直交逆波ミキサー。スキーム、説明

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直交逆波ミキサー。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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無線機器を設計する実際の多くのケースでは、出力で XNUMX つの直交信号を提供する周波数コンバータが必要になります。これらは、通信用の単側波帯信号調整器、同期プライミングデバイス (ダイレクトコンバージョン受信機)、およびデジタル処理装置で広く使用されています。この出版物の著者は、直交ミキサーを簡単に構築する別の方法を提供しています。

無線信号を完全に説明するには、そのパラメータのうち 1 つ、電流振幅 A と電流位相 Ψ を設定する必要があります。複素平面上では、信号は角度 Ψ だけ回転されたベクトル A で表されます (図 XNUMX)。

逆波直交ミキサー

しかし、このような異質なパラメータを電気量の形で実際に表現することは、非常に不便です。実軸 I = A cosΨ および虚軸 Q = A sinΨ への信号ベクトルの投影を使用する方がはるかに優れています。これらのパラメータは均一であり、ゼロ周波数に変換された場合の DC 電圧 (ただし変調により変化) 電流、または Ψ = ωt + φ の場合の AC 電圧によって表示されます。既知の I と Q から、常に A と Ψ を見つけることができます: A2 = I2 + Q2、Ψ = arctg(Q/l)。海外の文献で受け入れられている信号の指定: I - 同相、Q - 直角位相。直交コンバータを構築するための従来の技術では、ミキサーにヘテロダイン電圧を供給する回路に高周波（HF）移相器を設置して使用します（図2a）。ミキサーの出力では、差動周波数信号が形成され、信号の位相は周波数と同じ方法で変換されるため、これらの信号には相対的な位相シフト π/2 が生じます。たとえば、可逆単側波帯コンバータでは、割り当てられた側波帯を維持するために、信号回路に高周波コンバータが設置されることがあります（図2b）。

逆波直交ミキサー

図による高周波移相器。ただし、局部発振器の周波数を 2 で分周すると同時にデジタルマイクロ回路で実行すると便利ですが、デジタル移相器の周波数範囲は数十メガヘルツに制限されます。高周波では実装や他の回路素子の寄生インダクタンスや寄生容量の影響が強くなり始めるため、ディスクリートLCR素子で作られる移相器の範囲はそれほど広くありません。いずれの場合でも、調整要素なしでは個別の要素に対して移相器を実行することはできません。

高周波への移行における一般的な傾向は、分布パラメータを持つ回路、特に長い線路の使用です。 RF位相シフタは電気長a/4の線路でも実行できます。実際には、図に示すように、わずか λ / 8 の線路を使用して、入力と局部発振器からの RF 信号を相互に向ける方が便利です。 3.

逆波直交ミキサー

ミキサーの入力における信号の相対位相シフトは、ちょうど π/2 になります。それは必須です。しかし同時に、信号と局部発振器の両方が同じ入力に供給されるミキサーも必要です。従来のバランスミキサーはここには適していません。しかし、20 年以上前に著者が提案した逆並列ダイオードのミキサーが最適です。その中で、局部発振器の周波数は信号周波数の半分であり、変換は法則F \u2d 2fl、-fcまたはF \u16d Ic - XNUMXflに従って行われます。局部発振器の周波数における線路の長さはわずか λ/XNUMX ですが、局部発振器の位相と周波数は変換中に XNUMX 倍になるため、ミキサーの出力では直角位相信号が依然として形成されます。

直交逆伝播波ミキサーの実際の実装では、ライン内で進行波モードを使用することをお勧めします (必須ではありません)。この目的を達成するには、信号源の出力インピーダンスを並列接続したミキサーの入力インピーダンスが、線路の特性インピーダンスと等しくなければなりません。入力および出力容量は、インダクタを並列に接続するか、その他の方法で接続することによって補償する必要があります。線路は、同軸ケーブルの形、印刷されたマイクロストリップ線路の形、または集中素子上に作成できます。

ミキサーの実際の実装例を図に示します。図４は、周波数４６ＭＨｚにおける実験用ヘテロダイン受信機の入力部の実際の図を示す。入力回路は素子 L4C46 によって形成され、UFC は電界効果トランジスタ VT1 上のソースフォロワ回路に従って組み立てられます。トランジスタ VT1 上の局部発振器のバッファ段は、まったく同じ方式に従って作成されます。受信機の局部発振器は、周波数 1 MHz の水晶共振器を使用したバイポーラトランジスタ VT3 上の容量性 2 トン回路の方式に従って作成されます。同調抵抗 R23 は局部発振器の電源回路に設置されており、最大の伝達係数を得るためにミキサーダイオード上の局部発振器信号のレベルを選択できます。

逆波直交ミキサー

分離容量 C3 と C8 を介して、RF 信号はダイオード VD1 ～ VD4 に接続されたミキサーを備えた線路の端に供給されます。周波数が高すぎないため、線路自体は集中素子上のローパスフィルターの U 字型リンクの形で作成されます。

L2C9C10。リンクのカットオフ周波数は信号の周波数よりもはるかに高いため、RF 信号の減衰ではなく、位相シフトのみが発生します。ソースフォロアの出力容量とミキサの入力容量は、トリマコンデンサ C9 および C10 によるリンクの容量の対応する調整を設定する際に考慮されます。コンデンサ C11 および C12 は、ミキサー出力の高周波成分をフィルターで除去し、オーディオ帯域幅を制限します。

コイル L1 には 7 ターンの PEL 0,5 ワイヤが含まれており、マグネタイトトリマーを使用して直径 5 mm のフレーム上に作成されます。ラインコイル L2 は外径 9 mm の高周波リング (磁気回路 SB-9 の側面) に巻かれており、PEL 線 8 が 0,25 ターン含まれています。インダクタ L3 は、直流用のミキサ回路を閉じるためにのみ必要であり、そのインダクタンスは重要ではありません。

デバイスのセットアップは、入力回路の設定、ヘテロダイン電圧レベルを出力の最大信号に設定し、チャネルの位相シフトを調整することになります。この目的のために、I 信号と Q 信号は適切な増幅後に供給されます (著者はデュアル K157UD2 オペアンプを使用しました)。オシロスコープの X 入力と Y 入力に接続します。チャンネルのゲインを同じに設定し、コンデンサ C9 と C10 を調整することで、画面上で正しい円が得られます。

記載されているデバイスは、数マイクロボルトのノイズ制限された感度を提供し (最大感度を取得するタスクは設定されていません)、出力での信号の位相シフトの精度は数度よりも優れていました。オシロスコープの画面上の数字は、直流から数キロヘルツまでのビート周波数の全範囲において円と区別できませんでした。

著者: V.Polyakov、モスクワ

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