Смеситель на встречно параллельных диодах

Рис. 26. Смесители на встречно-параллельных диодах: а — простейший

Рис. 26. Смесители на встречно-параллельных диодах: а — простейший; б — с автоматическим смещением; в — балансный Для достижения максимальной чувствительности на­до подобрать напряжение гетеродина. Недостаточное на­пряжение уменьшает коэффициент передачи, а излиш­нее — увеличивает шум самого смесителя. В обоих случа­ях чувствительность падает. Оптимальное напряжение лежит в пределах от долей вольта до 1...1,5 В (ампли­тудное значение). При работе на передачу выходное мо­дулированное напряжение не может быть больше, чем наименьшее из входных, причем коэффициент передачи получается порядка 0,3. Для улучшения линейности мо­дулятора приходится уменьшать напряжение НЧ. Оно выбирается не более 0,1...0,3 напряжения гетеродина. В результате при передаче довольно сложно получить модулированное ВЧ напряжение более нескольких де­сятков милливольт. Это большой недостаток диодных модуляторов, заставляющий увеличивать число каскадов усиления ВЧ передающей части трансивера.

Рис. 27. К принципу действия сме­сителя на встречно-параллельных диодах Главным достоинством описанного смесителя являет­ся то, что в цепи нагрузки отсутствует постоянный ток, т. е. смеситель не детектирует ни сигнал, ни напряжение гетеродина. Здесь любопытно отметить, что для нормаль­ной работы смесителя совсем не требуется замыкать цепь его нагрузки по постоянному току — на входе УНЧ мож­но установить разделительный конденсатор. Напротив, это даже улучшает работу смесителя из-за некоторой «самобалансировки» отличающихся по параметрам дио­дов. Поскольку сигналы смесителем не детектируются, ослабляются и помехи от внедиапазонных станций.

Помехоустойчивость смесителя приемника прямого преобразования характеризуют величиной подавления AM. Измерить ее проще всего на работающем приемни­ке: от ГСС подают немодулированный ВЧ сигнал на ча­стоте настройки приемника (±1 кГц от fг или от 2fг для данного смесителя) с определенным напряжением, на­пример 1 мкВ, и замечают уровень выходного сигнала. Затем расстраивают ГСС на 20...50 кГц, включают внут­реннюю модуляцию и повышают уровень ВЧ напряже­ния до достижения прежнего уровня на выходе прием­ника. Глубина модуляции берется стандартной, 30 %. От­ношение выходных сигналов ГСС, выраженное в децибе­лах, и будет коэффициентом подавления AM.

В смесителе по схеме рис. 26, а лучше всего использо­вать кремниевые диоды с пороговым напряжением около 0,5 В — они дают несколько большую помехоустойчи­вость, чем германиевые. В любом случае требуется под­бор оптимального напряжения гетеродина по максимуму коэффициента передачи. Менее критичен к амплитуде гетеродинного напряжения смеситель на встречно-парал­лельных диодах с цепью автоматического смещения (рис. 26, б). Резистор R1 создает начальное смещение на диодах, пропорциональное напряжению гетеродина, и ав­томатически устанавливает оптимальное пороговое на­пряжение. Схема соединения цепи рис. 26, б с остальны­ми элементами такая же, как на рис. 26, а.

Дальнейшее улучшение развязки входных и гетеро­динных цепей, а также уменьшение потерь мощности сиг­нала в цепях связи с гетеродином достигается в баланс­ной схеме смесителя на встречно-параллельных диодах с автоматическим смещением, показанной на рис. 26, в. Две пары диодов и симметричная вторичная обмотка трансформатора Т1 образуют сбалансированный мост, не позволяющий попадать сигналу гетеродина ни во входные цепи, ни в ФНЧ. Цепочка R1C2C3, общая для двух пар диодов, создает начальное смещение, пропор­циональное напряжению гетеродина. Последнее может изменяться от 0,7 до 4 В без заметного влияния на па­раметры смесителя. Подавление AM сигналов этим сме­сителем более 80 дБ, а развязка входных и гетеродинных цепей более 60 дБ.

Катушку входного и гетеродинного контуров для опи­санных смесителей можно намотать на каркасах диамет­ром S...6 мм проводом ПЭЛ или ПЭЛШО ОД5...0.25. В каркасы завинчиваются подстроечники СЦР-4. Ориен­тировочные числа витков и емкости контурных конден­саторов в пикофарадах приведены в табл. 2.Таблица 2

Данные трансформатора Т1 такие же, как для кольцево­го смесителя рис. 25 (см. выше).

Смесители на встречно-параллельных диодах обрати­мы, но НЧ напряжение для нормальной его работы не должно превосходить 0,05...0,1 В. Несколько повысить его можно в смесителях с автоматическим смещением при уровне гетеродинного напряжения 3...4 В. Оптималь­ное нагрузочное сопротивление для смесителей, работаю­щих «на прием» составляет несколько килоом. Такого же порядка получается и входное сопротивление для ВЧ сиг­нала. Попытки уменьшить это сопротивление к успеху не приводят, поскольку при низком сопротивлении смесите­ля возрастает мощность, потребляемая от гетеродина, а это увеличивает шум смесителя. Для смесителей, рабо­тающих «на передачу», понижать их сопротивление вы­годно, так как возрастает отдаваемая мощность модули­рованного ВЧ сигнала.

Рис. 28. Смесители на полевых транзисторах:

а — однотактный; б — балансный

ного сигнала на обратную к каналу транзистора в момен­ты его отпирания будет приложено отрицательное напря­жение, такое же напряжение будет и на выходе. При не­точном совпадении частот fc и fr на выходе выделится сигнал биений, поступающий через ФНЧ в УНЧ. В сме­сителе хорошо работают транзисторы КП301, КП302, КПЗОЗ, КП305. Желательно выбрать тип транзистора с напряжением отсечки, близким к нулю. В противном случае правый по схеме вывод резистора R1 следует под­ключить к источнику смещения с напряжением, пример­но равным напряжению отсечки.

К достоинствам смесителя относится очень малая мощность, потребляемая от гетеродина, поэтому послед­ний практически не нагружается. В то же время мощ­ность входного (модулируемого) сигнала может дости­гать десятков милливатт. Шумы смесителя малы, по­скольку через канал транзистора протекает лишь очень слабый ток сигнала. При этом полевые транзисторы шу­мят немногим больше обычного активного резистора с со­противлением, равным усредненному сопротивлению ка­нала. Развязка входных и гетеродинных цепей определя­ется емкостью затвор-сток транзистора. Развязка неве­лика, но значительно увеличивается в балансной схеме (рис. 28, б). Здесь паразитные емкости и симметричная катушка связи L2 образуют для гетеродинного напряже­ния сбалансированный мост. Балансный смеситель хоро­шо работает и модулятором при амплитуде НЧ напря­жения до 1 В, а для некоторых типов транзисторов и бо­лее [4]. Для точной балансировки модулятора целесооб­разно разделить цепи смещения транзисторов VI и V2 и подобрать-смещение каждого транзистора индивидуаль­но по максимальным коэффициенту передачи и подавле­нию несущей. ВЧ напряжение на затворах надо выби­рать не менее нескольких вольт. К недостаткам баланс­ного смесителя относится наличие симметрирующего НЧ трансформатора Т1 и работа гетеродина на частоте, близ­кой к частоте сигнала.

Рис. 29. Смеситель на встречноуправляемых поле­вых транзисторах Попытки совместить достоинства смесителей на встречно-параллельных диодах и полевых транзисторах привели к разработке нового типа смесителя (рис. 29) [5]. Он содержит два полевых транзистора, каналы ко­торых соединены параллельно и включены в цепь сиг­нала. На затворы транзисторов подано противофазное напряжение гетеродина с симметричной вторичной обмотки ВЧ трансформатора TJ. Этот смеситель не тре­бует симметрирующего НЧ трансформатора, а частота гетеродина устанавливается вдвое ниже частоты сигна­ла. Развязка входных и гетеродинных цепей весьма зна­чительна (более 60...70 дБ), во-первых, благодаря тому, что паразитные емкости затвор-сток транзисторов вклю­чены в диагонали сбалансированного моста, и, во-вто­рых, за счет селективных свойств входного контура, на­строенного на частоту, вдвое отличающуюся от частоты гетеродина.

