«Идеальный» смеситель для приёмника прямого преобразования
Главным и определяющим основные качественные показатели приёмника прямого преобразования (ППП) является динамический диапазон по перекрёстным помехам DD2, который равен коэффициенту подавления амплитудной модуляции с нижней границей равной внутренним шумам приёмника, приведёнными ко входу.
Перекрёстные помехи возникают из-за наличия квадратичных членов в вольтамперных характеристиках нелинейных элементов смесителя. Поэтому эти помехи пропорциональны квадрату входного напряжения и вызываются прямым детектированием входного сигнала смесителя на нелинейностях смесителя.
Применение балансной схемы смесителя с использованием быстродействующих ключей, управляемых меандром с малой длительностью фронтов сводит к минимуму время нахождения элементов смесителя в существенно нелинейном переходном состоянии. Для минимизации как перекрестных, так и других помех необходимо чтобы смеситель выполнял абсолютно точно операцию перемножения напряжений сигнала и гетеродина, т. е. идеального мультипликативного смесителя.
Этим требованиям, в какой-то мере , отвечает предлагаемый «недектирующий» смеситель выполненный с применением популярного мультиплексора 74НС4053.
Входной сигнал проходит через симметрирующе–согласующий Tr1 с трансформацией сопротивлений R : 9R.
С помощью ключей мультиплексора DA1 фаза входного сигнала изменяется на 180о с частотой гетеродина на запоминающих конденсаторах С11, С12, С13, С14 устройства выборки-хранения, чем собственно и является данное устройство. С запоминающих конденсаторов двухполосный сигнал со спектром звукового диапазона проходит через симметричный ФНЧ L1, L2, C15 c частотой среза около 3 кГц и далее на дифференциальный высокоомный вход операционного усилителя DA2, где усиливается около 20 дб.
Для управления ключами DA1 применён формирователь противофазных прямоугольных сигналов со скважностью 2 и длительностью фронтов около 2 nS/V (8,867 мГц) на микросхеме DD1. С помощью реле Р1 можно включать цепь кварцевого генератора, необходимого для определённых измерений с различными программами спектро-анализаторов ПК.
«Идеальных» характеристик смесителя достигают тщательной балансировкой с помощью подстроенных элементов R2, R13, C12, C14 . Схема намотки и соединения обмоток Tr1 приведена на стр. 20 (1). В качестве L1 и L2 применена головка от кассетного магнитофона. Методика измерений и применяемые приборы подробно описаны в (3).
Чувствительность данного ППП при с/ш =10 дб оказалась равна ~0,35 мкВ, что соответствует мощности – 122 дбм на 50 Ом. Этот параметр можно улучшить, применив вместо 157 УД1 менее шумный ОУ. Уровень блокирования (забития) зафиксирован величиной ~3,16В (14,150 мГц), что соответствует мощности +23 дбм. Это так называемая точка компрессии – КР. Динамический диапазон по блокированию DD1 составит (1):
- DD1 = КР-Рш = +23-(-132) = 155 дб
- IP3 = КР+10 = +23+10 = +33 дбм, тогда DD по интермодуляции:
- DD3 = 2/3 (IP3-Pш) = 2/3 (+33-(-132)) = 110 дб.
- В зависимости от качества смесителя:
- IP2 = IP3+(20…40) = +33+(20…40) = +53…73 дбм, следовательно DD по перекрёстным помехам равен (2):
- DD2 = ½ (IP2-Pш) = ½ ((+53…73)-(-132)) = 92,5 … 102,5 дб.
При измерении DD2 с помощью Г4-116 при 100%-ой АМ модуляции числовое значение получилось более 110 дб. Но ввиду больших боковых шумов Г4-116 данное измерение допускает большую погрешность. Необходимо отметить, что подстроечные балансирующие элементы очень остро влияли на коэффициент подавления АМ. В вечерне-ночное время на диапазоне 40 м с антенной треугольник – 80 м без ПДФ прямого детектирования не наблюдалось. На 20 м с той – же антенной без ПДФ на расстоянии около 500 м от RK4HWW с Рвых = 1 кВт и с расстройкой около 30 кГц наблюдались только небольшие сплэтторы, не затрудняющие приём слабых сигналов. В связи с применением дифференциального усилителя DA2 фон с частотой сети отсутствует.
В конечном итоге получился двухполосный супер – ППП (шутка!!?).
Г. Брагин, RZ4HK
г. Чапаевск
25.04.05 г.
Литература:
1. Э. Ред.
Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике, 1990 г.
2. В. Т. Поляков.
Радио – любителям о технике прямого преобразования, 1990 г.
3. Г. Брагин.
Смеситель трансивера «YES-2002».
Радиолюбитель, КВ и УКВ - №10, 2003г., стр. 24-26.
