A keverő az RF jellánc kulcsfontosságú szakasza a szuperheterodin (szuper) vevő architektúrában. Lehetővé teszi, hogy a vevőt az érdeklődésnek megfelelő széles frekvenciasávon keresztül hangolják, majd a kívánt vételi jelfrekvenciát ismert fix frekvenciává alakítsák át. Ez lehetővé teszi az érdeklődő jel hatékony feldolgozását, szűrését és demodulálását. A szuper szerkezet felépítése elegáns és egyszerű, de a tényleges teljesítmény az alkotó funkcionális blokkok teljesítményétől függ.
Megjegyezzük, hogy a mindenütt jelenlévő Supermant a mérnöki géniusz, Major EH Armstrong fejlesztette ki az 1930-as években, és nagyrészt felváltotta korábbi vevőkészülék-tervezését, a szuperregeneráló kialakítást (bár ma is használják professzionális alkalmazásokban). Ezt követően Armstrong feltalálta a frekvenciamodulációt is, amelyet ma is széles körben alkalmaznak. Bármelyikük Armstrongot "úttörő és feltaláló" kategóriává tenné, de nagyon fontos, hogy megvan ez a három rádióval kapcsolatos találmány. A keverő alapjairól további információt a TechZone „A keverő alapjai” című cikkében talál. Egy alapvető szuper "egykonverziós" vevőkészülékben a bemeneti vivő RF jelet egy vagy több alacsony zajszintű erősítő (LNA) fokozza, majd belép a keverőbe (1. ábra). A keverő két bemenettel rendelkezik: RF jel és helyi oszcillátor (LO). Az LO rögzített eltolásban van a kívánt hangolni kívánt jeltől, és beállítható a vivőfrekvencia fölé vagy alá; technikai okok vannak egyes tervekben, miért az egyik elsőbbséget élvez a másikkal szemben.
1. ábra: Az alapvető szuperheterodin architektúra összekeveri az RF jelet a helyi oszcillátorral, és rögzített eltolást tart fenn a hangolni kívánt erősített RF jellel, hogy lefelé konvertáló, fix frekvenciájú IF jelet generáljon, amelyet ezután erősíteni és demodulálni lehet.
A keverő egy nemlineáris fokozat, amely két jelet egyesít. Ez a nemlineáris keverés két kimenetet eredményez: az egyik a két jelfrekvencia összegén, a másik a különbségükön (az egyéb és/vagy harmonikusokat szintén a nemlineáris keverési folyamat állítja elő, de nem érdekesek és könnyen szűrhetők). Van egy ilyen rögzített ütemfrekvenciás kimenet, amelyet köztes frekvenciának (IF) neveznek, és ez teszi a szuper dizájnt olyan hatékonysá. Ennek az az oka, hogy függetlenül attól, hogy milyen frekvenciát hangolnak, az IF mindig ugyanazon a frekvencián van. Mivel az IF frekvencia mindig ugyanaz, az IF fokozatú erősítő és az azt követő demodulátor optimalizálható egyetlen ismert frekvencia teljesítményére.
Ezután szűrje le a keverő IF kimenetét, hogy kiküszöbölje a műtermékeket (amennyire csak lehetséges), majd folytassa a következő lépéssel a további amplifikáció és demoduláció érdekében. Történelmileg a hagyományos sugárzott AM rádió 455 kHz -es IF -t, a hagyományos FM -rádió 10.7 MHz -et használt, de más professzionális alkalmazások eltérő IF -ket használtak.
Az alapvető szuperkonverziós szuper mellett kettős konverziós topológiák is léteznek. Ezt magasabb vivőfrekvenciákhoz használják, például 500 MHz vagy 1 GHz felett, hogy enyhítsék a jelszűrési és zajproblémákat az egyes lépések elérhető teljesítményének optimalizálásával; a hordozó áthalad az első fokozatú keverőn/LO-n, hogy megközelítőleg csökkentse. Az első 50-100 MHz-es IF-t ezután a második keverő/LO tovább alakítja le a második IF-vé. Ez nagyobb rugalmasságot biztosít a tervezőknek, és enyhíti az egyes alkatrészek specifikációival szemben támasztott követelményeket. (Még kereskedelmi forgalomban is vannak hármas konverziós vevőkészülékek.) 2. ábra: Kettős konverziós kialakítás esetén az alapvető szuper módszer kiterjeszti az első lefelé történő átalakítási szakaszt a magasabb frekvencián történő hangoláshoz; az IF kimenet egyenértékűvé válik egy fix frekvenciájú RF -vel, amelyet a második fokozat LO -val összekeverve egy második IF kimenetet hoznak létre.
1. Zero-IF kivitel
Bár az LO/IF ultra-precíziós módszer messze a legsikeresebben megtervezett vevő architektúra, most versenyt nyer egy másik módszerrel: a nulla-IF vevő, más néven közvetlen vevőkonverziós vevő (DCR), The homodyne vevő vagy szinkron vevő (3. ábra). Itt az LO frekvencia nagyon közel van a kívánt jel RF vivőfrekvenciájához. A vegyes kimenet azonnal alapsávban van, és nem igényel IF fokozatot.
3. ábra: A nulla-IF módszer olyan LO-t használ, amely nagyon közel van az RF jelhez, és közvetlenül lecserélődik alapsávra közbenső IF szakasz nélkül.
Bár ez a módszer elméletileg csökkenti az alapáramkör összetettségét, szigorú követelményeket támaszt minden szakaszra, beleértve a dinamikatartományt, a stabilitást, a torzítást, a hangolási tartományt és a zajt. Néhány gondosan kiválasztott és tervezett alkalmazás esetében az IC versenyképessé vagy jobbá teheti a nulla-IF vevőket az IF-szintű szuper vevőkkel szemben.
2. A keverő legfontosabb paraméterei
A keverők lehetnek passzívak (általában diódákkal építettek) vagy aktív eszközök, amelyek tranzisztoros erősítést használnak. Funkcionális modulként, amely széles RF frekvenciasávban gyűjti a jeleket, és lefelé konvertálja azokat fix IF frekvenciára, a keverőknek számos követelménye van. Az aktív és passzív keverők mindegyike a kulcsparaméterek különböző kombinációit tartalmazza, amelyek mindegyike dB -ben van mérve, hacsak másképp nem jelezzük:
A harmadrendű elfogási pont vagy bemeneti keresztpont (IIP3 vagy IP3) a nemlineáris termékkeverő hatására vonatkozik a harmadrendű nemlineáris termékkifejezés által okozott lineárisan erősített jelre. A keverő átviteli sávjában két tesztfrekvenciát használnak a harmadrendű elfogási pont kiértékeléséhez; ezek a tesztfrekvenciák általában 20-30 kHz között vannak. A magasabb IP3 érték (dBm -ben) jobb keverőt jelez.
A konverziós veszteség/nyereség az IF kimeneti teljesítmény és az RF bemeneti teljesítmény aránya. Passzív keverőknél ez mindig a veszteség (negatív dB), általában -5 és -10 dB között. Bár ez a keverő hatékonyságának mérőszáma, itt nem az egyenáramú tápegység hatékonysága a probléma, hanem a viszonylag alacsony RF teljesítményszint, amelyet a keverő lát.
A zajszám (NF) nagyon fontos, mert jellemzi a keverő által hozzáadott zajt, és megjelenik az IF kimeneten. Ez aggodalomra ad okot, mert miután a sávon belüli zajt hozzáadták az érdeklődő jelhez, szinte lehetetlen megszüntetni, megsemmisíteni a jelet, megnehezíteni a demodulációt és csökkenteni a bithiba arányát (BER). A tipikus zajérték 0.5 és 3 dB között van.
Az elkülönítés határozza meg, hogy a keverő milyen mértékben akadályozza meg az RF vagy LO bemeneti jel energiájának elérését az IF kimenethez, ami tönkreteheti és torzíthatja az IF -t, valamint demodulációs problémákat és hibákat okozhat. Ez az RF vagy LO bemenet és a szivárgás IF kimenet aránya.
A dinamikus tartomány a maximális jelszint és a minimális jelszint arányát méri, amelyet a keverő képes kezelni, és továbbra is a specifikációknak megfelelő IF jelet biztosít. A várható RF bemenet függvényében a rendszer közepes (50 dB) vagy széles dinamikatartományt (100 dB) igényelhet.
Ezek csak a felső keverővel kapcsolatos teljesítményparaméterek. Mások közé tartozik a kép elutasítása, az erősítés tömörítése, az DC eltolás és az 1 dB tömörítési pont.
3. Az elérhető keverők széles választéka
A keverők forgalmazói között megtalálhatók a hagyományos analóg IC-gyártók, amelyek RF-szakértelemmel rendelkeznek, valamint az RF-központú gyártók, amelyek IC- és diszkrét keverőket fejlesztenek. Mivel ez a két csoport különböző irányokból vizsgálja a keverők teljesítményét, a prioritások és a kompromisszumok, valamint a közös szempontok tekintetében különböző területekre összpontosítanak.
Az IC szállítója, az ADI bemutatta az ADL5350-et, amely egy GaAs pHEMT egyvégű passzív keverő integrált LO puffer erősítővel (4. ábra).
4. ábra: Az ADL5350 passzív keverő tartalmaz egy aktív LO erősítőt, hogy egyszerűsítse az LO jelgenerálás működését és követelményeit.
Ez a szélessávú eszköz képes kezelni a 750 MHz és 4 GHz közötti frekvenciákat, és különböző modulációs típusokkal és szabványokkal rendelkező cellás bázisállomásokhoz készült. A puffer lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy alacsony szintű LO -t biztosítson, ami egyszerűsíti a tervezést. Az átalakítási veszteség 6.8 dB, a zaj 6.5 dB, az IP3 pedig 25 dB. Az érintett frekvenciák miatt az ADL5350 8 VFDFN-es fedett lapot, chip-méretű csomagot használ. (Használható a felfelé történő átalakítás kiegészítő folyamatához is, de ez egy másik történet.)
A CEL (korábban California Eastern Laboratory) UPC2757 szilícium chip MMIC -t (monolitikus mikrohullámú IC) biztosít 0.1-2.0 GHz -es RF bemenetre és 20-300 MHz -es IF -re (6. ábra).
6. ábra: A CEL UPC2757 sorozatában alapvető aktív keverők találhatók 0.1 és 2.0 GHz közötti RF bemenetekhez.
Az UPC2757TB alacsony energiafogyasztásra, míg az UPC2758TB alacsony torzításra van optimalizálva. Minden egyes IC esetében a konverziós erősítés az LO frekvencia függvénye (7. ábra).
7. ábra: A CEL UPC2757 MMIC konverziós nyeresége az LO frekvenciától függően változik; két fő családtag alapvető választási lehetőségeket kínál az energiafogyasztáshoz és a torzításhoz.
Ez csak két példa. A keverők számos beszállítótól kaphatók; a berendezés különböző RF és LO frekvenciákhoz, valamint különböző teljesítményszintekhez és teljesítményparaméterekhez használható. A tervező döntéshozatali folyamata először felsorolja az alapvető frekvenciakövetelményeket és a többi keverőtulajdonsághoz szükséges értékeket, valamint a rugalmasságot vagy kompromisszumokat, amelyek e tényezők bármelyikében előfordulhatnak.
Másik termék:
