Гармонический смеситель

Гармонический смеситель и смеситель субгармоник — это разновидность смесителя частот , который представляет собой схему, изменяющую одну частоту сигнала на другую. Обычный микшер имеет два входных сигнала и один выходной сигнал. Если два входных сигнала представляют собой синусоидальные волны на частотах f ₁ и f ₂ , то выходной сигнал состоит из частотных составляющих на сумме f ₁ + f ₂ и разности f ₁ - f ₂ частот. Напротив, смесители гармоник и субгармоник формируют сумму и разность частот, кратных гармонике одного из входов. Выходной сигнал тогда содержит такие частоты, как f ₁ + kf ₂ и f ₁ - kf _2, где k является целым числом.

Фон

Классический смеситель частот представляет собой умножитель. Умножение двух синусоидальных волн дает только сумму и разность частот; входные частоты подавлены, и других гетеродинных продуктов теоретически нет. На практике умножитель не идеален, и будут присутствовать входные частоты и другие продукты гетеродина.

Фактический множитель не требуется. Важным требованием является нелинейность, а на микроволновых частотах легче использовать нелинейность, чем идеальный множитель. Разложение нелинейности в ряд Тейлора покажет умножения, которые приводят к желаемым продуктам более высокого порядка.

Цели проектирования смесителей заключаются в выборе желаемых гетеродинных продуктов и подавлении нежелательных.

Диодные смесители.

Перегруженные диодные мостовые смесители. Сигнал возбуждения выглядит как сигнал нечетной гармоники (по сути, прямоугольный сигнал).

Гармонический смеситель

В одной классической конструкции гармонического смесителя используется диод со ступенчатым восстановлением (SRD). ^[1] Субгармонический входной сигнал микшера сначала усиливается до уровня мощности, который может составлять около 1 Вт. Затем этот сигнал приводит в действие схему генератора импульсов на диодном ступенчатом восстановлении, которая превращает синусоидальную волну во что-то, напоминающее последовательность импульсов. В результирующей последовательности импульсов присутствуют гармоники входной синусоидальной волны высокой частоты (например, 18 ГГц). Затем последовательность импульсов можно использовать с диодным смесителем (также называемым сэмплером). ^[2] SRD обычно имеет очень высокий коэффициент умножения частоты и может использоваться в качестве основы гребенчатого приемника, контролирующего одновременно несколько гармонически связанных частот. Это составляет основу многих простых «детекторов ошибок», целью которых является обнаружение передачи на любой частоте, даже если она не известна заранее. (Это не то же самое, что «грабильный» приемник , который является корреляционным устройством.)

Когда требуемое кратное частоты ниже, например, удвоение, утроение или учетверение, то более распространены схемы с диодами Шоттки. Угол проводимости можно регулировать путем изменения уровня возбуждения или температуры. Он определяет, какая часть кривой I/V используется и, следовательно, относительные силы различных гармонически связанных выходов. Если требуется четное кратное число, то встречно-параллельная пара диодов будет подавлять нечетный вклад гетеродина до такого уровня, что диоды можно сделать идентичными и иметь одинаковое сопротивление источника. В отличие от обычного микшера здесь существует достаточно четкий оптимальный уровень возбуждения, выше которого потери на преобразование возрастают.

Гармонический смеситель можно использовать, чтобы избежать сложности создания микроволнового гетеродина, и он обычно используется в качестве простого и надежного расширителя частоты для низкочастотной конструкции. ^[3]^[4]

Использование

Субгармонические смесители (особая форма гармонического смесителя, где гетеродин подается на частоте, кратной частоте, кратной частоте, подлежащей смешиванию с входящим сигналом) часто используются в системе прямой цифровой связи или системе связи с нулевой ПЧ , чтобы устранить нежелательные эффекты. самосмешивания гетеродина, которое происходит во многих смесителях основной частоты.

Используется в синтезаторах частот и анализаторах цепей .

Существует вариант смесителя субгармоник, который имеет две ступени переключения и используется для улучшения усиления смесителя в приемнике с прямым понижающим преобразованием. Первый этап переключения смешивает принятый радиочастотный сигнал с промежуточной частотой, которая составляет половину частоты принятого радиочастотного сигнала. Второй этап переключения смешивает промежуточную частоту с основной полосой частот. При последовательном соединении двух каскадов переключения ток используется повторно, а содержание гармоник из первого каскада подается на второй каскад, тем самым улучшая коэффициент усиления смесителя.

См. также

Синтезатор с использованием гармонического микширования

Ссылки

^ сетевой анализатор 8410B; Преобразователь гармонической частоты 8411A , Hewlett-Packard, 1968, 08410-90521 . RF-вход: от 0,11 до 18,0 ГГц; Ло от 62 до 154 МГц; выходная частота 20,278 МГц. См. стр. 8-39. Схему ступенчатого восстановления и спектры мощности см. на стр. 8-35.
^ Гроув, Уэйн М. (октябрь 1966 г.), «Проходной пробоотборник постоянного тока до 12,4 ГГц для осциллографов и других радиочастотных систем» (PDF) , Hewlett-Packard Journal , 18 (2)
^ Пример самодельного анализатора спектра с использованием методов гармонического смесителя.
^ «Преобразователи гармоник» (PDF) . хеттский.

5. А.Хилт и др.: «Синтезатор миллиметровых волн, привязанный к оптически передаваемому опорному сигналу с использованием гармонического смешивания», Технический дайджест тематического собрания IEEE по микроволновой фотонике, MWP'1997, стр. 91-94, Дуйсбург, Германия, 3. -5 сентября 1997 г.

Внешние ссылки

http://www.microwaves101.com/encyclepedia/mixerssubharmonic.cfm. Архивировано 4 мая 2012 г. в Wayback Machine. Просто намекает на элементы дизайна SHM.
Донси, Тони (2002), Проект субгармонического микшера с Ansoft Designer (PDF) , Ansoft Roadshow, Ansoft, Презентация 9, заархивировано из оригинала (PDF) 15 декабря 2013 г. Описывает некоторую теорию, использование встречно-параллельных смесительных диодов, отбор нечетных гармоник.

[8411A-1] сетевой анализатор 8410B; Преобразователь гармонической частоты 8411A , Hewlett-Packard, 1968, 08410-90521 . RF-вход: от 0,11 до 18,0 ГГц; Ло от 62 до 154 МГц; выходная частота 20,278 МГц. См. стр. 8-39. Схему ступенчатого восстановления и спектры мощности см. на стр. 8-35.

[2] Гроув, Уэйн М. (октябрь 1966 г.), «Проходной пробоотборник постоянного тока до 12,4 ГГц для осциллографов и других радиочастотных систем» (PDF) , Hewlett-Packard Journal , 18 (2)

[3] Пример самодельного анализатора спектра с использованием методов гармонического смесителя.

[4] «Преобразователи гармоник» (PDF) . хеттский.

[1]

[2]

[3]

[4]