Белов Л.А. Устройства формирования СВЧ-сигналов и их компоненты (2010) (1095867), страница 27
Текст из файла (страница 27)
и и .= О, 1, 2, ... -" целые числа натурального ряда. Коэффициент преобразования мощности на входных портах в мощности частотных составляющих на выходном порте сложным образом зависит от характеристик нелинейных элементов, четности или нечетности чисел т и и, амплитуд сигналов на каждом из портов, сопротивления нагрузки и уровней отраженных волн на кажлом из портов. Этот коэффициент, вообще говоря, убывает с увеличением порядка преобразования д =,т, '' 1п1, Для простых небалансных смесителей считают, что коэффициент передачи по мощности падает обратно пропорционально квадрату порядка преобразования 2 СЬ,,э,„= Рлг;д, Если в сигнале на йР-входе имеются две гармонические составляющие с близкими частотами Длл1 и Гля~, то в токе смесителя возникают комбинационные компоненты высокого порядка. Продукты 3-го поРЯдка имеют частоты 2/~Р ~ + ~~л.з + ась Мощность каждой из спектральных компонент зависит от схемы смесителя и нелинейным образом связана с амплитулами входных сигналов (рис.
2.54). Мошность нелинейных пролуктов 3-го (д —" 3) порядка Р1лз увеличивается с ростом Рлл в 3 раза быстрее, чем Р~~.(Рл~-) в малосигнальной области, а мощность продуктов 4-го (л = 4) порядка - в 4 раза быстРее. Точка пеРесечениЯ пРодолжениЯ линии Р~Р(Рлг) с линней Р~лз (точка В на рис. 2.54), где мощности основной составляющей и продуктов 3-го порядка равны, называется шочьой пересечения 3-го порядко /РЗ (!п1егсерг Ро1ш Т)пгд Оп)ег).
Для измерения уровня Р~лз с помощью анализатора спектра на ЯР-вход полаются два сигнала близких частот одинаковой мощности, а на вход ьΠ—. опорное иолебанне. Значение выходной мощности Рам„~~э должно определяться 158 г ои И' с НЬ --2р — ю рв» шь умэ Р, вьнят :,,$)к. вве. Вннаиие ногиностн сигнаав ив рааиочастатнон входе на уровень спектраль :;ных составхиющит рвтничного варнака !)урн НОМИНаЛЬНОМ урОВНЕ МОщНОСтн ОПОРНОГО КОЛЕбаНИя )т10. ЕСЛИ В ';~рьезусзьт ате действия мер по балансировке смесителя уровень Р „1рз ".,дозрастает, то существенным может стать уровень 1Р4 (точка С на :.рнс. 2.54). Разность 1З между уровнем выходной мощности в точке Р „х1лв (точка А) и уровнем мощности шума, измеряемыми в децибеглах, определяет длнаиический диапазон смесителя.
Некоторые про::.Нзаодители для справок приводят номинальный уровень входной :::МОщности для точки г' „11,5 (1прц1 1РЗ вЂ” ПРЗ), другие указывают ":"выходную мощность Р, „11,з для этой ~очки (Оцзрц1 1РЗ вЂ” 01РЗ). :,;.:-. Основные параметры смесителей, которые надо учитывать при ,':"создании электронной аппаратуры на их основе, можно разделить на утри группы: харалтеристикн номинальных сигнальных параметров; !йвэффициенты передачи и паразитных связей; чувствительность к ;:д)(риациям параметров входных сигналов и внешних воздействий.
.'Мощность опорного сигнала Р10 влияет на коэффициент преобразо- ,,":.;ваниЯ Слу- 11 и на коэффициент шрма Лг", как показано на Рис. 2.55. !Характер нелинейности используемых диодов заметно влияет на .',коэффициенты передачи и шума. Номинальный уровень Рьгзвыбира)ется на участке насыщения характеристик слд.ул(Р10) и нр(Рузэ). В качестве параметров смесителей используются коэффициент преобразования С~,зу; В англоязычной литературе ггэтот параметр активного смесителя иногда обозначают как коэффици'ент усиления (Сопьегулоп Оа(п) С6, а пассивного — как коэффициент 159 — 15 -в -5 О 5 10 га 2О 25 12о,льна* Рис.
2.55. поппинс травин ногниосги опорного сипгала на анаффнггненгы передачи и собственного гнзага аааансного снеснто~а потеРь (Соптеггйоп ! озз) С2,. ЧастотнаЯ хаРактеРистика Сл~;ТР(/лд) характеризует равномерность преобразования по диапазону частот; козффициеиты изоляции между портами 2.0, 1Р и ЯЕ Некоторые производители лают таблицы о-параметроа, учитывающие все направления взаимных связей; коэффициенты стоячей волны напряжения (КСВН) ЕО- и ЯР-портов.
Для ослабления влияния нестабильности амплитуд входных сигналов на выходную мощность используют баьянсные схемы. На рис. 2.5б показаны варианты принципиальной схемы смесителя с однократной (Б(пя(е-Ва(апсег( М(хег — БВМ), двойной (0опЪ(е Ва(апсее! М1хег — РВМ) и тройной (Тпр!е Ва(апсес!. М1хег — ТВМ) балансировкой. В схеме БВМ за счет высокой симметрии обмоток трансформатора и днодных пар нежелательное прохождение Ьо снижается на 20 — 30 дБ.
На УГ-вьгходе схемы 0ВМ компенсируются комбинационные продукты четного порядка. Для расширения динамического диапазона за счет повышения уровня мощности Рм применяют диоды с увеличенным уровнем порога открывания. Благодаря встречному включению диодов компенсируются паразитные интермодуляцнонные продукты.
четного порядка и уменьшается влияние нестабильности мощности Р20 на козффициент преобразования СХлл,тп. Двойная балансировка обеспечивается также в смесителе по схеме гибридного кольца. Такие смеситсли имеют повышенную чувствительность к рассогласованию сопротивления нагрузки, так как отраженные сигналы создаюг на лиодах пиковые напряжения, значительно превышающие номинальный уровень, соответствующий 564 нФ у 20 )56) х дй -Зо) х)Гн 167 нГ !6Х нг н) в) 161 рне. 2.66.
Схемы ба.хансныа снеснхеней с нхнонрахной (е). двойной Щ н, тройной (е) .йааанснровной ~ингйиои гыгрузкс 8 схскс )ВМ применение гв)х лио.,иых ьо ец и дополнительных баланснык трансформаторов позволяет зам«~но расширить динамический диапазон, увеличить минимум на 6 ль развязку между портами Х.О н Яг, снизить влияние фазы волны, отраженной оз нагрузки с нестабильным сопротивлением. В субсариова~чегкозг смесителе (ооЬЬагпзоп1с М~хег) в качестве полезной на Уг"-порзе используется спектральная полоса, образуемая перемножением полосовой составляющей на радиочастотном порте Лг со второй нли с третьей гармоникой колебания на опорном йО- входе.
Таким образом, на бО-порт такого смесителя подключаются источник колебаний с частотойбо. коюрая может быть и 2 или 3 раза более низкой, чем в обычном смесителе. Развязку (изоляцию) между !Г- и Яг-портами в схеме субгармонического смесителя должны обеспечивать дополнительные внешние фильтры. Изоляция портов ЕО и 1Е на частоте гго выше, а на частоте 21~О намного выше, чем в других схемах. Субгармонические смесители находят применение в квадратурных (2~ ()) модуляторах санз иметрового и миллиметрового диапазонов, где необходимый уровень развязки трудно обеспечить лаже в схемах с двойной балансировкой. ) приониковый смеситель (Наппошс М1хег) отличается тем, что на 11Г-порте используются в качестве полезных комбинационные продукты более высокого порядка, ближайшие компоненты 1-го порядка подавляются за счет оптимизации вольт-амперных характеристик диодов и схемной балансировки. В такой схеме используется возможность работать с частотами на кг"-входе в 2 — б раз более низкими, чем в базовых схемах, что позволяет уменьшить стоимость разработки схем, особенно в миллиметровом диапазоне длин волн.
Гармониковый смеситель имеет более широкий динамический диапазон, чем базовая схема. благодаря повышенному уровню мошности Р,„„ц на )1Г-порте. К смесителю с лодивлелнви зеркального канала (1гпайе йе)ес1 М1хег — — )й) предъявляются пониженные требования к фильтрации паразитного прохождения опорного си~нала и составляюших зеркальной полосы (рис.
2,57), Компенсацию продуктов 1-го порялка в зеркальной полосе и удвоение полезной мошности в выделяемой полосе обеспечивает использование двух идентичных балансных нелинейных элементов (НЗ). Высокочастотные сигналы поступают на них синфазно через делитель мошности (ДМ), а опорные — со сдвигом на 90 через гибрилный Яцаг)тамге НуЬги() фазоврашатель (Фвр). Выбором одного из выходов выходного Фвр задается полезная полоса сигнала Ю Полосовая фильтрация в схеме почти не требуется.
Иногда для подавления зеркального канала используют четыре Рнс. з.ат. Схенз енесихезн с зоззвзениен хернзоьного нзнззз :;:;:опорных колебания с частотой Д~о одинаковой амплитуды, сдвину- ~-"„",:тых по фазе на 90", 180', 270о н 360о соответственно. Такая же схема может быть использована для однетсхзосно. о нре- '."':-.::пбрвмонитноя частоты (б)па!с Б)бе Ванд — ББВ) без применения 1!'..нплосового фильтра. Это особенно ценно, когда основная и зеркаль- ~~,";,'!тая полосы близки, например, при прямой модуляции видеосигналом )~с!:;:;~а постоянного тока до некоторой граничной частоты.
$':.;,:,:.:;: Одна из серьезных технических проблем при создании смесите- ';!::.~лей с изменяющимся значением частоты на одном из входов состоит 1ь-:-:.;.:етом, что наряду с выделяемой комбинационной компонентой, напри- '-' "мер, 2-го порядка. в полосу частот вблизи выделяемой попадают Сс~:-;:.",чеоставляющие более высоко~о порялка с мешающей модуляцией, от ,::;:.::~::11оторых невозможно избавиться частотной фильтрациеи. Например, ~:::::*:;если выбраны входные частоты7".г = 10 1 МГц и ~~0 .—.
100 МГц, то в ь';-;:::,',=',полосе частот Л~лР— — !09+113 МГц располагаются компоненты со ;:;".":,::;:";:следующими значениями т и гс ! н 1; 9 и 2; 1! н 0; 21 и 1; 19 и 3 и др. 1';;:-:;;:-',Раэработаны 14б) номограммные и табличные методы выбора значе- ~!';-'ннй входных частот, позволяющие существенно сннзизь уровень ;.'!: паразнтных компонент в заданной окрестности нужной частоты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