Работу смесителя поясняет рис. 30. На верхнем гра­фике показано напряжение гетеродина на затворе тран­зистора VI, на среднем — V2. Когда напряжение на за­творе превосходит напряжение отсечки Uотс, проводи­мость канала возрастает (уменьшается его сопротивле­ние). Поскольку напряжения на затворах противофаз-ны, проводимость G параллельно включенных каналов возрастает дважды за период гетеродинного напряжения, как показано на нижнем графике. В результате цепь сиг­нала замыкается дважды за период и происходит пре­образование вида F = fc — 2fr.

prosdo.ru

Рис. 26. Смесители на встречно-параллельных диодах: а — простейший

Рис. 26. Смесители на встречно-параллельных диодах: а — простейший; б — с автоматическим смещением; в — балансный Для достижения максимальной чувствительности на­до подобрать напряжение гетеродина. Недостаточное на­пряжение уменьшает коэффициент передачи, а излиш­нее — увеличивает шум самого смесителя. В обоих случа­ях чувствительность падает. Оптимальное напряжение лежит в пределах от долей вольта до 1...1,5 В (ампли­тудное значение). При работе на передачу выходное мо­дулированное напряжение не может быть больше, чем наименьшее из входных, причем коэффициент передачи получается порядка 0,3. Для улучшения линейности мо­дулятора приходится уменьшать напряжение НЧ. Оно выбирается не более 0,1...0,3 напряжения гетеродина. В результате при передаче довольно сложно получить модулированное ВЧ напряжение более нескольких де­сятков милливольт. Это большой недостаток диодных модуляторов, заставляющий увеличивать число каскадов усиления ВЧ передающей части трансивера.

Рис. 27. К принципу действия сме­сителя на встречно-параллельных диодах Главным достоинством описанного смесителя являет­ся то, что в цепи нагрузки отсутствует постоянный ток, т. е. смеситель не детектирует ни сигнал, ни напряжение гетеродина. Здесь любопытно отметить, что для нормаль­ной работы смесителя совсем не требуется замыкать цепь его нагрузки по постоянному току — на входе УНЧ мож­но установить разделительный конденсатор. Напротив, это даже улучшает работу смесителя из-за некоторой «самобалансировки» отличающихся по параметрам дио­дов. Поскольку сигналы смесителем не детектируются, ослабляются и помехи от внедиапазонных станций.

Помехоустойчивость смесителя приемника прямого преобразования характеризуют величиной подавления AM. Измерить ее проще всего на работающем приемни­ке: от ГСС подают немодулированный ВЧ сигнал на ча­стоте настройки приемника (±1 кГц от fг или от 2fг для данного смесителя) с определенным напряжением, на­пример 1 мкВ, и замечают уровень выходного сигнала. Затем расстраивают ГСС на 20...50 кГц, включают внут­реннюю модуляцию и повышают уровень ВЧ напряже­ния до достижения прежнего уровня на выходе прием­ника. Глубина модуляции берется стандартной, 30 %. От­ношение выходных сигналов ГСС, выраженное в децибе­лах, и будет коэффициентом подавления AM.

В смесителе по схеме рис. 26, а лучше всего использо­вать кремниевые диоды с пороговым напряжением около 0,5 В — они дают несколько большую помехоустойчи­вость, чем германиевые. В любом случае требуется под­бор оптимального напряжения гетеродина по максимуму коэффициента передачи. Менее критичен к амплитуде гетеродинного напряжения смеситель на встречно-парал­лельных диодах с цепью автоматического смещения (рис. 26, б). Резистор R1 создает начальное смещение на диодах, пропорциональное напряжению гетеродина, и ав­томатически устанавливает оптимальное пороговое на­пряжение. Схема соединения цепи рис. 26, б с остальны­ми элементами такая же, как на рис. 26, а.

Дальнейшее улучшение развязки входных и гетеро­динных цепей, а также уменьшение потерь мощности сиг­нала в цепях связи с гетеродином достигается в баланс­ной схеме смесителя на встречно-параллельных диодах с автоматическим смещением, показанной на рис. 26, в. Две пары диодов и симметричная вторичная обмотка трансформатора Т1 образуют сбалансированный мост, не позволяющий попадать сигналу гетеродина ни во входные цепи, ни в ФНЧ. Цепочка R1C2C3, общая для двух пар диодов, создает начальное смещение, пропор­циональное напряжению гетеродина. Последнее может изменяться от 0,7 до 4 В без заметного влияния на па­раметры смесителя. Подавление AM сигналов этим сме­сителем более 80 дБ, а развязка входных и гетеродинных цепей более 60 дБ.

Катушку входного и гетеродинного контуров для опи­санных смесителей можно намотать на каркасах диамет­ром S...6 мм проводом ПЭЛ или ПЭЛШО ОД5...0.25. В каркасы завинчиваются подстроечники СЦР-4. Ориен­тировочные числа витков и емкости контурных конден­саторов в пикофарадах приведены в табл. 2.Таблица 2

Данные трансформатора Т1 такие же, как для кольцево­го смесителя рис. 25 (см. выше).

Смесители на встречно-параллельных диодах обрати­мы, но НЧ напряжение для нормальной его работы не должно превосходить 0,05...0,1 В. Несколько повысить его можно в смесителях с автоматическим смещением при уровне гетеродинного напряжения 3...4 В. Оптималь­ное нагрузочное сопротивление для смесителей, работаю­щих «на прием» составляет несколько килоом. Такого же порядка получается и входное сопротивление для ВЧ сиг­нала. Попытки уменьшить это сопротивление к успеху не приводят, поскольку при низком сопротивлении смесите­ля возрастает мощность, потребляемая от гетеродина, а это увеличивает шум смесителя. Для смесителей, рабо­тающих «на передачу», понижать их сопротивление вы­годно, так как возрастает отдаваемая мощность модули­рованного ВЧ сигнала.

Рис. 28. Смесители на полевых транзисторах:

а — однотактный; б — балансный

ного сигнала на обратную к каналу транзистора в момен­ты его отпирания будет приложено отрицательное напря­жение, такое же напряжение будет и на выходе. При не­точном совпадении частот fc и fr на выходе выделится сигнал биений, поступающий через ФНЧ в УНЧ. В сме­сителе хорошо работают транзисторы КП301, КП302, КПЗОЗ, КП305. Желательно выбрать тип транзистора с напряжением отсечки, близким к нулю. В противном случае правый по схеме вывод резистора R1 следует под­ключить к источнику смещения с напряжением, пример­но равным напряжению отсечки.

К достоинствам смесителя относится очень малая мощность, потребляемая от гетеродина, поэтому послед­ний практически не нагружается. В то же время мощ­ность входного (модулируемого) сигнала может дости­гать десятков милливатт. Шумы смесителя малы, по­скольку через канал транзистора протекает лишь очень слабый ток сигнала. При этом полевые транзисторы шу­мят немногим больше обычного активного резистора с со­противлением, равным усредненному сопротивлению ка­нала. Развязка входных и гетеродинных цепей определя­ется емкостью затвор-сток транзистора. Развязка неве­лика, но значительно увеличивается в балансной схеме (рис. 28, б). Здесь паразитные емкости и симметричная катушка связи L2 образуют для гетеродинного напряже­ния сбалансированный мост. Балансный смеситель хоро­шо работает и модулятором при амплитуде НЧ напря­жения до 1 В, а для некоторых типов транзисторов и бо­лее [4]. Для точной балансировки модулятора целесооб­разно разделить цепи смещения транзисторов VI и V2 и подобрать-смещение каждого транзистора индивидуаль­но по максимальным коэффициенту передачи и подавле­нию несущей. ВЧ напряжение на затворах надо выби­рать не менее нескольких вольт. К недостаткам баланс­ного смесителя относится наличие симметрирующего НЧ трансформатора Т1 и работа гетеродина на частоте, близ­кой к частоте сигнала.

Рис. 29. Смеситель на встречноуправляемых поле­вых транзисторах Попытки совместить достоинства смесителей на встречно-параллельных диодах и полевых транзисторах привели к разработке нового типа смесителя (рис. 29) [5]. Он содержит два полевых транзистора, каналы ко­торых соединены параллельно и включены в цепь сиг­нала. На затворы транзисторов подано противофазное напряжение гетеродина с симметричной вторичной обмотки ВЧ трансформатора TJ. Этот смеситель не тре­бует симметрирующего НЧ трансформатора, а частота гетеродина устанавливается вдвое ниже частоты сигна­ла. Развязка входных и гетеродинных цепей весьма зна­чительна (более 60...70 дБ), во-первых, благодаря тому, что паразитные емкости затвор-сток транзисторов вклю­чены в диагонали сбалансированного моста, и, во-вто­рых, за счет селективных свойств входного контура, на­строенного на частоту, вдвое отличающуюся от частоты гетеродина.

Работу смесителя поясняет рис. 30. На верхнем гра­фике показано напряжение гетеродина на затворе тран­зистора VI, на среднем — V2. Когда напряжение на за­творе превосходит напряжение отсечки Uотс, проводи­мость канала возрастает (уменьшается его сопротивле­ние). Поскольку напряжения на затворах противофаз-ны, проводимость G параллельно включенных каналов возрастает дважды за период гетеродинного напряжения, как показано на нижнем графике. В результате цепь сиг­нала замыкается дважды за период и происходит пре­образование вида F = fc — 2fr.

www.prosdo.ru

Рис. 26. Смесители на встречно-параллельных диодах: а — простейший

Рис. 26. Смесители на встречно-параллельных диодах: а — простейший; б — с автоматическим смещением; в — балансный Для достижения максимальной чувствительности на­до подобрать напряжение гетеродина. Недостаточное на­пряжение уменьшает коэффициент передачи, а излиш­нее — увеличивает шум самого смесителя. В обоих случа­ях чувствительность падает. Оптимальное напряжение лежит в пределах от долей вольта до 1...1,5 В (ампли­тудное значение). При работе на передачу выходное мо­дулированное напряжение не может быть больше, чем наименьшее из входных, причем коэффициент передачи получается порядка 0,3. Для улучшения линейности мо­дулятора приходится уменьшать напряжение НЧ. Оно выбирается не более 0,1...0,3 напряжения гетеродина. В результате при передаче довольно сложно получить модулированное ВЧ напряжение более нескольких де­сятков милливольт. Это большой недостаток диодных модуляторов, заставляющий увеличивать число каскадов усиления ВЧ передающей части трансивера.

Рис. 27. К принципу действия сме­сителя на встречно-параллельных диодах Главным достоинством описанного смесителя являет­ся то, что в цепи нагрузки отсутствует постоянный ток, т. е. смеситель не детектирует ни сигнал, ни напряжение гетеродина. Здесь любопытно отметить, что для нормаль­ной работы смесителя совсем не требуется замыкать цепь его нагрузки по постоянному току — на входе УНЧ мож­но установить разделительный конденсатор. Напротив, это даже улучшает работу смесителя из-за некоторой «самобалансировки» отличающихся по параметрам дио­дов. Поскольку сигналы смесителем не детектируются, ослабляются и помехи от внедиапазонных станций.

Помехоустойчивость смесителя приемника прямого преобразования характеризуют величиной подавления AM. Измерить ее проще всего на работающем приемни­ке: от ГСС подают немодулированный ВЧ сигнал на ча­стоте настройки приемника (±1 кГц от fг или от 2fг для данного смесителя) с определенным напряжением, на­пример 1 мкВ, и замечают уровень выходного сигнала. Затем расстраивают ГСС на 20...50 кГц, включают внут­реннюю модуляцию и повышают уровень ВЧ напряже­ния до достижения прежнего уровня на выходе прием­ника. Глубина модуляции берется стандартной, 30 %. От­ношение выходных сигналов ГСС, выраженное в децибе­лах, и будет коэффициентом подавления AM.

В смесителе по схеме рис. 26, а лучше всего использо­вать кремниевые диоды с пороговым напряжением около 0,5 В — они дают несколько большую помехоустойчи­вость, чем германиевые. В любом случае требуется под­бор оптимального напряжения гетеродина по максимуму коэффициента передачи. Менее критичен к амплитуде гетеродинного напряжения смеситель на встречно-парал­лельных диодах с цепью автоматического смещения (рис. 26, б). Резистор R1 создает начальное смещение на диодах, пропорциональное напряжению гетеродина, и ав­томатически устанавливает оптимальное пороговое на­пряжение. Схема соединения цепи рис. 26, б с остальны­ми элементами такая же, как на рис. 26, а.

Дальнейшее улучшение развязки входных и гетеро­динных цепей, а также уменьшение потерь мощности сиг­нала в цепях связи с гетеродином достигается в баланс­ной схеме смесителя на встречно-параллельных диодах с автоматическим смещением, показанной на рис. 26, в. Две пары диодов и симметричная вторичная обмотка трансформатора Т1 образуют сбалансированный мост, не позволяющий попадать сигналу гетеродина ни во входные цепи, ни в ФНЧ. Цепочка R1C2C3, общая для двух пар диодов, создает начальное смещение, пропор­циональное напряжению гетеродина. Последнее может изменяться от 0,7 до 4 В без заметного влияния на па­раметры смесителя. Подавление AM сигналов этим сме­сителем более 80 дБ, а развязка входных и гетеродинных цепей более 60 дБ.

Катушку входного и гетеродинного контуров для опи­санных смесителей можно намотать на каркасах диамет­ром S...6 мм проводом ПЭЛ или ПЭЛШО ОД5...0.25. В каркасы завинчиваются подстроечники СЦР-4. Ориен­тировочные числа витков и емкости контурных конден­саторов в пикофарадах приведены в табл. 2.Таблица 2

Данные трансформатора Т1 такие же, как для кольцево­го смесителя рис. 25 (см. выше).

Смесители на встречно-параллельных диодах обрати­мы, но НЧ напряжение для нормальной его работы не должно превосходить 0,05...0,1 В. Несколько повысить его можно в смесителях с автоматическим смещением при уровне гетеродинного напряжения 3...4 В. Оптималь­ное нагрузочное сопротивление для смесителей, работаю­щих «на прием» составляет несколько килоом. Такого же порядка получается и входное сопротивление для ВЧ сиг­нала. Попытки уменьшить это сопротивление к успеху не приводят, поскольку при низком сопротивлении смесите­ля возрастает мощность, потребляемая от гетеродина, а это увеличивает шум смесителя. Для смесителей, рабо­тающих «на передачу», понижать их сопротивление вы­годно, так как возрастает отдаваемая мощность модули­рованного ВЧ сигнала.

Рис. 28. Смесители на полевых транзисторах:

а — однотактный; б — балансный

ного сигнала на обратную к каналу транзистора в момен­ты его отпирания будет приложено отрицательное напря­жение, такое же напряжение будет и на выходе. При не­точном совпадении частот fc и fr на выходе выделится сигнал биений, поступающий через ФНЧ в УНЧ. В сме­сителе хорошо работают транзисторы КП301, КП302, КПЗОЗ, КП305. Желательно выбрать тип транзистора с напряжением отсечки, близким к нулю. В противном случае правый по схеме вывод резистора R1 следует под­ключить к источнику смещения с напряжением, пример­но равным напряжению отсечки.

К достоинствам смесителя относится очень малая мощность, потребляемая от гетеродина, поэтому послед­ний практически не нагружается. В то же время мощ­ность входного (модулируемого) сигнала может дости­гать десятков милливатт. Шумы смесителя малы, по­скольку через канал транзистора протекает лишь очень слабый ток сигнала. При этом полевые транзисторы шу­мят немногим больше обычного активного резистора с со­противлением, равным усредненному сопротивлению ка­нала. Развязка входных и гетеродинных цепей определя­ется емкостью затвор-сток транзистора. Развязка неве­лика, но значительно увеличивается в балансной схеме (рис. 28, б). Здесь паразитные емкости и симметричная катушка связи L2 образуют для гетеродинного напряже­ния сбалансированный мост. Балансный смеситель хоро­шо работает и модулятором при амплитуде НЧ напря­жения до 1 В, а для некоторых типов транзисторов и бо­лее [4]. Для точной балансировки модулятора целесооб­разно разделить цепи смещения транзисторов VI и V2 и подобрать-смещение каждого транзистора индивидуаль­но по максимальным коэффициенту передачи и подавле­нию несущей. ВЧ напряжение на затворах надо выби­рать не менее нескольких вольт. К недостаткам баланс­ного смесителя относится наличие симметрирующего НЧ трансформатора Т1 и работа гетеродина на частоте, близ­кой к частоте сигнала.

Рис. 29. Смеситель на встречноуправляемых поле­вых транзисторах Попытки совместить достоинства смесителей на встречно-параллельных диодах и полевых транзисторах привели к разработке нового типа смесителя (рис. 29) [5]. Он содержит два полевых транзистора, каналы ко­торых соединены параллельно и включены в цепь сиг­нала. На затворы транзисторов подано противофазное напряжение гетеродина с симметричной вторичной обмотки ВЧ трансформатора TJ. Этот смеситель не тре­бует симметрирующего НЧ трансформатора, а частота гетеродина устанавливается вдвое ниже частоты сигна­ла. Развязка входных и гетеродинных цепей весьма зна­чительна (более 60...70 дБ), во-первых, благодаря тому, что паразитные емкости затвор-сток транзисторов вклю­чены в диагонали сбалансированного моста, и, во-вто­рых, за счет селективных свойств входного контура, на­строенного на частоту, вдвое отличающуюся от частоты гетеродина.

Работу смесителя поясняет рис. 30. На верхнем гра­фике показано напряжение гетеродина на затворе тран­зистора VI, на среднем — V2. Когда напряжение на за­творе превосходит напряжение отсечки Uотс, проводи­мость канала возрастает (уменьшается его сопротивле­ние). Поскольку напряжения на затворах противофаз-ны, проводимость G параллельно включенных каналов возрастает дважды за период гетеродинного напряжения, как показано на нижнем графике. В результате цепь сиг­нала замыкается дважды за период и происходит пре­образование вида F = fc — 2fr.

birmaga.ru

Рис. 26. Смесители на встречно-параллельных диодах: а — простейший

Рис. 26. Смесители на встречно-параллельных диодах: а — простейший; б — с автоматическим смещением; в — балансный Для достижения максимальной чувствительности на­до подобрать напряжение гетеродина. Недостаточное на­пряжение уменьшает коэффициент передачи, а излиш­нее — увеличивает шум самого смесителя. В обоих случа­ях чувствительность падает. Оптимальное напряжение лежит в пределах от долей вольта до 1...1,5 В (ампли­тудное значение). При работе на передачу выходное мо­дулированное напряжение не может быть больше, чем наименьшее из входных, причем коэффициент передачи получается порядка 0,3. Для улучшения линейности мо­дулятора приходится уменьшать напряжение НЧ. Оно выбирается не более 0,1...0,3 напряжения гетеродина. В результате при передаче довольно сложно получить модулированное ВЧ напряжение более нескольких де­сятков милливольт. Это большой недостаток диодных модуляторов, заставляющий увеличивать число каскадов усиления ВЧ передающей части трансивера.

Рис. 27. К принципу действия сме­сителя на встречно-параллельных диодах Главным достоинством описанного смесителя являет­ся то, что в цепи нагрузки отсутствует постоянный ток, т. е. смеситель не детектирует ни сигнал, ни напряжение гетеродина. Здесь любопытно отметить, что для нормаль­ной работы смесителя совсем не требуется замыкать цепь его нагрузки по постоянному току — на входе УНЧ мож­но установить разделительный конденсатор. Напротив, это даже улучшает работу смесителя из-за некоторой «самобалансировки» отличающихся по параметрам дио­дов. Поскольку сигналы смесителем не детектируются, ослабляются и помехи от внедиапазонных станций.

Помехоустойчивость смесителя приемника прямого преобразования характеризуют величиной подавления AM. Измерить ее проще всего на работающем приемни­ке: от ГСС подают немодулированный ВЧ сигнал на ча­стоте настройки приемника (±1 кГц от fг или от 2fг для данного смесителя) с определенным напряжением, на­пример 1 мкВ, и замечают уровень выходного сигнала. Затем расстраивают ГСС на 20...50 кГц, включают внут­реннюю модуляцию и повышают уровень ВЧ напряже­ния до достижения прежнего уровня на выходе прием­ника. Глубина модуляции берется стандартной, 30 %. От­ношение выходных сигналов ГСС, выраженное в децибе­лах, и будет коэффициентом подавления AM.

В смесителе по схеме рис. 26, а лучше всего использо­вать кремниевые диоды с пороговым напряжением около 0,5 В — они дают несколько большую помехоустойчи­вость, чем германиевые. В любом случае требуется под­бор оптимального напряжения гетеродина по максимуму коэффициента передачи. Менее критичен к амплитуде гетеродинного напряжения смеситель на встречно-парал­лельных диодах с цепью автоматического смещения (рис. 26, б). Резистор R1 создает начальное смещение на диодах, пропорциональное напряжению гетеродина, и ав­томатически устанавливает оптимальное пороговое на­пряжение. Схема соединения цепи рис. 26, б с остальны­ми элементами такая же, как на рис. 26, а.

Дальнейшее улучшение развязки входных и гетеро­динных цепей, а также уменьшение потерь мощности сиг­нала в цепях связи с гетеродином достигается в баланс­ной схеме смесителя на встречно-параллельных диодах с автоматическим смещением, показанной на рис. 26, в. Две пары диодов и симметричная вторичная обмотка трансформатора Т1 образуют сбалансированный мост, не позволяющий попадать сигналу гетеродина ни во входные цепи, ни в ФНЧ. Цепочка R1C2C3, общая для двух пар диодов, создает начальное смещение, пропор­циональное напряжению гетеродина. Последнее может изменяться от 0,7 до 4 В без заметного влияния на па­раметры смесителя. Подавление AM сигналов этим сме­сителем более 80 дБ, а развязка входных и гетеродинных цепей более 60 дБ.

Катушку входного и гетеродинного контуров для опи­санных смесителей можно намотать на каркасах диамет­ром S...6 мм проводом ПЭЛ или ПЭЛШО ОД5...0.25. В каркасы завинчиваются подстроечники СЦР-4. Ориен­тировочные числа витков и емкости контурных конден­саторов в пикофарадах приведены в табл. 2.Таблица 2

Данные трансформатора Т1 такие же, как для кольцево­го смесителя рис. 25 (см. выше).

Смесители на встречно-параллельных диодах обрати­мы, но НЧ напряжение для нормальной его работы не должно превосходить 0,05...0,1 В. Несколько повысить его можно в смесителях с автоматическим смещением при уровне гетеродинного напряжения 3...4 В. Оптималь­ное нагрузочное сопротивление для смесителей, работаю­щих «на прием» составляет несколько килоом. Такого же порядка получается и входное сопротивление для ВЧ сиг­нала. Попытки уменьшить это сопротивление к успеху не приводят, поскольку при низком сопротивлении смесите­ля возрастает мощность, потребляемая от гетеродина, а это увеличивает шум смесителя. Для смесителей, рабо­тающих «на передачу», понижать их сопротивление вы­годно, так как возрастает отдаваемая мощность модули­рованного ВЧ сигнала.

Рис. 28. Смесители на полевых транзисторах:

а — однотактный; б — балансный

ного сигнала на обратную к каналу транзистора в момен­ты его отпирания будет приложено отрицательное напря­жение, такое же напряжение будет и на выходе. При не­точном совпадении частот fc и fr на выходе выделится сигнал биений, поступающий через ФНЧ в УНЧ. В сме­сителе хорошо работают транзисторы КП301, КП302, КПЗОЗ, КП305. Желательно выбрать тип транзистора с напряжением отсечки, близким к нулю. В противном случае правый по схеме вывод резистора R1 следует под­ключить к источнику смещения с напряжением, пример­но равным напряжению отсечки.

К достоинствам смесителя относится очень малая мощность, потребляемая от гетеродина, поэтому послед­ний практически не нагружается. В то же время мощ­ность входного (модулируемого) сигнала может дости­гать десятков милливатт. Шумы смесителя малы, по­скольку через канал транзистора протекает лишь очень слабый ток сигнала. При этом полевые транзисторы шу­мят немногим больше обычного активного резистора с со­противлением, равным усредненному сопротивлению ка­нала. Развязка входных и гетеродинных цепей определя­ется емкостью затвор-сток транзистора. Развязка неве­лика, но значительно увеличивается в балансной схеме (рис. 28, б). Здесь паразитные емкости и симметричная катушка связи L2 образуют для гетеродинного напряже­ния сбалансированный мост. Балансный смеситель хоро­шо работает и модулятором при амплитуде НЧ напря­жения до 1 В, а для некоторых типов транзисторов и бо­лее [4]. Для точной балансировки модулятора целесооб­разно разделить цепи смещения транзисторов VI и V2 и подобрать-смещение каждого транзистора индивидуаль­но по максимальным коэффициенту передачи и подавле­нию несущей. ВЧ напряжение на затворах надо выби­рать не менее нескольких вольт. К недостаткам баланс­ного смесителя относится наличие симметрирующего НЧ трансформатора Т1 и работа гетеродина на частоте, близ­кой к частоте сигнала.

Рис. 29. Смеситель на встречноуправляемых поле­вых транзисторах Попытки совместить достоинства смесителей на встречно-параллельных диодах и полевых транзисторах привели к разработке нового типа смесителя (рис. 29) [5]. Он содержит два полевых транзистора, каналы ко­торых соединены параллельно и включены в цепь сиг­нала. На затворы транзисторов подано противофазное напряжение гетеродина с симметричной вторичной обмотки ВЧ трансформатора TJ. Этот смеситель не тре­бует симметрирующего НЧ трансформатора, а частота гетеродина устанавливается вдвое ниже частоты сигна­ла. Развязка входных и гетеродинных цепей весьма зна­чительна (более 60...70 дБ), во-первых, благодаря тому, что паразитные емкости затвор-сток транзисторов вклю­чены в диагонали сбалансированного моста, и, во-вто­рых, за счет селективных свойств входного контура, на­строенного на частоту, вдвое отличающуюся от частоты гетеродина.

Работу смесителя поясняет рис. 30. На верхнем гра­фике показано напряжение гетеродина на затворе тран­зистора VI, на среднем — V2. Когда напряжение на за­творе превосходит напряжение отсечки Uотс, проводи­мость канала возрастает (уменьшается его сопротивле­ние). Поскольку напряжения на затворах противофаз-ны, проводимость G параллельно включенных каналов возрастает дважды за период гетеродинного напряжения, как показано на нижнем графике. В результате цепь сиг­нала замыкается дважды за период и происходит пре­образование вида F = fc — 2fr.

www.birmaga.ru

Схемотехника - УКВ аппаратура_смесители_2 2ZV.ru

АЗБУКА УКВ АППАРАТУРЫ

Часть 1. Блоки УКВ аппаратов

Статья 4. Смесители высоких частот.

Смесители на диодах.

Балансные смесители.

При конструировании приемников со смесителями на диодах следует принимать во внимание, что сигнал ПЧ получается по уровню меньше входного сигнала на величину потерь в смесителе (на 6—10 дБ). Однако

смесители на диодах зачастую смогут обеспечить наименьший уровень шумов. Поэтому к выбору схемы смесителя следует походить с большой осторожностью.

 Известно, что параметры радиоприемника во многом зависят от смесителя. Смеситель должен обладать высоким коэффициент передачи, малым уровенем шума (для повышения реальной чувствительности) и хорошо подавлять мешающие AM сигналы, т.е. не детектировать их (для повышения помехоустойчивости). Этим критериям соответствуют широко известные смесители, сделанные по балансным и кольцевым схемам, которые не детектируют ни напряжение сигнала, ни напряжение гетеродина.

На рис. 4.7 показана схема простого балансного смесителя, а на рис. 4.8 показана схема кольцевого смесителя. Обе схемы выполнены на диодах.

В обоих смесителях (рис. 4.7 и рис. 4.8) использованы симметрирующие трансформаторы Тр1 и Тр2, намотанные на кольцевых ферритовых сердечниках жгутом, сложеннымиз трех проводов, скрученных вместе.

На рис. 4.9 показана конструкция такого трансформатора.

Концы проводов в начале жгута помечены как н1, н2 и нЗ. Концы проводов в конце жгута помечены как к1, к2 и кЗ. Обмотка, состоящая из провода 1, служит для входа сигнала, конец провода 2 соединяется с началом провода 3 - это соединение является средней точкой вторичной обмотки трансформатора и либо соединяется с землей, либо от этой точки берётся сигнал для подачи его на УПЧ.

 Трансформатор наматывается на кольце из высокочастотного феррита. Диаметр кольца может быть 4... 10 мм, магнитная проницаемость 20...1000. При этом, чем выше частота используемого сигнала, тем меньшей

должна быть магнитная проницаемость феррита. Кольца с большой магнитной проницаемости применяются для НЧ диапазонов. На ВЧ диапазонах достаточно 5... 15 витков.

 В большинстве случаев первичную обмотку можно настроить в резонанс, подключив параллельно ей конденсатор емкостью  40...500 пФ (подбирается при настройке). Число витков первичной обмотки зависит от сопротивления цепей, подключенных к смесителю.

 Зачастую вместо первичной обмотки трансформатора используется контурная катушка последнего каскада УВЧ или гетеродина, на которую, поверх существующей обмотки, наматывается жгутик из двух скрученных вместе проводов, которые соединяются между собой также, как и вторичная обмотка трансформатора Тр1 или Тр2. Витки, намотанные жгутиком, должны располагаться возле заземленного конца контурной катушки.

 Для достижения максимальной чувствительности, при настройке смесителя нужно подобрать напряжение гетеродина. Недостаточное напряжение уменьшает коэффициент передачи, а излишнее увеличивает шум самого смесителя. В обоих случаях чувствительность падает. Оптимальное напряжение лежит в пределах от долей вольта до 1... 1,5 В (амплитудное значение).

Смесители на встречно-параллельных диодах.

Бывает так, что не удается сделать гетеродин, генерирующий сигнал на очень высокой частоте. Тогда можно использовать схемы смесителей, которые могут работать на половинной частоте гетеродина. Одна из

таких схем уже описывалась выше. Это была схема на полевых транзисторах. На диодах тоже можно создать подобный смеситель.

 На рис. 4.10 изображена схема такого смесителя, работающего с половинной частотой гетеродина.

Встречно - параллельным называется такое включение двух диодов, когда они соединены параллельно друг Другу, но по току располагаются как бы навстречу друг другу.

 В схеме на рис. 4.10 к встречно-параллельным диодам подводится одновременно напряжение сигнала от входного контура L1C1 и напряжение гетеродина через катушку связи L3. Последнее значительно больше

напряжения сигнала, и для нормальной работы смесителя на кремниевых диодах должно быть 0,6...0,7 В (амплитудное значение).

 Частота гетеродина выбирается вдвое ниже требуемой, с учетом промежуточной частоты (в схеме прямого преобразования, вдвое ниже частоты входного сигнала). В этих условиях один из диодов открывается на пиках положительных полуволн сигнала гетеродина, а другой - на пиках отрицательных. В результате сопротивление параллельно включенных диодов уменьшается дважды за период гетеродинного напряжения.

 Главным достоинством описанного смесителя является то, что в цепи нагрузки отсутствует постоянный ток, т.е. смеситель не детектирует ни сигнал, ни напряжение гетеродина. Здесь необходимо отметить, что

для нормальной работы смесителя совсем не требуется замыкать цепь его нагрузки по постоянному току - на входе УПЧ можно установить разделительный конденсатор. Напротив, это даже улучшает работу смеси-

теля из-за некоторой «самобалансировки» отличающихся по параметрам диодов. Поскольку сигналы смесителем не детектируются, ослабляются и помехи от внедиапазонных станций.

 Помехоустойчивость смесителя приемника прямого преобразования характеризуют величиной подавления AM.

 Подавление AM в балансных и кольцевых смесителях обычно не превосходит 60...65 дБ. Для смесителя на встречно-параллельных диодах оно составляет 70...80 дБ. Настройка гетеродина на более низкую частоту позволяет улучшить стабильность частоты и значительно уменьшить наводки гетеродина на входные цепи смесителя. В подавлении наводок теперь участвуют и входные контура, поскольку частота их настройки намного (в два раза!) отличается от частоты гетеродина. Подобные наводки вредны по следующим причинам: напряжение наводки синхронно детектируется смесителем и возникающее на выходе постоянное напряжение разбалансирует смеситель Если же сигнал гетеродина излучается антенной или проводами питания в окружающее пространство, то помимо помех другим приемникам он может промодулироваться фоном переменного тока на плохих контактах электропроводки, окисленных контактах металлических конструкций, диодах выпрямителей и тд. Возвращаясь в приемник, такой сигнал вызывает трудно устранимый фон пере-

менного тока, исчезающий при отключении антенны. Поэтому для хорошей работы любого приемника крайне важно добиться малого излучения сигнала гетеродина. Со смесителем на встречно-параллельных дио-

дах, благодаря пониженной частоте гетеродина, излучение его сигнала получается на 30...60 дБ ниже, чем с обычными смесителями, и описанные неприятные эффекты практически полностью устраняются.

 В смесителе по схеме рис. 4.10 лучше всего использовать кремниевые диоды с пороговым напряжением около 0,5 В - они дают несколько большую помехоустойчивость, чем германиевые. В любом случае требуется

подбор оптимального напряжения гетеродина по максимуму коэффициента передачи.

Дальнейшее улучшение развязки входных гетеродинных цепей, а также уменьшение потерь мощности сигнала в цепях связи с гетеродином достигается в балансной схеме смесителя на встречно-параллельных дио-

дах с автоматическим смещением, показанной на рис. 4.11

 Две пары диодов и симметрично расположенные две катушки L3 и L4, намотанные на контурной катушке L2, настроенной на частоту гетеродина, образуют сбалансированный мост, не позволяющий попадать сигналу

гетеродина ни во входные цепи, ни в ФПЧ. Цепочка R1C2C3, общая для двух пар диодов, создает начальное смещение, пропорциональное напряжению гетеродина. Последнее может изменяться от 0,7 до 4 В без заметного влияния на параметры смесителя. Подавление AM сигналов этим смесителем более 80 дБ, а развязка входных и гетеродинных цепей более 60 дБ.

 Катушку входного и гетеродинного контуров для данных смесителей можно намотать на каркасах диаметром 5...6 мм проводом ПЭЛ или ПЭЛШО 0,15 0,25. В каркасы завинчиваются подстроечные сердечники СЦП-4.

Количество витков этих и других катушек, а также емкости подключенных параллельно катушкам конденсаторов, можно рассчитать используя программу 1NDUKTIW, которая находится на сайте автора, по адресу:

http://r3xb-tga.narod.ru/.

 Оптимальное нагрузочное сопротивление для смесителей, работающих в радиоприемнике, составляет несколько килоом. Такого же порядка получается и входное сопротивление для ВЧ сигнала. Попытки уменьшить это сопротивление к успеху не приводят, поскольку при низком сопротивлении смесителя возрастает мощность, потребляемая от гетеродина, а это увеличивает шум смесителя.

 Для получения большей информации о работе смесителей на встречно - параллельных диодах постарайтесь найти замечательную книгу В. Т. Полякова «Трансиверы прямого преобразования».

Смеситель на СВЧ диоде.

С давних времен и до сего времени на диапазоне волн сантиметровой длины принято использовать диодные смесители, выполненные на специальных СВЧ (Сверх Высоко Частотных) смесительных диодах, например, типа ДК-С или ДК-И. Как показала практика, в таких схемах на более низких частотах можно использовать и другие высокочастотные диоды, например, ГД507, а также некоторые виды переключательных туннельных диодов.

На рис. 4.12 приведена схема, в которой используется смеситель на СВЧ диоде Д408.

Эта схема использовалась мною в одной из конструкций конвертера на диапазон 435 МГц. Подобного типа смесители часто встречаются в различных описаниях любительской УКВ аппаратуры.

 Одним из основных элементов схемы является высокодобротный контур L1C1, к которому одновременно подается сигнал от УВЧ и от гетеродина (через 12). Контур настраивается в резонанс с сигналом от УВЧ.

При наладке устанавливается определенная величина тока через смесительный диод VD1. Измерительный миллиамперметр следует подключить к точке КТ1 и удалить перемычку А1. Миллиамперметр окажется подключенным параллельно резистору R2. величина которого много больше внутреннего сопротивления измерительного прибора, поэтому током через R2 можно пренебречь. Приближая или удаляя L2 от L.1,

устанавливаем величину тока через диод в пределах 0,4...0,6 мА. Принято считать, что при такой величине тока диодный смеситель обладает наименьшими шумами. После проведения измерений следует восстановить

перемычку А1.

 Контур L3C2C3 настраивается на величину ПЧ. Транзистор VT1 является первым усилителем сигнала ПЧ.

Смесители на специальных смесительных СВЧ диодах работают превосходно и почти не шумят.

Смесители на микросхемах.

Широкое внедрение микросхем в радиоустройства позволило существенно улучшить их параметры, уменьшить габариты, упростить монтаж. Особенно удобны универсальные микросхемы, которые можно использо-

вать в самых различных узлах радиоаппаратуры. К ним относятся, например, операционные усилители (ОУ) широкого применения, с успехом работающие в низкочастотной аппаратуре и устройствах автоматики.

 Имеется большая серия микросхем К174, предназначенных для работы в бытовой радиотехнике и которые с успехом применяются в радиолюбительской практике.

Микросхема К174ПС4

Микросхема работает в диапазоне до 1000 МГц как преобразователь частоты. Предназначена для работы в качестве преобразователя частоты, модулятора, демодулятора, усилителя. Можно ее использовать в самых

различных любительских конструкциях, в том числе и системах связи радиолюбительских ИСЗ. Основные параметры К174ПС4 следующие:

1. Напряжение питания............... 5...9 В;

2. Ток потребления.................... 12 мА;

3. Крутизна преобразования ..... 5 мА/В;

4. Ослабление входного и опорного сигналов

не менее 20 дБ,

5. Коэффициент шума ............... 12 дБ.

Одно из применений этой МС - в блоках селекторов каналов телевизионных приемников дециметрового диапазона. Преимуществом смесителя на этой МС перед смесителями на дискретных транзисторах является отсутствие или резкое ослабление в спектре выходного сигнала составляющих с частотами гетеродина и сигнала и, что особенно важно, хорошая развязка между цепью гетеродина и входом. Просачивание напряжения гетеродина на вход приемника составляет минус 40...50 дБ от напряжения гетеродина.

На рис. 4.13 показана схема использования МС К174ПС4 в качестве смесителя и УВЧ.

Микросхема К174ПС1.

Микросхема К174ПС1 отличается от описанной выше только тем, что может работать только на более низких частотах, однако приобрести её гораздо проще. К174ПС1 обладает большой универсальностью и может

работать в широком диапазоне частот. Ее можно использовать не только в низкочастотной радиоаппаратуре, но и в радиовещательных и телевизионных устройствах. На этой микросхеме можно создавать схемы усилителей, гетеродинов, смесителей ВЧ и многое другое.

