Введение
Гармонический смеситель и субармонический смеситель - это тип частотного смесителя, который представляет собой схему, которая меняет одну частоту сигнала на другую. Обычный смеситель имеет два входных сигнала и один выходный сигнал. Если два входных сигнала являются синусовыми волнами на частотах f1 и f2, то выходный сигнал состоит из частотных компонентов на сумме частот f1 + f2 и разности f1 - f2. Напротив, гармонические и субармонические смесители образуют суммарные и дифференциальные частоты при гармоническом кратном одном из входов. Выходный сигнал содержит частоты, такие как f1+kf2 и f1−kf2, где k - целое число.
Предыстория
Классический частотный смеситель - это мультипликатор. Умножение двух синусовых волн дает только сумму и разницу частот; входные частоты подавлены, и, теоретически, нет других гетеродиновых продуктов. На практике, множитель не идеален, и входные частоты и другие гетеродиновые продукты будут присутствовать. Фактический множитель не нужен. Важным требованием является нелинейность, и на микроволновых частотах легче использовать нелинейность, чем идеальный множитель. Расширение ряда Тейлора нелинейности покажет умножения, которые дают желаемые продукты более высокого порядка. Цели проектирования смесителей заключаются в выборе желаемых гетеродиновых продуктов и подавлении нежелательных. Диодные смесители. Перегруженные диодные мостовые смесители. Сигнал привода выглядит как странная гармоническая волна (в основном квадратная волна).
Гармонический смеситель
Один классический дизайн для гармонического смесителя использует шаговой восстановительный диод (SRD). Субгармонический вход смесителя сначала усиливается до уровня мощности, который может составлять около 1 ватт. Этот сигнал затем управляет схемой генератора импульсов с диодом восстановления шага, который превращает синусоидную волну в нечто, приближающееся к импульсному поезду. Полученная импульсная цепь имеет гармоники синусоидной волны входа, присутствующие на высокой частоте (например, 18 ГГц). Импульсный поезд может быть использован с диодным смесителем (также называемым сборщиком образцов). SRD обычно имеет очень высокое отношение частотного умножения и может использоваться в качестве основы приемника гребня, одновременно контролируя несколько гармонически связанных частот. Это лежит в основе многих простых "детекторов микроорганизмов", цель которых - обнаружить передачу на любой частоте, даже если она неизвестна заранее. (Это не то же самое, что приемник "реке", который является устройством корреляции.) Когда требуемая частота ниже, например, удваивается, утроится или четвертится, то схемы диодов Шотки более распространены. Угол проводимости может регулироваться путем изменения уровня привода или температуры, и определяет, какая часть кривой I/V используется, и, следовательно, относительную прочность различных гармонически связанных выходов. Если желательно получить четное множительное, то пара антипараллельных диодов подавит нечетный вклад локального осциллятора до уровня, при котором диоды могут быть идентичными и испытывать тот же источник импеданса. В отличие от обычного смесителя, существует достаточно четкий оптимальный уровень привода, выше которого увеличиваются потери преобразования. Гармонический смеситель может быть использован для избежания сложности генерации микроволнового локального осциллятора и является распространенным в качестве простого и надежного частотного расширителя для низкочастотного дизайна.
Использование
Субгармонические смесители (особая форма гармонического смесителя, в которой LO предоставляется на субмножественном частоте, которая должна быть смешана с входящим сигналом) часто используются в прямой цифровой или нулевой ИФ системе связи для устранения нежелательных эффектов самосмешивания LO, которое происходит во многих базовых частотных смесителях. Используется в частотных синтезаторах и сетевых анализаторах. Существует вариация субармонического смесителя, которая имеет две ступени переключения, используется для улучшения усиления смесителя в приемнике с прямым понижением. Первый этап переключения смешивает полученный радиочастотный сигнал с промежуточной частотой, которая составляет половину частоты полученного радиочастотного сигнала. Второй этап переключения смешивает промежуточную частоту с базовой полосой. При соединении двух ступеней переключения последовательно, ток повторно используется, а гармоническое содержание первой ступени подается во вторую ступени, тем самым улучшая усиление смесителя.