Οι συσκευές μετατροπής συχνότητας περιλαμβάνουν οποιοδήποτε κύκλωμα στο οποίο η συχνότητα του σήματος στην έξοδο δεν είναι ίση με τη συχνότητα εισόδου του. Τέτοιες συσκευές για την αλλαγή της συχνότητας του σήματος χρησιμοποιούν μια ποικιλία μη γραμμικών στοιχείων. Πολύ συχνά, οι δίοδοι ημιαγωγών ενεργούν ως αυτά τα στοιχεία. διάφοροι τύποι. Η χρήση διόδων είναι ιδιαίτερα δημοφιλής σε κυκλώματα μικρού σήματος, όπου τίθενται υψηλές απαιτήσεις για τις παραμέτρους θορύβου και τις παραμέτρους ευαισθησίας των μετατροπέων. Οι μετατροπείς συχνότητας διόδου περιλαμβάνουν κυρίως μείκτες, καθώς και διάφορους πολλαπλασιαστές και διαιρέτες συχνότητας, και ορισμένους τύπους μετατροπέων autodyne. Πιο διαδεδομένοέλαβε μίκτες και πολλαπλασιαστές συχνότητας, οι οποίοι αναλύονται παρακάτω.

Βρύσες- πρόκειται για συσκευές μετατροπής συχνότητας που, έχοντας δύο σήματα στην είσοδο, σχηματίζουν στην έξοδο ένα σήμα με συχνότητα που εξαρτάται αυστηρά (συνήθως ίση με το άθροισμα ή τη διαφορά) των συχνοτήτων των σημάτων εισόδου.

Η λειτουργία του αναμικτήρα βασίζεται στην αμοιβαία διαμόρφωση δύο ταλαντώσεων σε ένα μη γραμμικό (μετατροπή) στοιχείο. Εάν το χαρακτηριστικό άμεσης μετάδοσης ενός μη γραμμικού στοιχείου είναι τετραγωνικό (περιγράφεται από την εξίσωση \(I = b U^2\)), τότε όταν δύο ταλαντώσεις με συχνότητες \(\omega_1\), \(\omega_2\) και πλάτη \ (U_1) εφαρμόζονται στο μη γραμμικό στοιχείο \), \ (U_2 \) το ρεύμα μέσω αυτού θα είναι ίσο με:

\(b (\left(U_1 \sin(\left(\omega_1 t \right)) + U_2 \sin( \left(\omega_2 t \right) ) \right))^2 = \cfrac(b)(2 ) \left(U_1^2 + U_2^2 \right) - \cfrac(b U_1^2)(2) \cos( \left(2 \omega_1 t \δεξιά)) - \)

\(- \cfrac(b U_2^2)(2) \cos( \left(2 \omega_2 t \δεξιά)) + b U_1 U_2 \cos( \left(\left(\omega_1 - \omega_2 \right) t \δεξιά) ) - b U_1 U_2 \cos( \left(\left(\omega_1 + \omega_2 \right) t \right))\).

Εκείνοι. στο ρεύμα ενός μη γραμμικού στοιχείου θα υπάρχουν διακυμάνσεις του λεγόμενου. συνδυαστικές συχνότητες: \(\omega_1 - \omega_2\) και \(\omega_1 + \omega_2\). Μία από τις συνδυαστικές ταλαντώσεις συχνότητας είναι χρήσιμη και μπορεί να απομονωθεί στο επιλεκτικό φορτίο του μίκτη. Όλα τα άλλα στοιχεία που υπάρχουν στο σήμα εξόδου παρεμβάλλονται.

Τα ακόλουθα μπορούν να λειτουργήσουν ως μη γραμμικό στοιχείο του μείκτη: δίοδοι ημιαγωγών, πεδία και διπολικά τρανζίστορ σε ορισμένα κυκλώματα μεταγωγής, συνδυασμένα κυκλώματα.

Μίκτες διόδου που χαρακτηρίζεται από χαμηλό επίπεδο θορύβου, υψηλή αξιοπιστία, χαμηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου για την τάση τοπικού ταλαντωτή, χαμηλό συντελεστή μεταφοράς τάσης (0,3 ... 0,5) και ισχύ (0,1 ... 0,3), μπορούν να λειτουργούν σε υψηλότερες συχνότητες από τους αναμικτήρες με τρανζίστορ. Στους αναμικτήρες διόδων, είναι επιθυμητό να χρησιμοποιούνται δίοδοι πυριτίου υψηλής συχνότητας με μεγάλη αναλογία αντίστροφων και εμπρόσθιων αντιστάσεων και χαμηλή χωρητικότητα διασταύρωσης (για παράδειγμα, KD503), και ακόμη καλύτερες δίοδοι με φράγμα Schottky, που χαρακτηρίζεται από χαμηλό επίπεδο θορύβου ( για παράδειγμα, τύπου KD419), αντίστροφες δίοδοι. Οι ειδικές δίοδοι ανάμιξης έχουν σχεδιαστεί για χρήση στην περιοχή των μικροκυμάτων. Για αναμικτήρες στους οποίους θα πρέπει να χρησιμοποιούνται πολλές δίοδοι με τις πλησιέστερες δυνατές παραμέτρους, παράγονται ζεύγη και τετραπλές διόδους, καθώς και συγκροτήματα διόδων με συγκεκριμένο τρόπο.

Το απλούστερο κύκλωμα ενός μίκτη μιας διόδου φαίνεται στο σχ. 3,6-21.

Ρύζι. 3,6-21. Σχέδιο ενός απλού μίκτη σε μία μόνο δίοδο

Οι μη γραμμικές ιδιότητες μιας διόδου ημιαγωγών δεν μπορούν να εκφραστούν με μια απλή τετραγωνική σχέση, όπως φαίνεται παραπάνω. Στη γενική περίπτωση, προσεγγίζοντας το CVC της διόδου από μια σειρά Taylor, λαμβάνουμε την ακόλουθη εξάρτηση:

\(I_d = I_0 + aU_d + bU_d^2 + c U_d^3 + ... \)

Λαμβάνοντας υπόψη ότι το άθροισμα των τάσεων του σήματος και του τοπικού ταλαντωτή εφαρμόζεται στη δίοδο ), μετά την αντικατάσταση παίρνουμε την ακόλουθη έκφραση για το ρεύμα της διόδου:

\(I_d = I_0 + a U_c \sin(\left(\omega_c t \right)) + a U_r \sin(\left(\omega_r t \right)) - \cfrac(b U_c^2)(2) \ cos(\αριστερά(2 \omega_c t \δεξιά)) - \)

\(- \cfrac(b U_r^2)(2) \cos(\left(2 \omega_r t \right)) + b U_c U_r \cos(\left(\left(\omega_r - \omega_c \right) t \δεξιά)) - b U_c U_r \cos(\left(\left(\omega_c + \omega_r \right) t \right)) + ... \).

Μπορεί να φανεί ότι το φορτίο του μείκτη θα περιέχει στοιχεία με τη συχνότητα του σήματος εισόδου και του σήματος τοπικού ταλαντωτή, καθώς και πολυάριθμες αρμονικές και συνδυαστικά σήματα συχνότητας (αυτά περιλαμβάνουν όλα τα σήματα με συχνότητες: \(m \omega_c \pm n \ omega_r\), όπου \( m\) και \(n = 0, 1, 2, 3, ...\)). Μεταξύ αυτών, εξαρτήματα με συχνότητες σήματος και τοπικού ταλαντωτή και οι αρμονικές τους είναι ιδιαίτερα επιβλαβή.

Ρύζι. 3,6-22. Σχέδια ισορροπημένων αναμικτών με τροφοδοσία σε φάση (α) και αντιφασική (β) τοπικής τάσης ταλαντωτή

Ρύζι. 3,6-23. Σχέδιο δακτυλιοειδούς ισορροπημένου αναμίκτη

μίξερ ισορροπίας (Εικ. 3.6-22a) περιέχει δύο διόδους που συνδέονται έτσι ώστε τα ρεύματά τους να ρέουν στην κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή εξόδου σε αντίθετες κατευθύνσεις. Σε αυτή την περίπτωση, οι συνιστώσες εντός φάσης της μαγνητικής ροής αντισταθμίζονται αμοιβαία και προστίθενται οι συνιστώσες κατά της φάσης. Η τάση τοπικού ταλαντωτή εφαρμόζεται στις διόδους εντός φάσης και η τάση σήματος είναι αντιφασική. Δηλαδή, το άθροισμα των τάσεων του σήματος και του τοπικού ταλαντωτή \(U_(d1)(t) \u003d U_g (t) + U_c(t)\) εφαρμόζεται στην πρώτη δίοδο ανάμιξης και η διαφορά τους \( U_(d2) (t) \u003d U_g (t) - U_c (t)\). Ρεύμα που προκύπτει στην κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή εξόδου:

\(I_\Sigma = I_(d1) - I_(d2) \περίπου 2 a U_c \sin(\left(\omega_c t \right)) + 2b U_c U_r \cos(\left(\left(\omega_r - \ ωμέγα_с \δεξιά) t \δεξιά)) - \)

\(-2b U_c U_r \cos(\left(\left(\omega_c + \omega_r \right) t \right)) + ... \).

Από τον παρουσιαζόμενο τύπο φαίνεται ότι οι συνιστώσες των ρευμάτων με τη συχνότητα του τοπικού ταλαντωτή αντισταθμίζονται αμοιβαία και ο θόρυβος του τοπικού ταλαντωτή δεν εισέρχεται στην έξοδο του μίκτη. Έχοντας πραγματοποιήσει παρόμοιους υπολογισμούς για ρεύματα στον μετασχηματιστή εισόδου, μπορεί να φανεί ότι ένας ισορροπημένος μείκτης μπορεί να μειώσει σημαντικά την ισχύ του τοπικού ταλαντωτή που διαρρέει στο στάδιο που προηγείται (για παράδειγμα, στην κεραία του δέκτη).

Το σχήμα του μίξερ στο σχ. 3.6-22(b) δεν διαφέρει θεμελιωδώς από το κύκλωμα στο σχ. 3.6-22(α). Η μόνη διαφορά είναι ότι η τάση του τοπικού ταλαντωτή εφαρμόζεται στις διόδους σε αντιφάση και η τάση του σήματος είναι σε φάση. Ωστόσο, λόγω της αντίθετης σύνδεσης των διόδων, οι ίδιες σχέσεις φάσης και οι ίδιες ιδιότητες διατηρούνται σε αυτό το κύκλωμα όπως και στον ισορροπημένο μείκτη σύμφωνα με το κύκλωμα στο Σχ. 3.6-22(α). Ο μετασχηματιστής προσαρμογής εξόδου \ (Tr2 \) μπορεί να αντικατασταθεί με ένα συμβατικό τσοκ RF (συνδεδεμένο μεταξύ της εξόδου και της γείωσης) με αντίσταση ενδιάμεσης συχνότητας ίση με την απαιτούμενη αντίσταση εξόδου του μείκτη και στα πιο απλά κυκλώματα χαμηλής ποιότητας, με μια συμβατική αντίσταση. Ένα επιπλέον χαρακτηριστικό αυτού του κυκλώματος είναι η ισοδυναμία (λειτουργική ταυτότητα) της εισόδου σήματος \(U_с\) και της εξόδου \(U_(IF)\), τα οποία μπορούν να εναλλάσσονται ελεύθερα, ενώ ο τρόπος λειτουργίας του μείκτη παραμένει αμετάβλητος.

Διπλό(ή δακτυλιοειδής) ισορροπημένο μίξερ (Εικ. 3.6-23) έχει το πρόσθετο πλεονέκτημα της υψηλής επιλεκτικότητας έναντι του μπροστινού καναλιού. Αυτό μπορεί εύκολα να επαληθευτεί με την εύρεση του προκύπτοντος ρεύματος της κύριας περιέλιξης του μετασχηματιστή εξόδου, με τον ίδιο τρόπο που έγινε για έναν συμβατικό ισορροπημένο μείκτη:

\(I_\Sigma \περίπου 4b U_c U_r \cos(\left(\left(\omega_r - \omega_c \right) t \right)) + ... \).

Εδώ, σε αντίθεση με το balanced mixer, δεν υπάρχει εξάρτημα με τη συχνότητα του σήματος. Έτσι, λόγω της συμμετρίας των μετασχηματιστών και των διόδων που χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα, παρέχεται εσωτερική αμοιβαία αποσύνδεση των εισόδων σήματος, του τοπικού ταλαντωτή και της εξόδου του μείκτη.

Εκτός από το σχέδιο κατασκευής, οι μείκτες ταξινομούνται συνήθως σύμφωνα με το επίπεδο ισχύος του σήματος τοπικού ταλαντωτή που παρέχεται στον μείκτη. Έχει υιοθετηθεί η ακόλουθη ταξινόμηση:

Αυτί. 3,6-1. Ταξινόμηση μίξερ

Επίπεδο ποιότητας μίξερ	\(P_G\)
πολύ χαμηλά
πολύ ψηλό

Με την αύξηση της ισχύος του τοπικού ταλαντωτή, ο τρόπος λειτουργίας των διόδων μίκτη αλλάζει κάπως. Οι αναμικτήρες πολύ χαμηλής και χαμηλής στάθμης (συχνά αναφέρονται ως «κανονικοί αναμικτήρες στάθμης ισχύος») χαρακτηρίζονται από τα λεγόμενα. τετραγωνική λειτουργίακαι για μίξερ μεσαίου, υψηλού και πολύ υψηλού επιπέδου - λειτουργία εναλλαγής. Η λειτουργία τετράγωνου τρόπου χαρακτηρίζεται από χαμηλότερα παραπροϊόντα μετατροπής στην έξοδο και σχετικά μικρό κέρδος μίκτη, η λειτουργία μεταγωγής χαρακτηρίζεται από χαμηλότερο θόρυβο και ευρύτερο φάσμα παραπροϊόντων.

Η τετραγωνική λειτουργία χρησιμοποιείται σε μίκτες για οικιακά ραδιόφωνα, απλά όργανα μέτρησης κ.λπ. Η βέλτιστη τάση τοπικού ταλαντωτή για τετραγωνική λειτουργία είναι 0,1 ... 0,3 V (για μίκτη δακτυλίου χωρίς μετασχηματιστή εισόδου, λίγο περισσότερο). Σε αυτόν τον τρόπο λειτουργίας, ο γραμμικός μετασχηματισμός διατηρείται μέχρι πλάτη σήματος ίσα με 0,1 του πλάτους της τοπικής τάσης ταλαντωτή. Στο σχ. 3.6-24 ... 3.6-26 δείχνει πολλά διαγράμματα απλών μείκτη διόδων για οικιακά ραδιόφωνα.

Σε υψηλής ποιότητας εξοπλισμό και ευρυζωνικές διαδρομές, χρησιμοποιούνται μόνο μίκτες μεσαίου, υψηλού και πολύ υψηλού επιπέδου. Αυτοί οι μίκτες έχουν σχήματα παρόμοια με αυτά που έχουν ήδη εξεταστεί. Αντί για κυκλώματα συντονισμού στις εισόδους και τις εξόδους, συνήθως χρησιμοποιούν μετασχηματιστές ευρείας ζώνης σε δακτυλίους φερρίτη. Για τη βελτιστοποίηση των παραμέτρων του μείκτη και τη λήψη του μέγιστου κέρδους, λαμβάνονται ειδικά μέτρα για την αντιστοίχιση των εισόδων του μείκτη με τις εξόδους του σταδίου προενισχυτή και του τοπικού ταλαντωτή, καθώς και στην έξοδο του μίκτη. Οι δίοδοι φραγμού Schottky έχουν γίνει σχεδόν στάνταρ σε τέτοιους αναμικτήρες, οι οποίοι παρέχουν αυξημένο δυναμικό εύρος μίκτη και χαμηλό αυτοθόρυβο.

Ρύζι. 3,6-24. Ο απλούστερος ισορροπημένος μίξερ για οικιακό ραδιόφωνο

Ρύζι. 3,6-25. Balanced mixer για οικιακό ραδιόφωνο (επιλογή 2)

Ρύζι. 3,6-26. Ring Balanced Displacer για Home Radio

Στο σχ. Τα σχ. 3.6-27 δείχνουν κυκλώματα μείκτη ισορροπημένης και ισορροπημένης δακτυλίου για σήματα μέσης ισχύος και τα συγκριτικά τους χαρακτηριστικά. Οι παρουσιαζόμενοι μίκτες λειτουργούν σε συχνότητες 30 ... 300 MHz, με τη χρήση κατάλληλων διόδων και κάποια αλλαγή στα δεδομένα περιέλιξης των μετασχηματιστών, μπορούν να χρησιμοποιηθούν και σε άλλες συχνότητες.

Ρύζι. 3,6-27. Balanced και ring balanced αναμικτήρες μέσης ισχύος και οι παράμετροί τους

Οι αναμικτήρες υψηλής ισχύος διαφέρουν από τον μεσαίου επιπέδου ανάμικτη με ισορροπημένο δακτύλιο που περιγράφεται παραπάνω μόνο στο ότι κάθε βραχίονας του δακτυλίου ανάμειξης σχηματίζεται από όχι μία, αλλά δύο διόδους Schottky συνδεδεμένες σε σειρά, όπως φαίνεται στο Σχ. 3,6-28.

Ρύζι. 3,6-28. Ring Balanced Mixer Circuit για σήματα υψηλής ισχύος

Σε αναμικτήρες πολύ υψηλής ισχύος, κάθε δίοδος στον δακτύλιο συνδέεται σε σειρά με αντίσταση και πυκνωτή συνδεδεμένα παράλληλα (Εικόνα 3.6-29). Η χωρητικότητα του πυκνωτή επιλέγεται έτσι ώστε η αντίδρασή του στη χαμηλότερη συχνότητα του εύρους λειτουργίας να είναι \(\le 50 (Ohm)\). Στο σχ. Το 3.6-30 δείχνει ένα άλλο κύκλωμα μείκτη για σήματα εξαιρετικά υψηλής ισχύος. Διαθέτει εκτεταμένο δυναμικό εύρος. Η υψηλή απόδοση επιτυγχάνεται με τη σύνδεση δύο δακτυλίων ανάμειξης παράλληλα και με τη χρήση τροποποιημένου μετασχηματιστή εξισορρόπησης. Η τιμή των πυκνωτών σε αυτό το κύκλωμα επιλέγεται έτσι ώστε η αντίδρασή τους στην ελάχιστη συχνότητα λειτουργίας να είναι 25 ohms.

Ρύζι. 3,6-29. Διάγραμμα ενός μίκτη ισορροπημένου δακτυλίου για σήματα εξαιρετικά υψηλής ισχύος

Ρύζι. 3,6-30. Κύκλωμα μείκτη ισορροπημένου δακτυλίου υψηλού δυναμικού εύρους για σήματα εξαιρετικά υψηλής ισχύος

Υπάρχουν ακόμη πιο εξελιγμένα κυκλώματα μείκτη διόδων που έχουν σχεδιαστεί για να χειρίζονται σήματα εξαιρετικά υψηλής ισχύος. Ένα παράδειγμα είναι το λεγόμενο. " διπλό μίξερ”, το οποίο είναι κατασκευασμένο με βάση δύο κλάδους μίξερ με ισορροπία δακτυλίου και κυκλώματα αντιστοίχισης φάσης.

Γενικά, όταν σχεδιάζετε μίκτες διόδου ευρείας ζώνης, πρέπει να τηρείτε το ακόλουθο σύνολο κανόνων:

• το σήμα IF πρέπει να λαμβάνεται από τον ίδιο μετασχηματιστή στον οποίο παρέχεται το λαμβανόμενο σήμα, το σήμα τοπικού ταλαντωτή τροφοδοτείται σε άλλο μετασχηματιστή μίκτη (αυτό είναι σημαντικό για να αποτραπεί η διείσδυση του σήματος τοπικού ταλαντωτή στη διαδρομή IF).
• είναι απαραίτητο να εξασφαλιστεί η πληρέστερη ηλεκτρική αντιστοίχιση (ισορροπία φάσης και πλάτους) των διόδων και των μετασχηματιστών που χρησιμοποιούνται, γι 'αυτό είναι απαραίτητο: επιλογή αντιγράφων διόδων με τις ίδιες παραμέτρους (υπάρχουν ειδικές δίοδοι που ταιριάζουν σε ζεύγη και τετραπλές στη διαδικασία παραγωγής), καθώς και την ταυτότητα του σχεδιασμού των περιελίξεων του μετασχηματιστή.
• Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στην αντιστοίχιση της σύνθετης αντίστασης στην έξοδο του IF, στην οποία είναι συνδεδεμένο ένα ειδικό φίλτρο-διπλέκτης, που χρησιμοποιείται ως φορτίο μίκτη και φιλτράρει ένα περιττό εξάρτημα καθρέφτη.
• το σήμα τοπικού ταλαντωτή πρέπει να τροφοδοτείται στον μείκτη μετά την ενίσχυση σε έναν γραμμικό ενισχυτή ισχύος ευρείας ζώνης.
• κατά την εγκατάσταση, οι μετασχηματιστές και τα στοιχεία τεταρτημορίου πρέπει να τοποθετούνται αυστηρά συμμετρικά και να συνδέονται με τους ίδιους αγωγούς ελάχιστου μήκους.

Όλοι οι μείκτες που περιγράφονται παραπάνω έχουν σχεδιαστεί για να λαμβάνουν σήματα IF με συχνότητα ίση με το άθροισμα ή τη διαφορά της συχνότητας του αρχικού σήματος RF και του σήματος τοπικού ταλαντωτή. Όπως φαίνεται παραπάνω, η έξοδος του μείκτη περιέχει επίσης στοιχεία με άλλες συνδυαστικές συχνότητες, αλλά τα πλάτη τους είναι πολύ μικρά, γεγονός που καθιστά τη μετατροπή σε τέτοιες συχνότητες εντελώς αναποτελεσματική. Αυτός ο περιορισμός, κατά κανόνα, δεν παρεμβαίνει στην κατασκευή κυκλωμάτων υψηλής ποιότητας οποιασδήποτε πολυπλοκότητας και αντισταθμίζεται πλήρως υψηλή απόδοσηισορροπημένοι και ισορροπημένοι μίκτες δακτυλίου που περιγράφονται παραπάνω.

Ωστόσο, υπάρχει μια μάλλον στενή ομάδα συσκευών όπου η δυνατότητα μετατροπής σύμφωνα με διαφορετικό νόμο μπορεί να είναι χρήσιμη. Ένα παράδειγμα είναι η ευρέως χρησιμοποιούμενη στην ερασιτεχνική τεχνολογία επικοινωνιών δέκτες άμεσης μετατροπής. Η απλότητα και το χαμηλό κόστος κατασκευής, η υψηλή ευαισθησία και επιλεκτικότητα τα καθιστούν πολύ βολικά για χρήση σε αυτόν τον τομέα. Σε τέτοιους δέκτες, ένας μείκτης υψηλής ποιότητας είναι ο πιο σημαντικός κόμβος κυκλώματος και τα χαρακτηριστικά του καθορίζουν όλα τα κύρια χαρακτηριστικά του δέκτη στο σύνολό του. Φυσικά, η χρήση ενός μίκτη με ζυγοστάθμιση δακτυλίου (για παράδειγμα, σύμφωνα με το σχήμα του Σχ. 3.6-29) σίγουρα σας επιτρέπει να επιτύχετε πολύ υψηλή απόδοση, ωστόσο, η ακριβής εξισορρόπησή του σε μεγάλο εύρος συχνοτήτων σε ερασιτεχνικές συνθήκες είναι μάλλον δύσκολη λόγω της επιρροής πολλών, συχνά ακαταλόγιστων παραγόντων (ποιότητα μετασχηματιστών ραδιοσυχνοτήτων και θωράκισης, χωρητικότητες εξαρτημάτων κ.λπ.). Ένας κακώς συντονισμένος μίκτης υποβαθμίζει σημαντικά τις παραμέτρους του δέκτη - το σήμα τοπικού ταλαντωτή διαρρέει στην κεραία και τα σήματα ισχυρών σταθμών ανιχνεύονται απευθείας στον μείκτη. Η λύση σε αυτό το πρόβλημα είναι η χρήση ενός ειδικού τύπου μίξερ, στους οποίους η μετατροπή δεν πραγματοποιείται στη συχνότητα αθροίσματος ή διαφοράς, αλλά σε μία από τις συνδυαστικές συχνότητες υψηλότερης τάξης.

Για την κατασκευή τέτοιων αναμικτών, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν μη γραμμικά στοιχεία με χαρακτηριστικό ρεύμα-τάσης διαφορετικό από αυτό των συμβατικών διόδων ανάμιξης (όπως φαίνεται παραπάνω, αυτό το χαρακτηριστικό είναι κοντά στο τετραγωνικό). Αποδείχθηκε ότι ένα ζεύγος διόδων πυριτίου του ίδιου τύπου συνδεδεμένες αντιπαράλληλα αντιστοιχεί πλήρως σε αυτήν την κατάσταση (Εικ. 3.6-31). Το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης αυτού του ζεύγους μπορεί να περιγραφεί κατά προσέγγιση από την εξίσωση της κυβικής παραβολής:

\(I_d = aU_d + bU_d^3 \).

Ρύζι. 3,6-31. Αντιπαράλληλη σύνδεση διόδων και το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης ενός τέτοιου κόμβου

Εάν πραγματοποιήσουμε μια μαθηματική ανάλυση της λειτουργίας του θεωρούμενου μη γραμμικού στοιχείου (η ίδια που έγινε στην αρχή αυτής της ενότητας για μία δίοδο) όταν δύο σήματα με συχνότητες \(\omega_r\) και \(\omega_c\\ ) εφαρμόζονται σε αυτό, τότε αποδεικνύεται ότι στο ρεύμα που προκύπτει θα κυριαρχούν στοιχεία με συχνότητες συνδυασμού ίσες με \(2 \omega_g \pm \omega_c\) .

Ετσι, μίξερ χτισμένο σε ένα ζεύγος αντιπαράλληλων διόδων , όταν εφαρμόζεται στον δέκτη η άμεση μετατροπή θα απαιτεί η συχνότητα του σήματος τοπικού ταλαντωτή να είναι η μισή από τη συχνότητα του σήματος εισόδου. Σε αυτήν την περίπτωση, το σήμα του τοπικού ταλαντωτή που διαρρέει στα κυκλώματα εισόδου θα εξασθενήσει σημαντικά από το κύκλωμα εισόδου (το κύκλωμα είναι συντονισμένο στη συχνότητα του σήματος και όχι στη συχνότητα του τοπικού ταλαντωτή). Λόγω της συμμετρίας των χαρακτηριστικών του μη γραμμικού στοιχείου, η επίδραση της άμεσης ανίχνευσης ισχυρών σημάτων εξαλείφεται επίσης εντελώς (με την προϋπόθεση ότι οι διόδους που χρησιμοποιούνται είναι πανομοιότυπες).