 МС представляет собой балансный смеситель, обладающий следующими основными техническими характеристиками.

1. Крутизна преобразования, мА/В, не менее .. 4,5;

2. Коэффициент шума, дБ, не более.... 8;

3. Верхняя частота входного сигнала, МГц,

не менее ... 200;

4. Напряжение питания, В............. 9±10%;

Потребляемый ток, мА, не более..... 2,5;

5. Предельные допустимые напряжения питания, В, при токе нагрузки:

2,5 мА, не менее................................ 4,5;

4,5 мА, не более........................... 15;

6. Масса в корпусе 201.14-1, г, не более,.... 1,5.

На рис. 4.14 показана схема устройства, где на МС К174ПС1 собран смесительный каскад и гетеродин. На вход устройства через С1 поступает сигнал от УВЧ. Контур L2C8 принадлежит гетеродину, а контур L1С9

настроен на промежуточную частоту.

 Гетеродин может перестраиваться по частоте управляющим напряжением, подаваемым на варикап VD1.

Для желающих познакомиться с внутренним устройством МС К174ПС1 на рис. 4.15 приведена электрическая принципиальная схема этой МС.

  Можно предположить, что МС К174ПС4 имеет такое же внутреннее устройство, но в ней применены более высокочастотные транзисторы.

Тяпичев Г.А.

Продолжение следует. . .

2zv.ru

Схемотехника - УКВ аппаратура_смесители_2 - Трансиверы и радиостанции - Радиосвязь

АЗБУКА УКВ АППАРАТУРЫ

Часть 1. Блоки УКВ аппаратов

Статья 4. Смесители высоких частот.

Смесители на диодах.

Балансные смесители.

При конструировании приемников со смесителями на диодах следует принимать во внимание, что сигнал ПЧ получается по уровню меньше входного сигнала на величину потерь в смесителе (на 6—10 дБ). Однако

смесители на диодах зачастую смогут обеспечить наименьший уровень шумов. Поэтому к выбору схемы смесителя следует походить с большой осторожностью.

 Известно, что параметры радиоприемника во многом зависят от смесителя. Смеситель должен обладать высоким коэффициент передачи, малым уровенем шума (для повышения реальной чувствительности) и хорошо подавлять мешающие AM сигналы, т.е. не детектировать их (для повышения помехоустойчивости). Этим критериям соответствуют широко известные смесители, сделанные по балансным и кольцевым схемам, которые не детектируют ни напряжение сигнала, ни напряжение гетеродина.

На рис. 4.7 показана схема простого балансного смесителя, а на рис. 4.8 показана схема кольцевого смесителя. Обе схемы выполнены на диодах.

В обоих смесителях (рис. 4.7 и рис. 4.8) использованы симметрирующие трансформаторы Тр1 и Тр2, намотанные на кольцевых ферритовых сердечниках жгутом, сложеннымиз трех проводов, скрученных вместе.

На рис. 4.9 показана конструкция такого трансформатора.

Концы проводов в начале жгута помечены как н1, н2 и нЗ. Концы проводов в конце жгута помечены как к1, к2 и кЗ. Обмотка, состоящая из провода 1, служит для входа сигнала, конец провода 2 соединяется с началом провода 3 - это соединение является средней точкой вторичной обмотки трансформатора и либо соединяется с землей, либо от этой точки берётся сигнал для подачи его на УПЧ.

 Трансформатор наматывается на кольце из высокочастотного феррита. Диаметр кольца может быть 4... 10 мм, магнитная проницаемость 20...1000. При этом, чем выше частота используемого сигнала, тем меньшей

должна быть магнитная проницаемость феррита. Кольца с большой магнитной проницаемости применяются для НЧ диапазонов. На ВЧ диапазонах достаточно 5... 15 витков.

 В большинстве случаев первичную обмотку можно настроить в резонанс, подключив параллельно ей конденсатор емкостью  40...500 пФ (подбирается при настройке). Число витков первичной обмотки зависит от сопротивления цепей, подключенных к смесителю.

 Зачастую вместо первичной обмотки трансформатора используется контурная катушка последнего каскада УВЧ или гетеродина, на которую, поверх существующей обмотки, наматывается жгутик из двух скрученных вместе проводов, которые соединяются между собой также, как и вторичная обмотка трансформатора Тр1 или Тр2. Витки, намотанные жгутиком, должны располагаться возле заземленного конца контурной катушки.

 Для достижения максимальной чувствительности, при настройке смесителя нужно подобрать напряжение гетеродина. Недостаточное напряжение уменьшает коэффициент передачи, а излишнее увеличивает шум самого смесителя. В обоих случаях чувствительность падает. Оптимальное напряжение лежит в пределах от долей вольта до 1... 1,5 В (амплитудное значение).

Смесители на встречно-параллельных диодах.

Бывает так, что не удается сделать гетеродин, генерирующий сигнал на очень высокой частоте. Тогда можно использовать схемы смесителей, которые могут работать на половинной частоте гетеродина. Одна из

таких схем уже описывалась выше. Это была схема на полевых транзисторах. На диодах тоже можно создать подобный смеситель.

 На рис. 4.10 изображена схема такого смесителя, работающего с половинной частотой гетеродина.

Встречно - параллельным называется такое включение двух диодов, когда они соединены параллельно друг Другу, но по току располагаются как бы навстречу друг другу.

 В схеме на рис. 4.10 к встречно-параллельным диодам подводится одновременно напряжение сигнала от входного контура L1C1 и напряжение гетеродина через катушку связи L3. Последнее значительно больше

напряжения сигнала, и для нормальной работы смесителя на кремниевых диодах должно быть 0,6...0,7 В (амплитудное значение).

 Частота гетеродина выбирается вдвое ниже требуемой, с учетом промежуточной частоты (в схеме прямого преобразования, вдвое ниже частоты входного сигнала). В этих условиях один из диодов открывается на пиках положительных полуволн сигнала гетеродина, а другой - на пиках отрицательных. В результате сопротивление параллельно включенных диодов уменьшается дважды за период гетеродинного напряжения.

 Главным достоинством описанного смесителя является то, что в цепи нагрузки отсутствует постоянный ток, т.е. смеситель не детектирует ни сигнал, ни напряжение гетеродина. Здесь необходимо отметить, что

для нормальной работы смесителя совсем не требуется замыкать цепь его нагрузки по постоянному току - на входе УПЧ можно установить разделительный конденсатор. Напротив, это даже улучшает работу смеси-

теля из-за некоторой «самобалансировки» отличающихся по параметрам диодов. Поскольку сигналы смесителем не детектируются, ослабляются и помехи от внедиапазонных станций.

 Помехоустойчивость смесителя приемника прямого преобразования характеризуют величиной подавления AM.

 Подавление AM в балансных и кольцевых смесителях обычно не превосходит 60...65 дБ. Для смесителя на встречно-параллельных диодах оно составляет 70...80 дБ. Настройка гетеродина на более низкую частоту позволяет улучшить стабильность частоты и значительно уменьшить наводки гетеродина на входные цепи смесителя. В подавлении наводок теперь участвуют и входные контура, поскольку частота их настройки намного (в два раза!) отличается от частоты гетеродина. Подобные наводки вредны по следующим причинам: напряжение наводки синхронно детектируется смесителем и возникающее на выходе постоянное напряжение разбалансирует смеситель Если же сигнал гетеродина излучается антенной или проводами питания в окружающее пространство, то помимо помех другим приемникам он может промодулироваться фоном переменного тока на плохих контактах электропроводки, окисленных контактах металлических конструкций, диодах выпрямителей и тд. Возвращаясь в приемник, такой сигнал вызывает трудно устранимый фон пере-

менного тока, исчезающий при отключении антенны. Поэтому для хорошей работы любого приемника крайне важно добиться малого излучения сигнала гетеродина. Со смесителем на встречно-параллельных дио-

дах, благодаря пониженной частоте гетеродина, излучение его сигнала получается на 30...60 дБ ниже, чем с обычными смесителями, и описанные неприятные эффекты практически полностью устраняются.

 В смесителе по схеме рис. 4.10 лучше всего использовать кремниевые диоды с пороговым напряжением около 0,5 В - они дают несколько большую помехоустойчивость, чем германиевые. В любом случае требуется

подбор оптимального напряжения гетеродина по максимуму коэффициента передачи.

Дальнейшее улучшение развязки входных гетеродинных цепей, а также уменьшение потерь мощности сигнала в цепях связи с гетеродином достигается в балансной схеме смесителя на встречно-параллельных дио-

дах с автоматическим смещением, показанной на рис. 4.11

 Две пары диодов и симметрично расположенные две катушки L3 и L4, намотанные на контурной катушке L2, настроенной на частоту гетеродина, образуют сбалансированный мост, не позволяющий попадать сигналу

гетеродина ни во входные цепи, ни в ФПЧ. Цепочка R1C2C3, общая для двух пар диодов, создает начальное смещение, пропорциональное напряжению гетеродина. Последнее может изменяться от 0,7 до 4 В без заметного влияния на параметры смесителя. Подавление AM сигналов этим смесителем более 80 дБ, а развязка входных и гетеродинных цепей более 60 дБ.

 Катушку входного и гетеродинного контуров для данных смесителей можно намотать на каркасах диаметром 5...6 мм проводом ПЭЛ или ПЭЛШО 0,15 0,25. В каркасы завинчиваются подстроечные сердечники СЦП-4.

Количество витков этих и других катушек, а также емкости подключенных параллельно катушкам конденсаторов, можно рассчитать используя программу 1NDUKTIW, которая находится на сайте автора, по адресу:

http://r3xb-tga.narod.ru/.

 Оптимальное нагрузочное сопротивление для смесителей, работающих в радиоприемнике, составляет несколько килоом. Такого же порядка получается и входное сопротивление для ВЧ сигнала. Попытки уменьшить это сопротивление к успеху не приводят, поскольку при низком сопротивлении смесителя возрастает мощность, потребляемая от гетеродина, а это увеличивает шум смесителя.

 Для получения большей информации о работе смесителей на встречно - параллельных диодах постарайтесь найти замечательную книгу В. Т. Полякова «Трансиверы прямого преобразования».

Смеситель на СВЧ диоде.

С давних времен и до сего времени на диапазоне волн сантиметровой длины принято использовать диодные смесители, выполненные на специальных СВЧ (Сверх Высоко Частотных) смесительных диодах, например, типа ДК-С или ДК-И. Как показала практика, в таких схемах на более низких частотах можно использовать и другие высокочастотные диоды, например, ГД507, а также некоторые виды переключательных туннельных диодов.

На рис. 4.12 приведена схема, в которой используется смеситель на СВЧ диоде Д408.

Эта схема использовалась мною в одной из конструкций конвертера на диапазон 435 МГц. Подобного типа смесители часто встречаются в различных описаниях любительской УКВ аппаратуры.

 Одним из основных элементов схемы является высокодобротный контур L1C1, к которому одновременно подается сигнал от УВЧ и от гетеродина (через 12). Контур настраивается в резонанс с сигналом от УВЧ.

При наладке устанавливается определенная величина тока через смесительный диод VD1. Измерительный миллиамперметр следует подключить к точке КТ1 и удалить перемычку А1. Миллиамперметр окажется подключенным параллельно резистору R2. величина которого много больше внутреннего сопротивления измерительного прибора, поэтому током через R2 можно пренебречь. Приближая или удаляя L2 от L.1,

устанавливаем величину тока через диод в пределах 0,4...0,6 мА. Принято считать, что при такой величине тока диодный смеситель обладает наименьшими шумами. После проведения измерений следует восстановить

перемычку А1.

 Контур L3C2C3 настраивается на величину ПЧ. Транзистор VT1 является первым усилителем сигнала ПЧ.

Смесители на специальных смесительных СВЧ диодах работают превосходно и почти не шумят.

Смесители на микросхемах.

Широкое внедрение микросхем в радиоустройства позволило существенно улучшить их параметры, уменьшить габариты, упростить монтаж. Особенно удобны универсальные микросхемы, которые можно использо-

вать в самых различных узлах радиоаппаратуры. К ним относятся, например, операционные усилители (ОУ) широкого применения, с успехом работающие в низкочастотной аппаратуре и устройствах автоматики.

 Имеется большая серия микросхем К174, предназначенных для работы в бытовой радиотехнике и которые с успехом применяются в радиолюбительской практике.

Микросхема К174ПС4

Микросхема работает в диапазоне до 1000 МГц как преобразователь частоты. Предназначена для работы в качестве преобразователя частоты, модулятора, демодулятора, усилителя. Можно ее использовать в самых

различных любительских конструкциях, в том числе и системах связи радиолюбительских ИСЗ. Основные параметры К174ПС4 следующие:

1. Напряжение питания............... 5...9 В;

2. Ток потребления.................... 12 мА;

3. Крутизна преобразования ..... 5 мА/В;

4. Ослабление входного и опорного сигналов

не менее 20 дБ,

5. Коэффициент шума ............... 12 дБ.

Одно из применений этой МС - в блоках селекторов каналов телевизионных приемников дециметрового диапазона. Преимуществом смесителя на этой МС перед смесителями на дискретных транзисторах является отсутствие или резкое ослабление в спектре выходного сигнала составляющих с частотами гетеродина и сигнала и, что особенно важно, хорошая развязка между цепью гетеродина и входом. Просачивание напряжения гетеродина на вход приемника составляет минус 40...50 дБ от напряжения гетеродина.

На рис. 4.13 показана схема использования МС К174ПС4 в качестве смесителя и УВЧ.

Микросхема К174ПС1.

Микросхема К174ПС1 отличается от описанной выше только тем, что может работать только на более низких частотах, однако приобрести её гораздо проще. К174ПС1 обладает большой универсальностью и может

работать в широком диапазоне частот. Ее можно использовать не только в низкочастотной радиоаппаратуре, но и в радиовещательных и телевизионных устройствах. На этой микросхеме можно создавать схемы усилителей, гетеродинов, смесителей ВЧ и многое другое.

 МС представляет собой балансный смеситель, обладающий следующими основными техническими характеристиками.

1. Крутизна преобразования, мА/В, не менее .. 4,5;

2. Коэффициент шума, дБ, не более.... 8;

3. Верхняя частота входного сигнала, МГц,

не менее ... 200;

4. Напряжение питания, В............. 9±10%;

Потребляемый ток, мА, не более..... 2,5;

5. Предельные допустимые напряжения питания, В, при токе нагрузки:

2,5 мА, не менее................................ 4,5;

4,5 мА, не более........................... 15;

6. Масса в корпусе 201.14-1, г, не более,.... 1,5.

На рис. 4.14 показана схема устройства, где на МС К174ПС1 собран смесительный каскад и гетеродин. На вход устройства через С1 поступает сигнал от УВЧ. Контур L2C8 принадлежит гетеродину, а контур L1С9

настроен на промежуточную частоту.

 Гетеродин может перестраиваться по частоте управляющим напряжением, подаваемым на варикап VD1.

Для желающих познакомиться с внутренним устройством МС К174ПС1 на рис. 4.15 приведена электрическая принципиальная схема этой МС.

  Можно предположить, что МС К174ПС4 имеет такое же внутреннее устройство, но в ней применены более высокочастотные транзисторы.

Тяпичев Г.А.

Продолжение следует. . .

cxema.my1.ru

Смотрите также

• 
  Смеситель с высоким усилием сдвига
• 
  Картридж для смесителя окпд 2
• 
  Окпд 2 картридж для смесителя
• 
  Как на смеситель одеть шланг
• 
  Смеситель для кухни esko k3
• 
  Смеситель cezares retro ls2 02
• 
  Высота смесителя для гигиенического душа
• 
  Смеситель валтек для теплого пола
• 
  Смеситель с душевой лейкой настенный
• 
  Смеситель теплого пола своими руками
• 
  Накладки на смеситель в ванной