde uitset is onmiddellik op die basisband en vereis nie 'n IF-stadium nie.
Figuur 3: Die zero-IF-metode gebruik 'n LO wat baie naby aan die RF-sein is en direk afskakel na basisband sonder 'n tussentydse IF-stadium.
Alhoewel hierdie metode die kompleksiteit van die basiese stroombaan teoreties verminder, stel dit streng vereistes aan alle fases, insluitend dinamiese omvang, stabiliteit, vervorming, afstelbereik en geraas. Vir sommige toepassings wat noukeurig gekies en ontwerp is, kan IC zero-IF-ontvangers mededingend of beter wees as super-ontvangers met IF-vlakke.
2. Sleutel menger parameters
Mengers kan passief wees (gewoonlik gebou met diodes) of aktiewe toestelle wat transistorversterking gebruik. As 'n funksionele module wat seine in 'n wye RF-frekwensieband versamel en dit afskakel na 'n vaste IF-frekwensie, het mengers baie vereistes daarvoor. Aktiewe en passiewe mengers bied elk verskillende kombinasies van sleutelparameters, wat almal in dB gemeet word, tensy anders vermeld:
Die derde-orde onderskep punt of invoer kruispunt (IIP3 of IP3) hou verband met die effek van die nie-lineêre produk menger op die lineêr versterkte sein wat veroorsaak word deur die derde-orde nie-lineêre produk term. Twee toetsfrekwensies binne die slaagband van die menger word gebruik om die derde-orde afsnit te evalueer; Hierdie toetsfrekwensies is gewoonlik ongeveer 20 tot 30 kHz uitmekaar. 'N Hoër IP3-waarde (in dBm) dui op 'n beter menger.
Omskakelingsverlies / wins is die verhouding tussen IF-uitsetkrag en RF-insetkrag. Vir passiewe mengers is dit altyd die verlies (negatiewe dB), gewoonlik tussen -5 en -10 dB. Alhoewel dit 'n maatstaf is vir die doeltreffendheid van 'n menger, is die probleem hier nie die doeltreffendheid van die GS-kragtoevoer nie, maar die relatiewe lae RF-kragvlak wat die menger daardeur sien.
Die ruisgetal (NF) is baie belangrik, want dit kenmerk die geraas wat deur die menger bygevoeg word en verskyn by die IF-uitvoer. Dit is kommerwekkend, want sodra die in-band-geraas by die belangstellingsein gevoeg word, is dit byna onmoontlik om die sein uit te skakel, te vernietig, demodulasie meer uitdagend te maak en die bitfoutsnelheid (BER) te verlaag. Die tipiese geraas syfer is tussen 0.5 en 3 dB.
Isolasie definieer die mate waarin die menger verhoed dat die RF- of LO-insetseenergie die IF-uitset bereik, wat die IF kan vernietig en verdraai en demodulasieprobleme en -foute kan veroorsaak. Dit is die verhouding van RF- of LO-insette tot lekkasie-as-uitset.
Die dinamiese omvang meet die verhouding van die maksimum seinvlak tot die minimum seinvlak wat die menger kan hanteer, en verskaf steeds 'n IF-sein wat voldoen aan die spesifikasies. Afhangend van die verwagte RF-invoer, kan die stelsel 'n medium (50 dB) of wye dinamiese bereik (100 dB) benodig.
Dit is slegs die prestasieparameters wat verband hou met die topmenger. Ander sluit in beeldverwerping, versterkingskompressie, GS-verrekening en 1 dB-kompressiepunt.
3. Groot verskeidenheid beskikbare mengers
Mengverskaffers bevat tradisionele analoog-IC-verskaffers met RF-kundigheid, asook RF-sentriese verskaffers wat IC- en diskrete mengers ontwikkel. Aangesien hierdie twee groepe die prestasie van die menger vanuit verskillende rigtings bekyk, het hulle verskillende fokusareas ten opsigte van prioriteite en kompromieë, sowel as algemene aspekte.
IC-verskaffer ADI het die ADL5350 bekendgestel, wat 'n GaAs pHEMT enkel-eindige passiewe menger met geïntegreerde LO-bufferversterker is (Figuur 4).
Figuur 4: Die ADL5350 passiewe menger bevat 'n aktiewe LO-versterker om die werking en vereistes van LO-seinopwekking te vereenvoudig.
Hierdie breëbandtoestel kan frekwensies van 750 MHz tot 4 GHz hanteer en is ontwerp vir sellulêre basisstasies met verskillende modulasietipes en -standaarde. Die buffer stel die gebruiker in staat om 'n lae vlak LO te bied, wat die ontwerp vereenvoudig. Die omskakelingsverlies is 6.8 dB, die geraas is 6.5 dB en die IP3 is 25 dB. As gevolg van die betrokke frekwensies, gebruik die ADL5350 'n 8 VFDFN-blokke, skyfieskaalpakket. (Dit kan ook gebruik word vir die aanvullende proses van omskakeling, maar dit is 'n ander verhaal.)
CEL (voorheen California Eastern Laboratory) bied UPC2757 silikon-chip MMIC (monolitiese mikrogolf IC) vir RF-invoer van 0.1 tot 2.0 GHz en IF van 20 tot 300 MHz (Figuur 6).
Figuur 6: CEL se UPC2757-reeks bevat basiese aktiewe mengers vir RF-insette tussen 0.1 en 2.0 GHz.
UPC2757TB is geskik vir lae kragverbruik, terwyl UPC2758TB geskik is vir lae vervorming. Vir elke IC is die omskakelingswins 'n funksie van die LO-frekwensie (Figuur 7).
Figuur 7: Die omskakelingsversterking van CEL's UPC2757 MMIC wissel met LO-frekwensie; twee hoofgesinslede bied basiese keuses vir kragverbruik en vervorming.
Dit is slegs twee voorbeelde. Mengers is by baie verskaffers beskikbaar; die toerusting kan gebruik word vir verskillende RF- en LO-frekwensies, sowel as verskillende drywingsvlakke en prestasieparameters. In die besluitnemingsproses van die ontwerper word eers die basiese frekwensievereistes en die vereiste waardes vir ander menger-eienskappe gelys, asook die buigsaamheid of kompromieë wat in een van hierdie faktore mag voorkom.
Ons ander produk:
