Kako pomnožiti RF signale brez množitelja: preklopni mešalnik

The Internet of Things by James Whittaker of Microsoft (Marec 2019).

Anonim

Kako pomnožiti RF signale brez množitelja: preklopni mešalnik


Ta članek uvaja pomembno tehniko, ki se uporablja za izvajanje mešanja frekvenc v sodobnih RF vezjih.

Mešalnik je temeljna sestavina pri načrtovanju RF vezij. RF mešalnik (v nasprotju z zvočnim mešalnikom) izvaja matematično množenje, katerega učinek je prevod frekvence. Mešalnik "downconversion" se nanaša na mešalnik, ki je vgrajen v RF sprejemnik in se uporablja za preusmeritev sprejetih signalov na osnovno pasovno ali vmesno frekvenco.

To je vse povsem enostavno, dokler ostanemo v matematičnem področju. Poglejte identitete trigona in natančno boste videli, kaj se zgodi, ko pomnožite dva sinusoida. Vendar se elektronika običajno izvaja prek vezij namesto s formulami, kar pomeni, da potrebujemo množilni krog. Natančneje, potrebujemo vezje, ki izvaja množenje pri visokih (morda izjemno visokih) frekvencah.

Analogni mešalnik

Možno je oblikovati vezje, ki sprejema dva analogna vhoda in proizvaja izhodni signal, ki ustreza proizvodu vhodov. Ti so zgrajeni okoli diode ali tranzistorjev in izkoriščajo multiplikativne odnose, ki so značilne za te naprave. Te naprave uporabljam kot "analogne" mešalne naprave, ki poudarjajo dejstvo, da množenje ne vključuje digitalnega preklopa.

Ta analogni pristop k mešanju je prijetno intuitiven. Na žalost sodobni RF sprejemniki pogosto sprejmejo daleč manj intuitiven digitalni / stikalni pristop kot sredstvo za zmanjšanje porabe energije. Analogni mešalniki niso nikakršni neuporabni in dioda temelji na različicah, ki so dragocene v zelo visokofrekvenčnih sistemih, kjer bi zmogljivost ogrozila neizogibne omejitve pasovne širine, ki jih razkrivajo BJT in FETs. Kljub temu pa se v današnjih RF sistemih pogosto uporabljajo digitalni mešalniki mešalnih ali mešalnih mešalnikov ali "preklopi" ali (v nekaterih izvedbah) "mešalniki, ki se trenutno komutirajo", zato je dobro razumeti, kaj so in kako delujejo .

Preklopni mešalnik

Prva konceptualna ovira, ki jo predstavlja stikalni mešalnik, je lokalni oscilator (LO) signal. To je kvadratni val (ali, če gre za sinusni val, mešalnik obravnava, kot da je kvadratni val). Kar se mene tiče, je to nepopustljivo. V svoji viziji sveta je RF apogee analognih elektronskih sinusoidov povsod, kjer izgledate, dobronamerni matematični odnosi … celo digitalni podatki se prenašajo z uporabo analognih valovnih oblik. Ko sprejmete dejstvo, da ta preklopna mešalna posoda omogoča pretresljiv digitalni signal v gladko spreminjajočem se svetu RF, se morate soočiti s tem, da je vklop / izklop preklopno sredstvo večkratnik.

Naslednji diagram predstavlja najosnovnejšo manifestacijo mešalnega stikala z nizko konverzijo.

Na tej točki se verjetno sprašujete, zakaj bi želeli prekiniti razmnoževanje z vsemi temi harmoničnimi komponentami, vendar se lahko s filtriranjem zatakne harmonična energija in se izkaže, da so v mnogih primerih harmoniki manj problematićni od pomanjkljivosti, ki jih predstavljajo rešitev, ki temelji na analognem mešalniku.

Ali to res deluje?

Poglejmo si primer. Tukaj je vezje LTspice: