АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Балансные смесители

Читайте также:
  1. Небалансные смесители
  2. Смесители диапазона СВЧ

 

Балансные смесители могут быть двухдиодными, двойными балансными, кольцевыми и двойными кольцевыми.

Двухдиодные балансные смесители (БС) чаще всего выполня­ются на 3-децибельных мостах. Основным преимуществом БС яв­ляется возможность подавления амплитудных шумов гетеродина.


Рис. 9.15. Волновой балансный смеситель на щелевом мосте

На рис. 9.15. упрощенно показаны конструкция и эквивалент­ная схема БС. Он

состоит из двух смесительных секций с диода­ми VD1 и VD2, к которым через щелевой мост ЩМ подводятся колебания сигнала Рси гетеродина Рг на частотах wс и wг соответственно, причем wс>wг. Если положить начальные фазы этих колебаний на входе ЩМ равными ну­лю, то согласно свойству ЩМ к диоду VD1 приложены напряжения u = Uc × coswc t и u=Uгсos(wгt – π/2), а к диоду VD2—u2c=UCcos(wct—π/2) и u=Uгcoswгt. Диоды включены встречно-параллельно, поэтому че­рез нагрузку R0 течет разность токов iпч частоты wпч=wс - wг. При полной симметрии схемы результирующий ток iпч=i1пч – i2пч=Iпч{cos[(wct – π/2) – wгt] – cos[wct – (wгt – π/2)]}= 2Iпчsin(wc – wг)t, т. е. токи полезных сигналов складываются в нагрузке синфазно.

Представим AM шумы гетеродина, действующие в полосе сиг­нала wс и в полосе зеркального канала wзк, как боковые полосы AM колебаний с несущей wг:

uшгс=Uшcos[(wг+wпч)t-φш].

Прием шумов гетеродина в полосе сигнала дает шумовой ток:

iшс=i1шс-i2шс=0.

Следовательно, шумы гетеродина, принятые в полосе сигнала, взаимно компенсируются в нагрузке.

Аналогичными выкладками можно показать, что шумы гете­родина, принятые по зеркальному каналу, также вычитаются в •нагрузке. В реальных JBC вследствие неизбежного разбаланса схемы шумы гетеродина подавляются на 15...30 дБ. Поэтому для БС диоды выпускаются подобранными в пары с близкими параметрами.

Во многих применениях смесителей требуется высокая развязка сигнального входа от гетеродинного. В БС с квадратурными мостами, схема которых, показана на рис. 9.16, гетеродин и антенна подключены к развязанным плечам моста, но реально развязка оказывается низкой, не более 10 дБ, не только из-за разбаланса схемы, но также из-за того, что при неполном согласовании ди­одов с волноводом отраженные от них колебания гетеродина направляются на сигнальный вход. Для устранения этого недостатка что смеситель­ные диоды подключены к квадра­турному мосту со сдвигом на Λ/4≈Λс /4≈Λг/4.

 

Рис. 9.16. Микрополосковый балансный смеситель с высокой развязкой цепей сигнал-гетеродин на квадратурном мосте

 

 

Если учитывать лишь фазовые набеги в шлейфном мосту, то запаздывание отраженных от диода VD1 колебаний гетеродина, прошедших по пути 2—3—VD1—3—2, можно положить равным 2π. Отраженные диодом VD2 колебания, прошедшие путь 2—4—Λ/4—VD2—Λ/4—4—2, также задержатся на 2π. В результате отраженные колебания гетеродина проходят на вход 2, а колебания сигнальной частоты — на вход 2, и развязка входных плеч приближается к значению, присущему идеально согласованному квадратурному мосту.

Пользуясь изложенной методикой, находим, что напряжение ПЧ в резуль­тате основного преобразования (wпчt - φпч) = (wсt - φс) - (wг – φг) на диоде VD1 имеет задержку по фазе φ1пч = (φс + π/2) - (φг + π) = φс - φг - π/2, на ди­оде VD2 — φ2пч= = (φс + 3π/2) - (φг + π) = φс - φг + π/2. Для сложения этих про­тивофазных колебаний на входах ФНЧ в точках 5 диоды включены встречно. При этом фазовая задержка колебаний ПЧ на выходе БС равна

φПЧ = φс – φг - π/2. (9.8)

Колебания ЗЧ, образующиеся путем преобразования (wзt – φз) = 2(wгt – φг) – (wсt - – φc), на диоде VD1 имеют задержку φ = 2(φг + π)—.(φc + 3π/2) = 2φг – φс + 3π/2, а на диоде VD2 — задержку φ = 2(φг + π) - (φс + 3π/2) = 2φг – φс + π/2. Отражаясь от ФНЧ в точках 5 с задержкой на π, колебания ЗЧ складываются на входе 1, имея одинаковую фазовую задержку

φз = 2φг - φс + 3π/2 + π + π/2 = 2φг - φс + π. (9.9)

Это учитывают при использовании энергии колебаний ЗЧ в двойных БС.

Принятые из эфира по зеркальному каналу помехи на частоте wзк путем преобразования (wпчt - φпч)зк = (wгt – φг) - (wзк – φзк) на ПЧ имеют фазо­вую задержку

φПЧ зк = φПЧ зк =г + π) - (φзк + π/2) = φг – φзк + π/2. (9.10)

Это выражение будет использовано при рассмотрении фазового подавления.приема по зеркальному каналу в двойных БС.

Нормированный коэффициент шума БС в диапазоне частот до 100 ГГц равен 7... 10 дБ, потери преобразования Lnp6≈5...8 дБ.

Достоинства балансной схемы смесителя.

1. Подавление амплитудных шумов гетеродина приводит к уменьшению коэффициента шума смесителя на 2 - 5 дБ.

2. Вся мощность гетеродина поступает на диоды, поэтому мож­но использовать гетеродины меньшей мощности.

3. Подавление четных гармоник гетеродина уменьшает уровень побочных продуктов преобразования, что приводит к увеличению помехоустойчивости и динамического диапазона смесителя.

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)