Παραδείγματα δύο κυκλωμάτων των απλούστερων αναμικτών, κατασκευασμένων σύμφωνα με την εξεταζόμενη αρχή, φαίνονται στο σχ. 3,6-32, 3,6-33. Η ρύθμιση τέτοιων μίξερ είναι εξαιρετικά απλή και καταλήγει στην επιλογή διόδων με παρόμοια χαρακτηριστικά και στην αντιστοίχιση των σύνθετων αντιστάσεων εισόδου και εξόδου. Εάν είναι απαραίτητο να επιτευχθούν καλύτερες παράμετροι (τα σχήματα που παρουσιάζονται χαρακτηρίζονται από κάποια απώλεια ισχύος στο κύκλωμα επικοινωνίας με τον τοπικό ταλαντωτή και την παρουσία ενός αρκετά μεγάλου αριθμού συνδυαστικών στοιχείων στην έξοδο), όλες οι ίδιες λύσεις που εξετάστηκαν για μπορούν να χρησιμοποιηθούν συμβατικοί αναδευτήρες διόδων. Για παράδειγμα, στο διάγραμμα στο Σχ. 3.6-34 εφαρμόζεται η συμπερίληψη σύμφωνα με το ισορροπημένο σχήμα.

Ρύζι. 3,6-32. Ο απλούστερος αναμίκτης σε ένα ζεύγος αντιπαράλληλων διόδων (επιλογή 1)

Ρύζι. 3,6-33. Ο απλούστερος αναμίκτης σε ένα ζεύγος αντιπαράλληλων διόδων (επιλογή 2)

Ρύζι. 3,6-34. Ισορροπημένο μίξερ σε ζεύγη αντιπαράλληλων διόδων

Συμπερασματικά, πρέπει να σημειωθεί ότι το εύρος των μίξερ που βασίζονται σε στοιχεία με χαρακτηριστικό «κυβικό» δεν περιορίζεται στους δέκτες άμεσης μετατροπής. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διαμορφωτές πομπού, υπερετερόδυνους δέκτες με υψηλή συχνότητα εισόδου κ.λπ.

Λόγω της απλότητας, της υψηλής ευαισθησίας και επιλεκτικότητάς τους, της καλής αξιοπιστίας, των δεκτών και πομποδεκτών άμεσης μετατροπής είναι δημοφιλείς στους ραδιοερασιτέχνες. Αλλά όχι πάντα στη συσκευή, ακόμη και κατασκευασμένη σύμφωνα με ένα καλά καθιερωμένο σχέδιο, οι δυνατότητες και οι παράμετροι που είναι εγγενείς σε αυτό πραγματοποιούνται από την αρχή.

Ως αποτέλεσμα πολλών ετών λειτουργίας από τον συγγραφέα του άρθρου αυτής της ομάδας εξοπλισμού επικοινωνίας, αποδείχθηκε ότι οι κόμβοι χαμηλής συχνότητας (κυρίως ενισχυτές μπάσων) παραμένουν λειτουργικοί όταν η τάση τροφοδοσίας πέσει στα 2 ... 6 V (στο ονομαστική τιμή 9 ... 12 V). Ταυτόχρονα, το κέρδος τους, κατά κανόνα, μειώνεται.

Ο κύριος λόγος για τη μη ικανοποιητική λειτουργία των δεκτών και πομποδεκτών άμεσης μετατροπής είναι η μη βέλτιστη λειτουργία του μίκτη. Οι υψηλές παράμετροι επιτυγχάνονται μόνο με προσεκτική επιλογή της ετεροδύνης τάσης υψηλής συχνότητας στις διόδους του μείκτη. Θα πρέπει να είναι εντός 0,6 ... 0,75 V στις διόδους πυριτίου και 0,15 ... 0,25 - στο γερμάνιο. Σε χαμηλότερες τάσεις τοπικού ταλαντωτή, το κέρδος του μείκτη μειώνεται. Επίσης μειώνεται στις υψηλές τάσεις, αφού οι δίοδοι είναι ανοιχτές σχεδόν όλη την ώρα. Αυτό αυξάνει τον θόρυβο του μίξερ.

Η σταθερότητα της συχνότητας και του πλάτους της τάσης που παρέχεται στον μίκτη από τον τοπικό ταλαντωτή (ειδικά στις ερασιτεχνικές ζώνες HF) εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη σταθερότητα της τάσης τροφοδοσίας.

Σχεδόν σε όλα τα κυκλώματα που δίνονται στη βιβλιογραφία, δεν υπάρχει κύκλωμα για τη ρύθμιση της ετεροδύναμης τάσης στις διόδους του μείκτη. Συνιστάται να επιλέξετε έναν πυκνωτή σύζευξης τοπικού ταλαντωτή με μίκτη ή να αλλάξετε τον αριθμό των στροφών του πηνίου ζεύξης. Αλλά αυτή η διαδικασία είναι πολύ χρονοβόρα και, επιπλέον, δεν παρέχει εμπιστοσύνη ότι η συσκευή έχει ρυθμιστεί σωστά.

Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι επίσης ότι κατά τη διαδικασία εγκατάστασης είναι απαραίτητο να απενεργοποιήσετε τον δέκτη (πομποδέκτη) και να συγκολλήσετε τον πυκνωτή ή να τυλίξτε το πηνίο. Αλλά κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, ο ερασιτεχνικός σταθμός, του οποίου η ένταση λήψης συντονίζεται, συχνά σταματά να λειτουργεί και επομένως είναι αδύνατο να γνωρίζουμε εάν η ευαισθησία της συσκευής που ρυθμίζεται αυξάνεται ή μειώνεται. Είναι πιο σκόπιμο να πραγματοποιείτε συντονισμό σύμφωνα με τα σήματα ενός "αδύναμου" σταθμού κατά τη διάρκεια μιας σταθερής διέλευσης ραδιοκυμάτων, δηλ. όταν δεν υπάρχουν αισθητές διακυμάνσεις στη στάθμη του λαμβανόμενου σήματος.

Λόγω της έλλειψης των απαραίτητων οργάνων μέτρησης, οι δέκτες και οι πομποδέκτες άμεσης μετατροπής συχνά συντονίζονται "από το αυτί", κάτι που δεν είναι ο καλύτερος τρόπος για να σκεφτείτε τις παραμέτρους τους.

Εικ.1

Στο σχ. 1 δείχνει ένα διάγραμμα ενός καθετήρα βολτόμετρου, τροποποιημένο σύμφωνα με τις συστάσεις που δίνονται στο. Σας επιτρέπει να μετράτε με μεγάλη ακρίβεια την τάση του τοπικού ταλαντωτή απευθείας στις διόδους του μίκτη.

Σκεφτείτε απλούς τρόπουςρυθμίσεις και βελτιώσεις δεκτών και πομποδεκτών άμεσης μετατροπής, που επιτρέπουν την εξάλειψη των παραπάνω σχεδιαστικών ελαττωμάτων.

Σχήμα 2

Πρώτα απ 'όλα, κατά την οριστικοποίηση, είναι απαραίτητο να εισαχθεί ένα κύκλωμα για τη σταθεροποίηση της τάσης τροφοδοσίας του τοπικού ταλαντωτή. Το κύκλωμα σταθεροποιητή φαίνεται στο σχ. 2. Η δίοδος Zener VD1 επιλέγεται με τάση σταθεροποίησης 1,5 ... 2 φορές μικρότερη από την ονομαστική τάση τροφοδοσίας του δέκτη (πομποδέκτη). Η αντίσταση R 1 ρυθμίζει το βέλτιστο ρεύμα μέσω της διόδου zener. Η αντίσταση της αντίστασης R1 πρέπει να είναι τέτοια ώστε το ρεύμα σταθεροποίησης της διόδου zener VD1 να μην υπερβαίνει τη μέγιστη επιτρεπόμενη τιμή. Ο πυκνωτής C1 μειώνει τη "διαρροή" του θορύβου της διόδου zener, με αποτέλεσμα μειωμένη διαμόρφωση θορύβου της τάσης του τοπικού ταλαντωτή και μειωμένο συνολικό θόρυβο του δέκτη.

Είναι βολικό να αλλάζετε την τάση ραδιοσυχνοτήτων στις διόδους του μίξερ με μια συντονιστική μη επαγωγική αντίσταση συνδεδεμένη παράλληλα ή σε σειρά με το πηνίο ζεύξης (R1, αντίστοιχα, στα Σχ. 3 και 4).

Στην τελευταία περίπτωση, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τόσο τη σύνδεση μετασχηματιστή (Εικ. 4, α) του τοπικού ταλαντωτή με τον μείκτη, όσο και τον αυτομετασχηματιστή (Εικ. 4.6). Με μια πιο ακριβή ρύθμιση της τάσης του τοπικού ταλαντωτή (για παράδειγμα, όταν λαμβάνετε σήματα από δύσκολους σταθμούς "από το αυτί"), το βολτόμετρο RF απενεργοποιείται.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι εάν εφαρμοστούν οι παραπάνω βελτιώσεις, ο αριθμός των στροφών των πηνίων ζεύξης θα πρέπει να αυξηθεί ελαφρώς, καθώς η εισαγωγή μιας αντίστασης συντονισμού μειώνει την τάση εξόδου του τοπικού ταλαντωτή. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για την παραλλαγή, το σχήμα της οποίας φαίνεται στο Σχ. 3. Μαζί, ο αριθμός των στροφών του πηνίου ζεύξης, η αντίσταση της αντίστασης R1 και η χωρητικότητα του πυκνωτή C2 πρέπει να είναι τέτοια ώστε η τάση στις διόδους πυριτίου του μίκτη να μπορεί να ρυθμιστεί από 0 έως 1,2 ... 2 V, σε γερμάνιο - από 0 έως 0,5 ... 1 V. Σε αυτήν την περίπτωση, η βέλτιστη τάση επιτυγχάνεται περίπου στη μεσαία θέση του ολισθητήρα αντίστασης R1.

Μπορείτε να ρυθμίσετε την τάση εξόδου του τοπικού ταλαντωτή αλλάζοντας την τάση τροφοδοσίας, όπως, για παράδειγμα, γίνεται στο [3]. Ωστόσο, αυτό είναι κατάλληλο μόνο σε συχνότητες έως 3...4 MHz. Σε υψηλότερες συχνότητες (πάνω από 7 MHz), μια τέτοια προσαρμογή μπορεί να οδηγήσει σε σημαντική μετατόπιση της συχνότητας του τοπικού ταλαντωτή.

Στο σχ. Το σχήμα 5 δείχνει ένα διάγραμμα ενός τοπικού ταλαντωτή με έναν ενδιάμεσο κόμβο, στον οποίο εισάγεται ένα κύκλωμα ρύθμισης τάσης εξόδου. Κατά την επανάληψη, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι ο ακόλουθος πομπού δεν παρέχει κέρδος τάσης και επομένως η τάση υψηλής συχνότητας στο πηνίο ζεύξης πρέπει να είναι διπλάσια. από αυτό που απαιτείται για την κανονική λειτουργία του μίξερ.

Στην πρακτική του ραδιοερασιτέχνη, οι μίκτες ισορροπίας διόδου χρησιμοποιούνται ευρέως. Τα κύρια πλεονεκτήματά τους είναι η απλότητα του σχεδιασμού και της διαμόρφωσης, η απουσία μεταγωγής υψηλής συχνότητας κατά τη μετάβαση από τη λήψη στη μετάδοση. Οι ισορροπημένοι αναμικτήρες σε τρανζίστορ φαινομένου πεδίου και διπολικά τρανζίστορ χρησιμοποιούνται πολύ λιγότερο συχνά.

Σε απλούς αναμικτήρες ισορροπημένης διόδου, η τάση τοπικού ταλαντωτή και ορισμένα παραπροϊόντα μετατροπής εξόδου μπορούν να κατασταλούν κατά 35 dB ή περισσότερο. Αλλά τέτοια αποτελέσματα επιτυγχάνονται μόνο προς μία κατεύθυνση: σε αυτήν κατά την οποία ο μίξερ είναι ισορροπημένος. Στο σχεδιασμό του πομποδέκτη από τον συγγραφέα, ο μείκτης ισορροπεί μόνο προς τον ενισχυτή ισχύος. Εάν χρησιμοποιηθεί διπλό ισορροπημένο μίξερ, ο θόρυβος θα μειωθεί, η ευαισθησία θα αυξηθεί και η θόρυβος θα βελτιωθεί.

Οι διπλοί εξισορροπημένοι μίκτες είναι ισορροπημένοι και στις δύο εισόδους (εξόδους). Καταστέλλουν όχι μόνο τις ταλαντώσεις του τοπικού ταλαντωτή, αλλά και το μετατρεπόμενο σήμα, αφήνοντας μόνο τα προϊόντα της ανάμειξής τους και διασφαλίζοντας έτσι την καθαρότητα του φάσματος. Η χρήση τέτοιων μίξερ καθιστά δυνατή τη μείωση των απαιτήσεων για το φίλτρο καθαρισμού που περιλαμβάνεται στην έξοδο του μίκτη, ακόμη και την πλήρη εγκατάλειψή του, συνδέοντας την έξοδο του μίκτη απευθείας στον ενισχυτή IF, στην έξοδο του οποίου θα πρέπει να υπάρχει μια κύρια επιλογή φίλτρο (για παράδειγμα, ένα EMF ή φίλτρο χαλαζία). Ένα σημαντικά υψηλότερο επίπεδο σήματος μπορεί να εφαρμοστεί σε έναν διπλό μείκτη κατά τη λήψη, καθώς εξασθενεί απότομα την επίδραση του άμεσου σήματος ή της ανίχνευσης παρεμβολών, δηλ. δεν υπάρχει ανίχνευση χωρίς τη συμμετοχή τοπικών ταλαντώσεων ταλαντωτή, όπως συμβαίνει σε έναν συμβατικό ανιχνευτή πλάτους.

Τις περισσότερες φορές σε σχέδια ραδιοερασιτεχνών, χρησιμοποιείται ένας διπλός ισορροπημένος μίκτης, το διάγραμμα του οποίου φαίνεται στο Σχ. 6. Λέγεται και δακτύλιος, αφού οι δίοδοι σε αυτό περιλαμβάνονται αλλά στον δακτύλιο.

Όταν εργάζεστε σε περιοχές χαμηλής συχνότητας, οι μετασχηματιστές υψηλής συχνότητας τυλίγονται, κατά κανόνα, σε δακτυλίους φερρίτη μεγέθους K7x4x2 με μαγνητική διαπερατότητα 600 ... 1000 με τρεις στριμμένες (3-4 περιστροφές ανά 1 cm μήκους) PELSHO 0,2 καλώδια μεταξύ τους. Γίνονται περίπου 25 στροφές (μέχρι να γεμίσει τελείως ο δακτύλιος). Κατά την εγκατάσταση ενός μετασχηματιστή, οι περιελίξεις του είναι σταδιακά σύμφωνα με το Σχ. 6 και 7.

Υπάρχουν δύο κύριες επιλογές για την ενσωμάτωση ενός διπλού ισορροπημένου μίκτη σε έναν πομποδέκτη. Στην πρώτη, το σήμα περνά τόσο κατά τη λήψη όσο και κατά τη μετάδοση προς μία κατεύθυνση από την είσοδο στην έξοδο των μίξερ. Έτσι, για παράδειγμα, έγινε στους γνωστούς πομποδέκτες "Radio-76" και "Radio-76M2". Πολλά πειράματα που πραγματοποιήθηκαν από τον συγγραφέα αποκάλυψαν ότι όταν η ετεροδύναμη τάση είναι μικρότερη από τη βέλτιστη, η ευαισθησία στη λειτουργία λήψης επιδεινώνεται σημαντικά και σε υψηλότερη τάση, η καταστολή του φορέα στον τρόπο μετάδοσης μειώνεται σημαντικά (η ευαισθησία πέφτει επίσης, αλλά αυτό είναι λιγότερο αισθητό στο αυτί από ό,τι στην προηγούμενη περίπτωση). Η ποιοτική εξάρτηση των κύριων παραμέτρων των πομποδεκτών από τη στάθμη τάσης του τοπικού ταλαντωτή που παρέχεται στον μείκτη φαίνεται στο σχ. 8 (καμπύλη 1 - ευαισθησία κατά τη λήψη, προσδιοριζόμενη από το αυτί, 2 - ευαισθησία μετρούμενη από συσκευές, 3 - καταστολή φορέα κατά τη μετάδοση).

Στη δεύτερη παραλλαγή, το σήμα στη λειτουργία λήψης τροφοδοτείται στην είσοδο του ισορροπημένου μίκτη και στη λειτουργία μετάδοσης - στην έξοδο. Με αυτή τη συμπερίληψη, χρησιμοποιείται η αρχή της αναστρεψιμότητας του μίκτη. Έτσι περιγράφεται η διαδρομή RF του πομποδέκτη. Η ρύθμιση του μίξερ σε αυτή την περίπτωση καταλήγει επίσης στη ρύθμιση της βέλτιστης ετεροδύνης τάσης και στην προσεκτική εξισορρόπησή της. Πρέπει να σημειωθεί ιδιαίτερα ότι η λειτουργία ρύθμισης δεν εξαρτάται από την αρχή κατασκευής της διαδρομής RF του πομποδέκτη.

Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να ρυθμίσετε τα μίξερ. Προηγουμένως, οι κινητήρες των αντιστάσεων εξισορρόπησης σε αυτά έχουν ρυθμιστεί στη μεσαία θέση. Στη συνέχεια, το GSS συνδέεται με την υποδοχή κεραίας του πομποδέκτη και η ετεροδύναμη τάση στους μείκτες αυξάνεται σταδιακά. Το σήμα από το GSS παρέχεται με επίπεδο που υπερβαίνει την ευαισθησία της διαδρομής λήψης κατά πολλές φορές. Είναι απαραίτητο να επιτευχθεί λήψη σήματος. Εάν δεν υπάρχει γεννήτρια, η λειτουργία εκτελείται μέσω αυτιού, λαμβάνοντας ένα σήμα από έναν ερασιτεχνικό ραδιοφωνικό σταθμό SSB ή μια γεννήτρια θορύβου σε δίοδο zener χαμηλής ισχύος.

Στη συνέχεια ρυθμίστε εναλλάξ κάθε ένα από τα μίξερ. Αρχικά, επιλέγεται η βέλτιστη ετεροδύναμη τάση. Για να γίνει αυτό, αυξάνεται σταδιακά και αξιολογείται με το αυτί: εάν αυξάνεται η ένταση του ήχου λήψης του σήματος GSS, του ραδιοφωνικού σταθμού ή της γεννήτριας θορύβου. Όπως σημειώνει ο συγγραφέας, καθώς αυξάνεται η ετεροδύναμη τάση που εφαρμόζεται στο μίξερ, ο όγκος της ακουστικής λήψης πρώτα αυξάνεται, φτάνει στο μέγιστο και στη συνέχεια πρακτικά δεν αλλάζει (Εικ. 8, καμπύλη 1). Η ετεροδύναμη τάση πρέπει να ρυθμιστεί με τέτοιο τρόπο ώστε όταν μειώνεται ελαφρά, να πέφτει ο όγκος λήψης και όταν αυξάνεται ελαφρά, να μην αυξάνεται. Στην πράξη, αυτό επιτυγχάνεται μετακινώντας μέσα σε μια μικρή εμβέλεια του κινητήρα αντίστασης που ελέγχει το επίπεδο της τάσης εξόδου του τοπικού ταλαντωτή. Εάν δεν υπάρχει τέτοια δυνατότητα στον πομποδέκτη, τότε η συσκευή θα πρέπει να τροποποιηθεί.

Κατά κανόνα, ένας ακόλουθος πομπού είναι ενεργοποιημένος στην έξοδο ενός ή άλλου τοπικού ταλαντωτή. Σε αυτή την περίπτωση, η βελτίωση αποδεικνύεται πολύ απλή: η σταθερή αντίσταση στο κύκλωμα εκπομπού του τρανζίστορ αντικαθίσταται με μια μη επαγωγική αντίσταση κοπής της ίδιας τιμής με τη σταθερή.

Μετά τη βελτιστοποίηση της ετεροδύνης τάσης, οι αναμικτήρες πρέπει να εξισορροπηθούν ξανά προσεκτικά. Ένα χιλιοβολτόμετρο RF ή ένας παλμογράφος συνδέεται στην είσοδο ή την έξοδο (ανάλογα με την κατασκευή του πομποδέκτη) και μετακινώντας το ρυθμιστικό της αντίστασης R1 και στη συνέχεια ρυθμίζοντας τους πυκνωτές C1 και C2 (βλ. Εικ. 7), τουλάχιστον των αναγνώσεων επιτυγχάνεται. Εάν χρησιμοποιούνται συσκευές με υψηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου, τότε αντιστάσεις κλειστής αντίστασης (εντός 50 ... 100 Ohm) θα πρέπει να συνδεθούν στην είσοδο και την έξοδο του μίκτη.

Θα πρέπει να προτιμάται η εξισορρόπηση προς την έξοδο της διαδρομής μετάδοσης. Η διαφορά ισορροπίας μεταξύ της εισόδου και της εξόδου του μίξερ πρέπει να είναι μικρή (μερικά ντεσιμπέλ). Εάν φτάσει τα 10 dB ή περισσότερο, τότε αυτό, κατά κανόνα, είναι συνέπεια του γεγονότος ότι η ετεροδύναμη τάση που εφαρμόζεται στον μίκτη είναι πολύ υψηλότερη από τη βέλτιστη.

Για να ελέγξει και να εξισορροπήσει τους μίκτες, ο συγγραφέας δημιούργησε απλές συσκευές. Στο σχ. 9, το α δείχνει ένα κύκλωμα ενός ενισχυτή ραδιοσυχνοτήτων, στην είσοδο του οποίου είναι συνδεδεμένος ένας μείκτης και ένα βολτόμετρο υψηλής συχνότητας είναι συνδεδεμένο στην έξοδο για χονδρικό συντονισμό (Εικ. 9, β), για λεπτή ρύθμιση - ένας αισθητήρας RF (Εικ. 9, γ). Ταυτόχρονα, δεν είναι απαραίτητο να εγκαταστήσετε πρόσθετες αντιστάσεις με αντίσταση 50 ... 100 Ohm στο μίξερ.

Τέλος, οι μίκτες διαμορφώνονται αφού εγκατασταθούν στον πομποδέκτη (μπαίνει σε λειτουργία μετάδοσης). Η συσκευή πρέπει πρώτα να ρυθμιστεί σε λειτουργία λήψης. Για να αποφευχθεί η παρεμβολή του θορύβου του μικροφώνου στην εξισορρόπηση, η είσοδος του ενισχυτή μικροφώνου βραχυκυκλώνεται. Ο μείκτης χαμηλότερης συχνότητας εξισορροπείται πρώτα και μετά το υπόλοιπο με τη σειρά του σήματος που διέρχεται από αυτούς στη λειτουργία μετάδοσης, επιτυγχάνοντας ελάχιστες ενδείξεις RF σε ένα ομοίωμα φορτίου (Εικ. 10) που είναι συνδεδεμένο στον ενισχυτή ισχύος του πομποδέκτη. Μετά από αυτό, προσαρμόστε τις ρυθμίσεις των υπόλοιπων κόμβων. Συνιστάται να επαναλάβετε αυτή τη διαδικασία δύο ή τρεις φορές.

Vladislav Artemenko (UT5UDJ), Κίεβο. Ουκρανία

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Polyakov V.T. Ραδιοερασιτέχνες για την τεχνική άμεσης μετατροπής. - Μ.: Patriot, 1990, σελ. 264.
2. Stepanov B. Μέτρηση μικρών τάσεων RF. - Ραδιόφωνο, 1980, Ν 7, σελ. 55-56.
3. Artemenko V. Ένας απλός μίνι πομποδέκτης SSB για 160 μ. - Ραδιοερασιτέχνης, 1994, N 1.γ. 45, 46.
4. Artemenko V.A. Ένας απλός πομποδέκτης με EMF. - RadioAmator, 1995, N 2, σελ. 7-10.
5. Bunin S.G., Yaylenko L.P. Εγχειρίδιο ερασιτεχνικών βραχέων κυμάτων. - Κ .: Τεχνική, 1984, σελ. 264.
6. Stepanov B., Shulgin G. Πομποδέκτης "Radio-76". - Ραδιόφωνο, 1976, Ν 6, σελ. 17-19, Νο. 7, σελ. 19-22.
7. Stepanov B., Shulgin G. Πομποδέκτης "Radio-76M2". - Ραδιόφωνο, 1983, Ν 11, σελ. 21-23, N 12, p. 16-18.
8. Vasiliev V. Αναστρέψιμη διαδρομή στον πομποδέκτη. - Ραδιόφωνο, Ν 10, σελ.20,21.

(Από το αυστραλιανό περιοδικό "AmateurRadio" Απρίλιος 1988)
Lloyd Butler, VK5BR

Εισαγωγή

Αρκεί να δει κανείς την έξοδο του μείκτη με έναν αναλυτή φάσματος για να καταλάβει ότι ένας μείκτης είναι μια πολύπλοκη συσκευή. Μερικές αρχές ανάμιξης και συσκευές ανάμιξης θα συζητηθούν παρακάτω.

Στον σύγχρονο εξοπλισμό, μπορείτε να βρείτε πολλά στάδια ανάμειξης. Είναι γνωστές ως συσκευές οι οποίες, όταν εφαρμόζονται σε αυτές με σήματα δύο συχνοτήτων, δίνουν επιπλέον σήματα ίσα σε συχνότητα με το άθροισμα και τη διαφορά των σημάτων που εφαρμόζονται στο μίξερ. Ένα από τα νεοσχηματισμένα εξαρτήματα επιλέγεται από ένα συντονισμένο φίλτρο ζώνης (κύκλωμα συντονισμού) και τροφοδοτείται για περαιτέρω επεξεργασία. Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι τα υπόλοιπα εξαρτήματα, τόσο εισόδου όσο και λήψης, υπάρχουν επίσης σε έναν ή τον άλλο βαθμό στο σήμα εξόδου του μίκτη, δεν πήγαν πουθενά, αλλά απλώς μειώθηκαν σε πλάτος κατά την επιλογή. (Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα σήματα εισόδου, που εφαρμόζονται σε μια μη γραμμική συσκευή, η οποία είναι ένας μείκτης, σχηματίζουν τις δικές τους αρμονικές, οι οποίες επίσης αλληλεπιδρούν τόσο μεταξύ τους όσο και με τα αρχικά σήματα που παρέχονται στον μείκτη, το άθροισμα που προκύπτει και τα σήματα διαφοράς αλληλεπιδρούν τόσο μεταξύ τους όσο και με τα αρχικά σήματα, τις αρμονικές τους και τα συνδυαστικά σήματα που λαμβάνονται ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης ήδη δευτερευόντων σημάτων: κάθε σήμα αλληλεπιδρά με το καθένα, δίνοντας όλο και περισσότερες νέες συχνότητες, έτσι ώστε στην έξοδο ενός μη γραμμικού μείκτη υπάρχει ένα ολόκληρο φάσμα συχνοτήτων με διαφορετικά πλάτη, η εργασία Ο σχεδιαστής συνίσταται στην καταστολή σημάτων εισόδου (ισορροπημένη μίξη εισόδου), δύο ισορροπημένα κυκλώματα με συντονιστικά στοιχεία στην έξοδο συμβάλλουν στον έναν ή τον άλλο βαθμό στην καταστολή του ανεπιθύμητου μείκτη σήματα εξόδου - UA9LAQ).

Όλα τα είδη των προβλημάτων που αντιμετωπίζονται μπορούν να εντοπιστούν στην ίδια τη διαδικασία ανάμειξης, και εάν ασχολείστε με το σχεδιασμό της δικής σας συσκευής, μια βαθιά κατανόηση της διαδικασίας ανάμειξης θα σας κάνει καλό. Ακολουθεί μια προσπάθεια να διερευνηθούν οι βασικές αρχές της ανάμειξης.

Αρχές ανάμειξης

Εάν δύο σήματα με διαφορετικές συχνότητες εφαρμοστούν σε μια γραμμική συσκευή (για παράδειγμα, ένας ιδανικός ενισχυτής), τότε θα εμφανιστούν στην έξοδό της, σαν να μην είχε συμβεί τίποτα, στις δικές τους συχνότητες. Για να συνδυάσουμε δύο σήματα, χρειαζόμαστε μια συσκευή με «καμπύλα» ή μη γραμμικά χαρακτηριστικά, όπως αυτό που φαίνεται στο Σχ. 1. Το διάγραμμα δείχνει ένα σήμα χαμηλής στάθμης f1 με το σημείο λειτουργίας ρυθμισμένο σε δύο θέσεις: Α και Β. Σημειώστε ότι το επίπεδο εξόδου fi είναι πολύ υψηλότερο στο σημείο Β από ό,τι όταν ρυθμίστηκε στο σημείο Α. Τώρα ρίξτε μια ματιά στο Σχ. 1. 2. Σε αυτό το διάγραμμα, έχουμε μετατοπίσει το σημείο λειτουργίας θέτοντας το μεταξύ Α και Β, το δεύτερο σήμα υψηλού επιπέδου fo, διαμορφώνοντας το πλάτος του σήματος fi. Η λέξη "διαμόρφωση" δεν χρησιμοποιείται εδώ με την αυστηρά αυστηρή της έννοια για σαφήνεια, ας υποθέσουμε ότι το σήμα fi είναι φορέας και το σήμα fo διαμορφώνεται με μια ακουστική συχνότητα, παίρνουμε αυτό που ονομάζεται διαμόρφωση πλάτους. Έχουμε δείξει ξεκάθαρα ότι η διαμόρφωση πλάτους είναι η ίδια διαδικασία με την ανάμειξη, τα συστατικά του αθροίσματος και της διαφοράς, σε σχέση με τη διαμόρφωση, σχηματίζουν πλευρικές ζώνες.

Η επόμενη παρατήρηση πρέπει να γίνει σχετικά με τα επίπεδα σήματος fi και fo. Το σήμα fo έχει υψηλότερο επίπεδο, επομένως, είναι πιο επιρρεπές στο σχηματισμό αρμονικών της συχνότητας fo, που παράγονται λόγω της μη γραμμικότητας του χαρακτηριστικού του μείκτη. Το σήμα fi διατηρείται αρκετά χαμηλά και καταλαμβάνει ένα μικρό μέρος του χαρακτηριστικού, το οποίο, στην πρώτη προσέγγιση, μπορεί να θεωρηθεί ως ευθεία γραμμή, υποδεικνύοντας ότι το αρμονικό επίπεδο του σήματος fi θα είναι μικρό. Αυτός είναι ο κανονικός τρόπος λειτουργίας ενός μείκτη δέκτη, όπου fi είναι το σήμα εισόδου και fo είναι το σήμα τοπικού ταλαντωτή. Το σήμα εισόδου διατηρείται χαμηλά για να ελαχιστοποιηθεί η παραγωγή αρμονικών και προϊόντων ενδοδιαμόρφωσης με άλλες πηγές σήματος και αρμονικές fi λόγω της καμπυλότητας του μείκτη. Περισσότερα για αυτό στις επόμενες παραγράφους.

Κινούμενα σχέδια (πολλαπλασιασμός)

Ας επιστρέψουμε στη συζήτηση του Σχ. 2, η διαδικασία ανάμειξης είναι μια μαθηματική ειδική περίπτωση πολλαπλασιασμού. Το ενεργό πλάτος σήματος fi πολλαπλασιάζεται με το ενεργό πλάτος σήματος fo, επομένως τα στοιχεία που προκύπτουν ονομάζονται γινόμενα. Όλα, φυσικά, φαίνονται ντροπιαστικά, αφού γνωρίζουμε ότι οι συχνότητες που λαμβάνονται στην έξοδο του μίκτη είναι ίσες με το άθροισμα και τη διαφορά των συχνοτήτων των σημάτων που παρέχονται στον μείκτη. Αλλά πρέπει να καταλάβετε ότι πολλαπλασιάζονται μόνο τα αποτελεσματικά πλάτη, όχι οι συχνότητες, και το ίδιο το φαινόμενο μπορεί να εξηγηθεί από μια από τις γνωστές τριγωνομετρικές ταυτότητες:

sin(A) sin(B) = (1/2) cos(A + B) - (1/2) cos(A - B) ... (1)

Μπορούμε να εκφράσουμε το ενεργό πλάτος f1 και fo ως εξής:

Ai.sin(2π.fi.t) και Ao.sin(2π.fo.t),

όπου Ai και Ao είναι τα αντίστοιχα πλάτη τους και t = χρόνος.

Πολλαπλασιάζοντάς τα με μια αλλαγή στην ταυτότητα (1), παίρνουμε τα εξής:

Ai.sin(2π.fi.t).Ao.sin(2π.fo.t)= (1/2)AiAo(cos-cos)

Μπορεί να φανεί ότι δύο νέες συνημίτονο (fo + fi) και (fo - fi) σχηματίζονται για να αντικαταστήσουν τις συχνότητες αθροίσματος και διαφοράς. Φυσικά, ένα συνημιτονικό κύμα είναι το ίδιο ημιτονοειδές κύμα, αλλά μετατοπίζεται σε φάση κατά 90 μοίρες.

Ανάμιξη προϊόντων

Υπάρχουν πολλά περισσότερα στοιχεία στην έξοδο του μίκτη από το άθροισμα και τη διαφορά από τις εισόδους. Για να το δείξουμε αυτό σε έναν αναλυτή φάσματος, ας συναρμολογήσουμε ένα απλό κύκλωμα ανάμειξης διόδου γερμανίου (Εικ. 3.) Ένα σήμα fo με τάση 1 Vpp εφαρμόζεται παράλληλα με τη δίοδο, το οποίο είναι αρκετό για να μετατοπίσει το σημείο λειτουργίας του κατά μήκος της διόδου καμπύλη ρεύματος-τάσης και το σήμα fi έχει επίπεδο μικρότερο από 0,1 Vpp. Η επιλογή των συχνοτήτων των 150 και 200 ​​kHz για το fi και το fo, αντίστοιχα, δεν έχει κανένα νόημα, παρά μόνο για σκοπούς επίδειξης.

Ρύζι. 3. Απλός μείκτης διόδων

Ρύζι. 4. Φάσμα συχνοτήτων ενός απλού αναμίκτη διόδου
(Τάσεις διόδου: fo = 1 Vpp, fi = 0,1 Vpp)
Άξονας Υ - 10 dB ανά διαίρεση.

Ρύζι. 4 ίντσες τρία μέρηδείχνει την έξοδο του μείκτη όταν εφαρμόζονται σε αυτόν σήματα με συχνότητες είτε fo είτε fi και όταν αυτά τα σήματα εφαρμόζονται ταυτόχρονα για μίξη. Σημειώστε το υψηλό επίπεδο αρμονικών από το σήμα fo σε σύγκριση με το σήμα fi. Η αρμονική 2fo είναι μόνο 20 dB μικρότερη από την fo, ενώ η αρμονική 2f1 είναι 45 dB χαμηλότερη από την f1 και οι υψηλότερες αρμονικές fi είναι ακόμη λιγότερο αισθητές. Σημειώστε επίσης ότι στην έξοδο του μίκτη, όταν αναμειγνύονται, δεν σχηματίζονται μόνο οι συχνότητες αθροίσματος και διαφοράς από το fi και το fo, αλλά και τα προϊόντα αθροίσματος και διαφοράς από το fo. (για να είμαστε πιο αυστηροί, το ίδιο σχηματίζεται από τη συχνότητα fi, αλλά το επίπεδο αυτών των προϊόντων είναι πολύ χαμηλότερο και συχνά αναφέρεται σε θόρυβο - UA9LAQ).

Εάν τα προϊόντα συνδυασμού είναι ανεπιθύμητα, τότε ο κίνδυνος και ο βαθμός καταστολής τους εξαρτάται από το πόσο κοντά βρίσκονται στην απαιτούμενη (άθροισμα ή διαφορά) συχνότητα, επομένως το εύρος ζώνης του φίλτρου που ακολουθεί το μίξερ, με το οποίο θα είναι το σήμα της απαιτούμενης συχνότητας. επιλέγεται μετά την ανάμειξη. Ας πούμε ότι πρόκειται να χρησιμοποιήσουμε τη συνιστώσα αθροίσματος εξόδου (fo + fi), τότε οι συνδυαστικές συχνότητες υψηλότερων τάξεων που βρίσκονται πιο κοντά σε αυτήν θα είναι: (fo - fi) και 3 (fo - fi). Δεδομένου ότι το επίπεδό τους είναι χαμηλό, δεν θα είναι μεγάλο πρόβλημα. Αυτό που πρέπει να προσέξετε είναι το υψηλό επίπεδο του σήματος με συχνότητα fo, πιο απλά: το σήμα τοπικού ταλαντωτή, το οποίο είναι 36 dB υψηλότερο από το στοιχείο συνδυασμού (fo + fi) - το συνολικό σήμα IF και 2fo δίπλα στο (fo + fi) και έχει επίπεδο 16 dB πάνω από αυτό.

Στο Σχ. Το σχήμα 5 δείχνει τι συμβαίνει εάν αυξήσουμε το επίπεδο σήματος fi στο επίπεδο fo. Τα επίπεδα των συνιστωσών του αθροίσματος και της διαφοράς που προκύπτουν θα αυξηθούν, καθώς και τα επίπεδα άλλων προϊόντων, καθώς και (τώρα με αισθητό επίπεδο) θα εμφανιστούν τα γινόμενα αθροίσματος και διαφοράς των αρμονικών της συχνότητας fi.

Ρύζι. 5. Απλός μείκτης διόδων
(Τάσεις διόδου: fo = 1 Vpp, fl = 1 Vpp)
Άξονας Υ - 10 dB ανά διαίρεση.

Λόγω των συγκεκριμένων συχνοτήτων των 200 και 150 kHz που επιλέγονται για το foandfi, ορισμένα από τα σήματα αρμονικών και συνδυασμού συμπίπτουν σε συχνότητα (αυξάνοντας το πλάτος αυτών των στοιχείων με υπέρθεση - UA9LAQ), όπως φαίνεται από το Σχ. 5. (Για παράδειγμα, 2fo και (4fi - fo) συμπίπτουν σε συχνότητα 400 kHz). Αυτό απεικονίζεται στο Σχ. 6, όπου το f1 έχει μετατοπιστεί στα 115 kHz, εκθέτοντας πολλά περισσότερα στοιχεία, συμπεριλαμβανομένου του (4f1 - fo), το οποίο θα βρίσκεται τώρα στα 260 kHz.

Ρύζι. 6. Απλός μείκτης διόδων.
(Τάσεις διόδου: fo = 1 Vpp, fi = 1 Vpp)
Το fi άλλαξε σε 115 kHz
Άξονας Υ - 10 dB ανά διαίρεση.

Αν πάρουμε το πρόβλημα της παρουσίας ενός σήματος fo στην έξοδο του μείκτη με στάθμη 35 dB πάνω από την απαιτούμενη συνδυαστική συνιστώσα, για παράδειγμα, το σύνολο: (fo + fi), τότε μπορούμε να εφαρμόσουμε έναν ισορροπημένο μείκτη και να ρυθμίσουμε αυτό στοιχείο εισόδου. Για να αποδειχθεί αυτό, ένα βιομηχανικό μπλοκ ανάμικτη δύο ζυγών τύπου CM1 (Εικ. 1) εγκαταστάθηκε σε έναν πάγκο δοκιμών και εφαρμόστηκαν σήματα σε αυτό με τις ίδιες συχνότητες 200 kHz (fo) και 150 kHz (f1). Το φάσμα που προκύπτει φαίνεται στο Σχ. 8. Μπορεί να φανεί ότι τώρα το επίπεδο και των δύο σημάτων, f1 και fo, είναι κάτω από το επίπεδο της συνιστώσας αθροίσματος συνδυασμού (fo + fi) κατά 35 dB. Οι αναμικτήρες ισορροπίας συζητούνται παρακάτω.

Ρύζι. 7. Αναμικτήρας διπλού ισορροπημένου δακτυλίου τύπου CM1.

Ρύζι. 8. Φάσμα συχνότητας διπλού ισορροπημένου αναμίκτη.

Τύποι ανάμειξης

Οι μίξερ μπορούν να ταξινομηθούν σε αυτούς που λειτουργούν σε συνεχή μη γραμμική λειτουργία (Εικ. 2) και σε βασικούς.

Ένας τυπικός μείκτης του πρώτου τύπου είναι το κύκλωμα FET διπλής πύλης που φαίνεται στο Σχ. 9. Το PT έχει ένα τετραγωνικό χαρακτηριστικό, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για ανάμειξη. Λόγω των υψηλών σύνθετων αντιστάσεων εισόδου, τα FET απαιτούν μικρή ισχύ εισόδου, οι ξεχωριστές πύλες παρέχουν καλή απομόνωση μεταξύ των δύο μικτών σημάτων.

Ρύζι. 9. Μίξερ σε τρανζίστορ φαινομένου πεδίου δύο πυλών με μονωμένες πύλες σε συνεχή μη γραμμική λειτουργία.

Τα περισσότερα διπολικά τρανζίστορ και μίκτες λαμπτήρων λειτουργούν σε συνεχή μη γραμμική λειτουργία. Σε σύγκριση με τον τετράγωνο νόμο των FET, τα διπολικά τρανζίστορ και οι δίοδοι ημιαγωγών έχουν εκθετικά χαρακτηριστικά και οι σωλήνες κενού υπακούουν σε νόμο ισχύος 3/2 (αφήνω την αρχική πρόταση πλήρως για σαφήνεια: Σε σύγκριση με τον τετραγωνικό νόμο του MosFET, το διπολικό τρανζίστορ και τοΗ δίοδος ημιαγωγών έχει εκθετικό χαρακτηριστικό και ο σωλήνας κενού νόμο ισχύος 3/2. – UA9LAQ).

Το τετραγωνικό χαρακτηριστικό του FET είναι πιο αποδεκτό επειδή η παραγωγή αρμονικών, μαζί του, περιορίζεται θεωρητικά στη δεύτερη τάξη. Αυτό μπορεί να διαπιστωθεί από μια άλλη γνωστή τριγωνομετρική ταυτότητα:

cos(2A) = 1- 2sin 2 A και

Sin 2 A = (1/2) (1 + cos(2A))

Επομένως, αν τετραγωνίσουμε το στοιχείο εισόδου f, που εκφράζεται ως Af.sin(2π.f.t), παίρνουμε:

2 = (1/2)Αφ 2

Παίρνουμε τη συχνότητα - 2f (δεύτερη αρμονική), δεν υπάρχουν άλλες. Αυτό σημαίνει επίσης ότι στον τετραγωνικό μίκτη μας τα προϊόντα υψηλότερης τάξης περιορίζονται στην τρίτη τάξη: (2fo + fi) και (2fi + fo).

Για να συγκρίνουμε την εκθετική συμπεριφορά ενός διπολικού τρανζίστορ ή διόδου με αυτήν, μπορούμε να επεκτείνουμε την εκθετική συνάρτηση χρησιμοποιώντας τη σειρά Taylor:

e x = 1 + x + x 2 /2! + x 3/3! + x 4/4! και τα λοιπά.

Αντικαθιστώντας x = sin (2π.f.t) και παίρνουμε το εξής:

αμαρτία (2π.f.t), αμαρτία 2 (2π.f.t), αμαρτία 3 (2π.f.t), αμαρτία 4 (2π.f.t), και μάλιστα, όλες οι δυνάμεις ίσες με αμαρτία(2π.f.t).

Είδαμε ότι ένα τετράγωνο ημιτονοειδές σήμα δίνει τη δεύτερη αρμονική, τώρα εξετάζουμε τη συνιστώσα ενός κυβισμένου ημιτονοειδούς σήματος (το κυβικό χαρακτηριστικό έχει εκθετική μορφή - UA9LAQ). Για να γίνει αυτό, χρησιμοποιούμε την τρίτη τριγωνομετρική ταυτότητα:

sin(3A) = 3sinA - 4sin 2,3A

Η μετατροπή του σχήματος θα δώσει:

sin 3A = (3/4)sinA - (1/4)sin(3A)

Αντικαθιστώντας 2π.f.t = A, παίρνουμε sin , το οποίο προκύπτει από τον ορισμό του κύβου του ημιτονοειδούς κύματος της εκθετικής συνάρτησης, που επιβεβαιώνει τη δημιουργία της τρίτης αρμονικής.

Χωρίς να μπούμε σε άλλες μαθηματικές λεπτομέρειες, μπορούμε να προβλέψουμε ότι αναπτύσσεται ένα μοτίβο στο οποίο κάθε προστιθέμενη δύναμη sin(2π.f.t) δίνει μια αντίστοιχη αύξηση στη σειρά των αρμονικών. Υποθέτοντας ότι αυτό ισχύει, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι η εκθετική απόκριση ενός διπολικού τρανζίστορ ή διόδου ημιαγωγών παράγει αρμονικές όλων των τάξεων, σε σύγκριση με την απόκριση τετραγωνικού νόμου ενός IGFET, που παράγει μόνο δεύτερες αρμονικές.

Μίξερ κλειδιών

Δεύτερον στην ταξινόμηση, λάβετε υπόψη τα βασικά μίξερ. Αυτοί οι μείκτες λειτουργούν με εναλλαγή του σήματος εισόδου (f1) από τη μια κατάσταση στην άλλη (on-off) κατά τη διάρκεια κάθε μισού κύκλου του σήματος ελέγχου (fo). Ρύζι. Το σχήμα 7 δείχνει έναν διπλό ισορροπημένο μίκτη πλήκτρων στον οποίο οι δίοδοι χρησιμεύουν ως διακόπτες. Οι δίοδοι ανοίγουν ανά ζεύγη, ανάλογα με την πολικότητα της τάσης που εφαρμόζεται σε αυτές με συχνότητα fo, και αυτό αντιστρέφει τη φάση f1 κάθε φορά. Η διαδικασία μεταγωγής απεικονίζεται στο Σχ. 10 και 11: το πρώτο δείχνει την περίπτωση όταν η συχνότητα fi είναι υψηλότερη από το fo, το δεύτερο δείχνει το fi κάτω από το fo. Το σήμα, fi, στην πραγματικότητα πολλαπλασιάζεται με ορθογώνιους παλμούς με ρυθμό επανάληψης fo, με το αντίστοιχο πλάτος, και δίνει τις ακόλουθες θεμελιώδεις και αρμονικές συνιστώσες:

(4/π)----------------(2)

Αυτό σημαίνει ότι το fi πολλαπλασιάζεται με τη θεμελιώδη συχνότητα fo και όλες τις περιττές αρμονικές της. (Σημειώστε ότι το ιδανικό τετραγωνικό κύμα δεν περιέχει καν αρμονικές).

Η κατάσταση είναι απλοποιημένη, καθώς οι ορθογώνιοι παλμοί έχουν μόνο δύο καταστάσεις (σε πλάτος και ιδανικά - UA9LAQ), μία και μείον μία (λογικά επίπεδα - UA9LAQ), οπότε για να πολλαπλασιάσετε με fi, πρέπει να πολλαπλασιάσετε fi και κατά ένα και με μείον ένα , που σημαίνει την αντιστροφή φάσης fi, με κάθε αλλαγή της πολικότητας fo.

Ο μείκτης ορίζεται ως bi-balanced επειδή και τα δύο σήματα εισόδου είναι ισορροπημένα (αμοιβαία ακυρωμένα - UA9LAQ) σε σχέση με την έξοδο. Η καταστολή στάθμης των σημάτων εισόδου έχει προηγουμένως αναφερθεί και απεικονιστεί στο Σχ. 8.

Ρύζι. 10.
Διπλό ισορροπημένο μίξερ. Εναλλαγή σήματος με συχνότητα f1 από σήμα με συχνότητα fo (το fi είναι υψηλότερο από το fo).

Ρύζι. έντεκα.
Διπλή ισορροπημένη μίξερ διόδων. Εναλλαγή σήματος με συχνότητα fi από σήμα με συχνότητα fo (κάτω από fo).

Ένας άλλος τύπος μίκτη με κλειδί διόδου είναι ο ημικυκλικός αναδευτήρας μονής ισορροπίας που φαίνεται στο Σχ. 12. Σε αυτό το κύκλωμα, οι δίοδοι ανάβουν και σβήνουν κατά τη διάρκεια αντίθετων μισών κυμάτων του σήματος (τάση) με συχνότητα fo, όπως φαίνεται στο Σχ. 12. 13. Σε αυτήν την περίπτωση, δεν μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ένα σήμα με συχνότητα fi (και πλάτος Ai) πολλαπλασιάζεται με ορθογώνιους παλμούς με ρυθμό επανάληψης fo και πλάτος μονάδας, μιλάμε για μετατόπιση DC με πλάτος ένα. Ωστόσο, πολλαπλασιάζοντας με τα στοιχεία εισόδου, έχουμε το ακόλουθο αποτέλεσμα:

Ai.sin(2π.fi.t).(1 + [ορθογώνιος παλμός (2)])

Η μετατόπιση DC αντικαθίσταται με ένα και πολλαπλασιάζοντας αυτό με το Ai.sin (2π.fi.t) αντικαθιστώντας το σήμα με τη συχνότητα fi, παίρνουμε ένα σήμα με την ίδια συχνότητα fi, επομένως το fi δεν είναι ισορροπημένο ως προς την έξοδο αυτού του μίξερ. Αντίθετα, το σήμα μεταγωγής με συχνότητα fo είναι εξισορροπημένο, και ως εκ τούτου το όνομα του μίκτη είναι single-balanced.

Ρύζι. 12. Μίξερ μονής ισορροπίας (μισός δακτύλιος).

Ρύζι. 13. Μίκτης μονής ζυγοστάθμισης διόδου.
(το fi πολλαπλασιάζεται με την τάση μεταγωγής fo, το πλάτος του σήματος είναι ίσο με το πλάτος της τάσης μεταγωγής).

Εξοδος

Ο βαθμός απομόνωσης του σήματος εισόδου σε έναν ισορροπημένο μείκτη καθορίζεται από την προσεκτική ζυγοστάθμιση του μετασχηματιστή και την αντιστοίχιση των διόδων. Στην αυγή της εποχής των ημιαγωγών, ορισμένα τηλεφωνικά συστήματα χρησιμοποιούσαν ανορθωτές χαλκού. Οι σύγχρονες μονάδες ισορροπημένης ανάμειξης, οι οποίες είναι επίσης κατάλληλες για χρήση σε VHF και φούρνο μικροκυμάτων, περιλαμβάνουν διόδους υψηλής ταχύτητας, που χαρακτηρίζονται από χαμηλή τάση σε αυτές σε αγώγιμη κατάσταση, χαμηλό αντίστροφο ρεύμα, χαμηλή αυτο-χωρητικότητα και πολύ υψηλή τιμή της μέγιστης χρησιμοποιήσιμης συχνότητα.

Οι δίοδοι όλων των τύπων έχουν ένα «κυρτό» χαρακτηριστικό ενεργοποίησης (αρχικό τμήμα) και, ωστόσο, μπορούν, άκαμπτα ελεγχόμενες από το σήμα fo, να λειτουργούν σε μερικώς συνεχή μη γραμμική λειτουργία. Στο φάσμα του ισορροπημένου μίκτη που φαίνεται στο Σχ. 8, οι ζυγές αρμονικές δείχνουν ξεκάθαρα ότι δεν υπάρχει τέλεια εναλλαγή τετραγωνικών κυμάτων.

Οι μίξερ με ισορροπία διόδου λειτουργούν πολύ καλά, αλλά έχουν απώλειες μετατροπής και όχι κέρδος. Είναι επίσης συσκευές χαμηλής σύνθετης αντίστασης και απαιτούν κύκλωμα πηγής χαμηλής σύνθετης αντίστασης για να λειτουργήσουν μαζί τους. Λόγω αυτών των χαρακτηριστικών των διόδων, χρησιμοποιούνται συχνά διπολικοί ή διπολικοί ενεργοί αναμικτήρες. τρανζίστορ εφέ πεδίου. Αυτοί οι μίκτες έχουν κέρδος μετατροπής και μπορούν να χειριστούν κυκλώματα "ιμάντας" υψηλότερης αντίστασης.

Το διάγραμμα ενός ενεργού ισορροπημένου μείκτη που κατασκευάστηκε από τον συγγραφέα για χρήση σε πομποδέκτη φαίνεται στο Σχ. 14. Σε αυτήν την περίπτωση, το σήμα SSB αναμείχθηκε με έναν φορέα που έχει συχνότητα 21 MHz για να ληφθεί IF 17 MHz (ανοδική μετατροπή). Το φάσμα αυτού του μίκτη φαίνεται στο Σχ. 15. Αυτός ο μείκτης λειτουργεί σε μια συνεχή μη γραμμική λειτουργία, το σήμα fo προκαλεί την τάση της πύλης να αλλάξει το ρεύμα αποστράγγισης σε ένα μεγάλο μέρος του ρεύματος αποστράγγισης έναντι του χαρακτηριστικού τάσης πύλης. Η ακριβής ισορροπία των κερδών του τρανζίστορ επιτυγχάνεται με διαφορική ρύθμιση (συντονισμός) των ρευμάτων αποστράγγισης με ένα ποτενσιόμετρο που ελέγχει την πόλωση στο κύκλωμα πηγής.

Ρύζι. 14. Ισορροπημένο μίξερ σε PT.
T1 - 10 στροφές με τριπλό σύρμα σε δακτύλιο Philips 97120, μ = 2300
T2 - 8 στροφές με τριπλό σύρμα σε δακτύλιο Philips 97160, μ = 120

Ρύζι. 15.
Φασματική ανάλυση ισορροπημένου μείκτη σε FET.

Οι ενεργοί εξισορροπημένοι μείκτες μπορούν επίσης να λειτουργήσουν στη λειτουργία μεταγωγής, στην οποία μπορούν να μεταβούν αυξάνοντας τη στάθμη σήματος fo μέχρι το σημείο όπου το ρεύμα εξόδου αλλάζει μεταξύ δύο επιπέδων: μηδέν (απενεργοποίηση) και ρεύμα κορεσμού (ενεργό). Σε ποια λειτουργία θα πρέπει να λειτουργεί ο μείκτης καθορίζεται από το επίπεδο τάσης fo και σε κάποιο βαθμό από τη ρύθμιση της αρχικής πόλωσης εισόδου.

Συνδυασμός μετατροπής πάνω και κάτω

Μπορείτε να κάνετε την ερώτηση: πού χρησιμοποιείται κυρίως ο ισορροπημένος αναμίκτης σε σχέση με τον μη ισορροπημένο; Μια απάντηση στο ερώτημα έγκειται στο πόσο δύσκολο είναι να αφαιρέσετε την αναφορά συχνότητας με συντονισμό ή φιλτράρισμα. Στην περίπτωση που φαίνεται στο Σχ. 14, ο φορέας με συχνότητα 21 MHz βρίσκεται αρκετά κοντά στο επιλεγμένο εξάρτημα - η συχνότητα IF των 17 MHz και επιλέγεται ένα ισορροπημένο κύκλωμα, καθώς, διαφορετικά, υπάρχει κίνδυνος υπολειπόμενου (επικίνδυνου) επιπέδου σήματος τη συχνότητα αναφοράς (τοπική συχνότητα ταλαντωτή) στο σήμα εξόδου (PC).

Η ίδια μετατροπή συχνότητας, από την άλλη πλευρά, απαιτείται όταν τα 17 MHz μετατρέπονται σε 4 MHz IF χρησιμοποιώντας την ίδια τάση τοπικού ταλαντωτή 21 MHz. Σε αυτήν την περίπτωση, ωστόσο, η συχνότητα των 21 MHz απέχει πολύ από την IF των 4 MHz και μπορεί εύκολα να φιλτραριστεί και το συμβατικό κύκλωμα μίκτη FET διπλής πύλης που φαίνεται στο Σχ. 2 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μίκτη. 9.

Θα πρέπει να τονιστεί ότι ένας ισορροπημένος μείκτης είναι επιθυμητός σε όλες τις περιπτώσεις με μετατροπή προς τα πάνω, όπως γίνεται συνήθως στους πομπούς SSB, η μετατροπή προς τα κάτω, η οποία βρίσκεται κυρίως στους δέκτες, είναι λιγότερο κρίσιμη για αυτήν την απαίτηση. Ένα άλλο παράδειγμα εφαρμογής ισορροπημένου μείκτη είναι ένας διαμορφωτής πλάτους που εξάγει ένα σήμα φέροντος κατασταλμένου δύο πλευρών. Το σήμα f1 είναι εδώ το σήμα ήχου (από τον ενισχυτή μικροφώνου) και το σήμα φορέα (συχνότητα αναφοράς) fo είναι ισορροπημένο (καταπιεσμένο). Σε αυτή την περίπτωση, ο αναμίκτης συνήθως ονομάζεται ισορροπημένος διαμορφωτής. Θυμηθείτε, αναφέραμε νωρίτερα ότι η μίξη και η διαμόρφωση πλάτους είναι η ίδια διαδικασία. Ο ισορροπημένος διαμορφωτής είναι το πρώτο στάδιο σε έναν πομπό SSB όπου λαμβάνονται δύο πλευρικές ζώνες σήματος, η μία από τις οποίες αφαιρείται αργότερα από ένα επιλεκτικό φίλτρο.

Προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης

Δεδομένου ότι η συσκευή μίξης μας λειτουργεί σε μη γραμμική λειτουργία για την εκτέλεση της λειτουργίας μείκτη, παράγει επίσης προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης από ανεπιθύμητα σήματα που εισέρχονται στην είσοδό της. Τα προϊόντα μπορεί να προκύψουν ως αποτέλεσμα της ανάμειξης του σήματος μας fi (το οποίο θα ονομάζουμε τώρα f1) με ένα άλλο σήμα f2 ή ως αποτέλεσμα της ανάμειξης εντελώς διαφορετικών σημάτων f2 και f3. Τα πιο «ανησυχητικά» για εμάς είναι τα λεγόμενα προϊόντα τρίτης τάξης (2f1-f2) ή (2f2 - f1). Είναι τα πιο επικίνδυνα επειδή είναι τα πιο κοντινά προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης στο f1 σε συχνότητα.

Ας πάρουμε τη συχνότητα του επιθυμητού σήματος f1 ίση με 14.200 MHz και το άλλο σήμα f2 έχει συχνότητα 14.300 MHz. Στην περίπτωση αυτή, τα προϊόντα τρίτης τάξης θα έχουν συχνότητες 14.100 και 14.400 MHz. Υποθέστε επίσης ότι υπάρχει ένα τρίτο σήμα C στα 14.400 MHz και υπολογίστε τα προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης τρίτης τάξης από τα f2 και f3, δηλαδή (2f2 - f3) και (2f3 - f2). Από αυτό παίρνουμε 14.200 και 14.500 MHz, η πρώτη τιμή είναι ίδια με τη συχνότητα του επιθυμητού ληφθέντος σήματος f1, το οποίο θα προκαλέσει παρεμβολές.

Η παρεμβολή παρεμβολής μπορεί να είναι σοβαρό πρόβλημακαι επομένως μία από τις παραμέτρους του αναμικτήρα είναι το επίπεδο των προϊόντων του τρίτης τάξης στην έξοδο σε σχέση με το επίπεδο του απαιτούμενου συνόλου ή της διαφοράς συνιστώσας.

Σημείο ανακοπής τρίτης τάξης

Αναφέρθηκε παραπάνω ότι για να μειωθεί το επίπεδο των προϊόντων ενδοδιαμόρφωσης, είναι απαραίτητο να υπάρχει το σήμα εισόδου fi σε χαμηλή στάθμη. Ας εξετάσουμε αυτή τη δήλωση:

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε εφαρμόσει δύο ημιτονοειδή σήματα με το ίδιο πλάτος στην είσοδο μιας μη γραμμικής συσκευής. Παρατηρήστε τα επίπεδα και αυξήστε τα κατά 3,16 (ή 10 dB). Λόγω της μη γραμμικότητας, το κέρδος εξόδου δεν θα είναι το ίδιο με την είσοδο, ωστόσο, το φάσμα εξόδου μπορεί να μετατραπεί σε δύο θεμελιώδεις συνιστώσες συχνότητας f1 και f2 και σε άλλες συνιστώσες που μπορούν να αναλυθούν χωριστά. Τα σήματα θεμελιωδών συχνοτήτων πρέπει να αυξάνονται γραμμικά, διαφορετικά δεν θα είναι θεμελιώδη, επομένως οι τάσεις εξόδου τους πρέπει να αυξηθούν κατά μια αυστηρά προτεινόμενη τιμή σε σχέση με την είσοδο (δηλ. 3.16). Άλλα στοιχεία θα περιγραφούν με διαφορετικές εξισώσεις.

Προηγουμένως αναφερθήκαμε στην τριγωνομετρική ταυτότητα: cos(2A) - 1/2(sin**2A) και δείξαμε ότι οι δεύτερες αρμονικές συνιστώσες συνδέονται με την τετραγωνική συνάρτηση του ημιτονοειδούς, από εδώ μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οι δεύτερες αρμονικές συνιστώσες Τα 2f1 και 2f2 ακολουθούν το επίπεδο εισαγωγής της τετραγωνικής συνάρτησης. Φυσικά, στην περίπτωσή μας, μας ενδιαφέρει περισσότερο το επίπεδο των προϊόντων τρίτης τάξης, τα αποτελέσματα του πολλαπλασιασμού του 2f2 με το f1 και του 2f1 με το f2. Με fi και f2 ίσα σε πλάτος, το αποτέλεσμα θα είναι ότι τα προϊόντα τρίτης τάξης (2f2 - f1) και (2f1 - f2) ακολουθούν μια κυβική σχέση ως προς τα επίπεδα εισόδου. Αν συνοψίσουμε την αλλαγή μας κατά 3,16 φορές σε έναν πίνακα σε μορφή ντεσιμπέλ, τότε έχουμε το εξής:

Αλλαγή επιπέδου εισόδου - 20 LOG 3,16 - 10 dB

Αλλαγή στο επίπεδο εξόδου των κύριων συχνοτήτων - 20 log 3,16 = 10 dB

Αλλαγή στο επίπεδο εξόδου προϊόντων τρίτης τάξης = 20 log 3,16**3 = 30 dB

(Παραθέτω τα σημάδια όπως στο πρωτότυπο - UA9LAQ).

Επειδή τα προϊόντα IM αυξάνονται με κυβικό τρόπο σε αντίθεση με γραμμικά για τα κύρια σήματα, όσο υψηλότερο είναι το επίπεδο των σημάτων εισόδου, τόσο μεγαλύτερη είναι η αναλογία μεταξύ του επιπέδου των προϊόντων IM και των κύριων σημάτων. Θεωρητικά, υπάρχει ένα σημείο όπου το επίπεδο των προϊόντων ενδοδιαμόρφωσης ισούται με το επίπεδο εξόδου των κύριων σημάτων. Αυτό το σημείο ονομάζεται τομή 3ης τάξης και συχνά αναφέρεται στις προδιαγραφές του μίκτη.

Για να μετρήσουμε αυτό το σημείο, ας συναρμολογήσουμε τη βάση που φαίνεται στο Σχ. 16. Δύο βαθμονομημένες γεννήτριες σήματος με την ίδια στάθμη σήματος συνδέονται στις εισόδους του μείκτη, ένας βαθμονομημένος αναλυτής φάσματος συνδέεται στην είσοδο του μείκτη. Δεδομένου ότι η συσκευή είναι μίκτης, τόσο τα προϊόντα κύριας όσο και τρίτης τάξης μετατοπίζονται σε συχνότητα κατά μια τιμή (συχνότητα τοπικού ταλαντωτή). Στην περίπτωση στο Σχ. 16, εξαρτήματα αποτελεσματικής εξόδου: επιθυμητό σήμα IF (fo - f1) και στοιχεία τρίτης τάξης και

Ρύζι. 16.
Δοκιμαστική βάση για τη μελέτη των μίξερ.

Ρύζι. 17. Χαρακτηριστικά λειτουργίας του αναμικτήρα στο 3N140. Εμφανίζεται η τομή προϊόντος ενδοδιαμόρφωσης τρίτης τάξης.
DR = δυναμικό εύρος ως προς το επίπεδο των μη διακριτών προϊόντων ενδοδιαμόρφωσης.

Στο Σχ. 17 δείχνει τις καμπύλες ανάμικτη για το 3N140 που προκύπτουν από τη μελέτη με το σχ. 16. Για να επιτευχθεί αυτό, τα επίπεδα εισόδου έπρεπε να ρυθμιστούν έτσι ώστε τα προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης τρίτης τάξης να ταιριάζουν με το επίπεδο θορύβου. Ένας αναλυτής φάσματος χρησιμοποιήθηκε για να διαχωρίσει οπτικά τα διάφορα συστατικά μεταξύ τους και να μετρήσει τα επίπεδά τους. Το μόνο που πρέπει να ληφθεί υπόψη είναι τα επίπεδα των απαιτούμενων σημάτων εισόδου και εξόδου και το επίπεδο των προϊόντων ενδοδιαμόρφωσης. Είναι αρκετά εύκολο να συνεχίσετε τις καμπύλες με βάση τη γραμμική και κυβική εξάρτηση (μέχρι να τέμνονται). Στη μορφή ντεσιμπέλ, σχηματίζονται δύο γραμμές με διαφορετικές κλίσεις. Το επιθυμητό σήμα αυξάνεται στην έξοδο κατά 10 dB, με αύξηση στην είσοδο κατά 10 dB. Τα προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης τρίτης τάξης (IMDs) αυξάνονται κατά 30 dB για αύξηση 10 dB στην είσοδο. Για να επιβεβαιώσετε τα αποτελέσματα της μελέτης, μπορείτε να επαναλάβετε το πείραμα πολλές φορές με διαφορετικά επίπεδα σημάτων.

Σε κάποιο σημείο, οι γραμμές θα συγκλίνουν, σηματοδοτώντας το σημείο διαμόρφωσης τρίτης τάξης της τομής. Πρέπει να σημειωθεί ιδιαίτερα ότι αυτό το σημείο είναι θεωρητικό και δεν μπορεί ποτέ να επιτευχθεί στην πράξη, καθώς ο μείκτης θα εισέλθει στη λειτουργία συμπίεσης σήματος πριν φτάσει σε αυτό το σημείο. Ο προσδιορισμός αυτού του σημείου είναι χρήσιμος, καθώς και τα δύο χαρακτηριστικά, γραμμικά και κυβικά, μπορούν να αποκατασταθούν χρησιμοποιώντας τα αντίστοιχα μοτίβα: γραμμική και κυβική εξάρτηση.

Επίπεδο θορύβου και δυναμικό εύρος

Χρησιμοποιώντας τον εξοπλισμό από το Σχ. 16, μπορείτε να ορίσετε μια άλλη σημαντική παράμετρο του μίκτη - το επίπεδο του ορίου θορύβου στην έξοδό του. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, όσο χαμηλότερο είναι το επίπεδο σήματος εισόδου, τόσο χαμηλότερο είναι το επίπεδο των προϊόντων ενδοδιαμόρφωσης. Ωστόσο, όσο χαμηλότερη είναι η στάθμη του σήματος εισόδου, τόσο χαμηλότερη είναι η αναλογία σήματος προς θόρυβο. (Εδώ είναι τα «ψαλίδια» που περιορίζουν το δυναμικό εύρος του μίξερ: κάτω - θόρυβος, πάνω - ενδοδιαμόρφωση - UA9LAQ).

Στο Σχ. 17 η στάθμη θορύβου επισημαίνεται ως 0 dB στην έξοδο και αυτή η πληροφορία, μαζί με τα επίπεδα του σήματος και του προϊόντος ενδοδιαμόρφωσης, μεταφράζεται σε άλλη μορφή που φαίνεται στο Σχ. 18. Εδώ δείχνουμε την αναλογία σήματος προς θόρυβο ως συνάρτηση της στάθμης σήματος εισόδου στη μία καμπύλη και την αναλογία επιπέδου προϊόντος σήματος προς ενδοδιαμόρφωση ως συνάρτηση του σήματος εισόδου στην άλλη. Σημειώστε ότι υπάρχει ένα βέλτιστο επίπεδο εδώ όπου τέμνονται οι καμπύλες και όπου το επίπεδο εξόδου είναι 50 dB υψηλότερο από τα προϊόντα θορύβου και IM.

Ρύζι. 18. Μίξερ για 3Ν140.
Σύγκριση προϊόντων σήματος/θορύβου και σήματος/ενδοδιαμόρφωσης.

Για επίπεδα σήματος κάτω από το σημείο διασταύρωσης IMD, τα προϊόντα βρίσκονται κάτω από το επίπεδο θορύβου. Αυτό φαίνεται επίσης από τη διακεκομμένη γραμμή στο Σχ. 17. Το μήκος αυτής της γραμμής είναι επίσης το δυναμικό εύρος (DR) του μίκτη όπου δεν εντοπίζουμε προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης. Σημειώστε ότι αυτός ο αριθμός είναι 50 dB και τα δύο τρίτα της διαφοράς μεταξύ της τομής 3ης τάξης και του επιπέδου θορύβου (75 dB). Σύμφωνα με τους γραμμικούς και κυβικούς νόμους των δύο καμπυλών, αντίστοιχα, το δυναμικό εύρος (σε dB) μπορεί πάντα να οριστεί ως 2/3 μεταξύ του σημείου τομής και του κατώτατου θορύβου.

Το υψηλό δυναμικό εύρος είναι αναμφισβήτητα σημαντικό όταν χρησιμοποιείται ένας μείκτης σε έναν υπερετερόδυνο δέκτη που ασχολείται με ένα ευρύ φάσμα επιπέδων σήματος εισόδου. Για ικανοποιητική απόδοση, το μικρότερο σήμα θα πρέπει να ενισχύεται από τον ενισχυτή ραδιοσυχνοτήτων σε επίπεδο που είναι πάνω από το επίπεδο θορύβου του μίκτη, αλλά όχι υπερβολικά για να αποφευχθεί η εισαγωγή προϊόντων ενδοδιαμόρφωσης από ισχυρά σήματα. Εν, μέγιστο επίπεδοΤα ανεπιθύμητα σήματα πρέπει επίσης να βρίσκονται εντός του δυναμικού εύρους του δέκτη. Εάν δεν συμβαίνει αυτό, τότε περιμένετε να εμφανιστούν προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης. Για υψηλά επίπεδα σήματος, είναι απαραίτητο να παρέχεται χαμηλότερη ενίσχυση σήματος στο URF, να εφαρμόζεται έλεγχος απολαβής RF (ή (και) να παρέχεται στον δέκτη ένας εξασθενητής στην είσοδο - UA9LAQ).

Ένας άλλος παράγοντας που πρέπει να αναφέρουμε είναι ότι το επίπεδο θορύβου εξαρτάται από το εύρος ζώνης: ανάλογο με αυτό, ως εκ τούτου: το επίπεδο κατώτατου θορύβου και το δυναμικό εύρος είναι επίσης συναρτήσεις του εύρους ζώνης του συστήματος. Σχετικά με το Σχ. 17 και 18, οι μετρήσεις έγιναν με βάση ένα εύρος ζώνης FM 15 kHz. Εάν το εύρος ζώνης ήταν 3 kHz - SSB, τότε το επίπεδο θορύβου θα ήταν 7 dB χαμηλότερο και το δυναμικό εύρος θα αυξανόταν κατά το ίδιο ποσό.

Αποτελέσματα

Οι βρύσες μπορούν να ταξινομηθούν ως εξής:

1. Εργασία σε συνεχή μη γραμμική λειτουργία ή εργασία σε λειτουργία πλήκτρων.

2. Μη ισορροπημένο ή ισορροπημένο, στο οποίο το ένα ή και τα δύο σήματα εισόδου είναι εξισορροπημένα σε σχέση με την έξοδο (καταπιεσμένα και δεν υπάρχουν στην έξοδο του μείκτη - UA9LAQ).

3. Μίξερ που έχουν κέρδος μετατροπής και μίξερ που έχουν απώλειες μετατροπής.

Οι μίξερ συνήθως λειτουργούν με μετατόπιση σημείο λειτουργίαςμέσω ενός σήματος αναφοράς για ολόκληρο το μη γραμμικό τμήμα του χαρακτηριστικού του μείκτη, με χαμηλή στάθμη του σήματος εισόδου f1, επαρκή για να εξασφαλίζει, αφενός, χαμηλό επίπεδο θορύβου και, αφετέρου, ελαχιστοποιήστε τα προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης.

Το επίπεδο των προϊόντων ανάμειξης τρίτης τάξης αυξάνεται ανάλογα με τον κύβο της στάθμης του σήματος εισόδου (και εξόδου). Η απόδοση του μείκτη ως συνάρτηση της στάθμης του σήματος εισόδου μπορεί να προσδιοριστεί από την τομή τρίτης τάξης και το επίπεδο θορύβου.

Αυτό που παρουσιάζεται σε αυτό το άρθρο είναι μια μελέτη του τρόπου λειτουργίας των μίξερ και μερικές ιδέες για τον τρόπο λειτουργίας τους. Περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την πρακτική εφαρμογή αυτών των συσκευών μπορούν να βρεθούν σε βιβλία αναφοράς, όπως αυτά που εκδόθηκαν από την ARRL (American Radio Relay League).

Δωρεάν μετάφραση από τα αγγλικά με την άδεια του συγγραφέα: Victor Besedin (UA9LAQ) [email προστατευμένο] Tyumen Μάρτιος, 2005

Στην έξοδο, δεν υπάρχουν μόνο προϊόντα μετατροπής, αλλά και ένα σήμα τοπικού ταλαντωτή. Ένας ιδανικός πολλαπλασιαστής εξόδου δεν πρέπει να έχει αυτό το στοιχείο στο φάσμα του σήματος εξόδου. Προκειμένου να αφαιρεθεί αυτό το στοιχείο του σήματος εξόδου, χρησιμοποιείται συνήθως ένα κύκλωμα ώθησης που ονομάζεται ισορροπημένος μείκτης. Το διάγραμμα ενός μίκτη ισορροπημένης διόδου φαίνεται στο σχήμα 1.

Σχήμα 1. Διάγραμμα ενός μίκτη ισορροπημένης διόδου.

Σε αυτό το κύκλωμα, τα ρεύματα που προκαλούνται από τον τοπικό ταλαντωτή ( Εγώδ) ρέουν μέσα από τις περιελίξεις των μετασχηματιστών εισόδου και εξόδου σε αντίθετες κατευθύνσεις, έτσι ώστε να αλληλοεξουδετερώνονται στην είσοδο και στην έξοδο του κυκλώματος μείκτη. Ως αποτέλεσμα, το ρεύμα εξόδου που προκαλείται από την τάση του τοπικού ταλαντωτή μειώνεται σημαντικά. Με τον ίδιο ακριβώς τρόπο, το τοπικό ρεύμα ταλαντωτή αντισταθμίζεται στο κύκλωμα εισόδου του μίκτη. Μαζί με το ρεύμα τοπικού ταλαντωτή στο σήμα εξόδου του ισορροπημένου μείκτη, όλες οι περιττές αρμονικές του καταστέλλονται ταυτόχρονα.

Δυστυχώς, δεν είναι δυνατή η πλήρης αντιστάθμιση του ρεύματος του τοπικού ταλαντωτή στην έξοδο ενός ισορροπημένου μείκτη λόγω της ανακρίβειας του πλάτους της ταλάντωσης του τοπικού ταλαντωτή σε κάθε έναν από τους βραχίονες του μείκτη διόδου. Επιπλέον, αυτά τα ρεύματα είναι ελαφρώς εκτός φάσης, αλλά η μείωση του επιπέδου του κατά 40 dB μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την απόδοση του μετατροπέα συχνότητας και να τα φέρει πιο κοντά σε αυτές ενός ιδανικού πολλαπλασιαστή σήματος.

Το Σχήμα 2 δείχνει μια οικογένεια γραφημάτων που καθιστούν δυνατή την εκτίμηση του βάθους καταστολής του σήματος τοπικού ταλαντωτή ανάλογα με την ανισορροπία των ισορροπημένων βραχιόνων μείκτη σε πλάτος και φάση.

Σχήμα 2. Η οικογένεια των εξαρτήσεων της καταστολής σήματος τοπικού ταλαντωτή από την ανισορροπία των ισορροπημένων βραχιόνων ανάμικτη σε πλάτος και φάση

Το φάσμα σήματος στην έξοδο ενός μείκτη ισορροπημένης διόδου φαίνεται στο Σχήμα 3.

Σχήμα 3 Φάσμα σήματος στην έξοδο ενός μίκτη ισορροπημένης διόδου

Στο σχήμα του μετατροπέα ισορροπημένης συχνότητας διόδου που φαίνεται στο Σχήμα 1, υπάρχουν δύο μετασχηματιστές με βρύση από το μέσο. Τέτοιοι μετασχηματιστές είναι δύσκολο να κατασκευαστούν δομικά, επομένως σε ορισμένες περιπτώσεις χρησιμοποιείται ένα κύκλωμα μετατροπέα ισορροπημένης συχνότητας, στο οποίο χρησιμοποιείται ένας συμβατικός μετασχηματιστής στην έξοδο, ο οποίος απλώς φέρνει την αντίσταση εξόδου του μετατροπέα συχνότητας σε τυπική τιμή 50 ohms. Ένα παρόμοιο κύκλωμα ενός μείκτη ισορροπημένης συχνότητας φαίνεται στο σχήμα 4.

Σχήμα 4 Διάγραμμα ενός μίκτη ισορροπημένης διόδου με μετασχηματιστή με ένα μόνο πάτημα

Σε αυτό το κύκλωμα, το ρεύμα τοπικού ταλαντωτή κλείνει στον ισορροπημένο δακτύλιο ανάμιξης και πρακτικά δεν διακλαδίζεται στο κύκλωμα φορτίου. Αυτό το κύκλωμα είναι ασύμμετρο στην είσοδο και στην έξοδο και οι μετασχηματιστές καθιστούν δυνατό να φέρουν την τυπική πηγή σήματος και αντιστάσεις φορτίου (ίσες με 50 Ohm) στην αντίσταση του μετατροπέα διόδου, στην οποία επιτυγχάνεται ο μέγιστος συντελεστής μεταφοράς.

Επί του παρόντος, οι μίκτες κατασκευάζονται συχνότερα με τη μορφή έτοιμων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Αυτή η λύση σάς επιτρέπει να τα βγάλετε πέρα ​​με ελάχιστα εξωτερικά αρθρωτά στοιχεία. Οι παράμετροι βέλτιστης ποιότητας του μικροκυκλώματος επιτυγχάνονται όταν χρησιμοποιείται ένα υπόστρωμα polycor, στο οποίο τοποθετούνται μη συσκευασμένα στοιχεία ή στοιχεία που προορίζονται για επιφανειακή τοποθέτηση (smd-elements). Το σχήμα 5 δείχνει μια φωτογραφία του τσιπ του μίξερ με το κάλυμμα αφαιρεμένο.

Εικόνα 5. Σχεδιασμός ισορροπημένου μείκτη σε τρανζίστορ εφέ πεδίου.

Βιβλιογραφία:

Μαζί με το άρθρο «Ισορροπημένοι μίξερ» διαβάστε:

Οι πραγματικοί μίξερ είναι δύσκολο να αναλυθούν και επομένως η απόδοσή τους καθορίζεται από πολλές παραμέτρους...
http://website/WLL/ParSmes.php

Συνήθως, η λειτουργία πολλαπλασιασμού δύο αναλογικών σημάτων πραγματοποιείται λόγω του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης ενός μη γραμμικού στοιχείου ...
http://website/WLL/Smes.php

Σε έναν μετατροπέα διόδου, δύο σήματα εφαρμόζονται ταυτόχρονα στην είσοδο ενός μη γραμμικού στοιχείου, που είναι μια δίοδος ...
http://website/WLL/DiodSmes.php

Για να μειωθεί η στάθμη του ραδιοφωνικού σήματος στην έξοδο του μετατροπέα συχνότητας επιτρέπει στο κύκλωμα μείκτη δακτυλίου ...
http://website/WLL/KolSmes.php

Σε ορισμένες περιπτώσεις, σε έναν υπερετερόδυνο δέκτη, είναι πολύ δύσκολο να ικανοποιηθούν οι απαιτήσεις για την καταστολή της συχνότητας του καναλιού εικόνας και του παρακείμενου καναλιού ταυτόχρονα ...
http://website/WLL/kvSmes.php