MIESZACZE CZĘSTOTLIWOŚCI
MIESZACZE CZĘSTOTLIWOŚCI
Przeznaczenie – odbiorniki, nadajniki, syntezery częstotliwości
Podstawowy parametr mieszacza = konduktancja (nachylenie) przemiany
s
)
(
p
p
p
U
I
S
g
h
s
ogólnie: częstotliwość użyteczna
Podział mieszaczy: parametryczne,
sumacyjne,
iloczynowe,
zrównoważone / niezrównoważone
Nie jest to klasyfikacja rozłączna
t
)
cos(
t
)
cos(
2
A
A
k
)
t
(
a
s
h
s
h
h
s
p
Najlepszy teoretycznie układ mieszacza = mnożnik
analogowy
)
t
(
a
p
…i nic więcej !
Dlaczego jest to ważne?
Rząd przemiany
2f
h
- f
s
3f
h
- f
s
,
f
h
- 2f
s
,
2f
h
- 2f
s
2f
h
- 3f
s
cz. sygnału, który
wytworzy cz.
pośrednią = 1 MHz
11 MHz
13 MHz
17 MHz
19 MHz
2,5 MHz
3,5 MHz
5,5 MHz
6,5 MHz
3,67
MHz
4,33
MHz
Jeżeli mieszacz, oprócz składowych f
s
+ f
h
i f
s
- f
h
, będzie wytwarzał
np. składowe
2f
h
– f
s
, 3f
h
- f
s
, f
h
- 2f
s
, 2f
h
- 2f
s
, 2f
h
-
3f
s
, …
i będzie użyty w odbiorniku o cz. pośredniej 1 MHz, nastrojonym na
odbiór f
s
= 5 MHz,
odbiornik będzie „skłonny” odbierać następujące inne częstotliwości
(oprócz lustrzanej 7 MHz)
dobry mieszacz
zły mieszacz
Dla uzyskania dobrej selektywności odbiornika dla tzw. dużych odstrojeń,
istotna jest czystość widma wyjściowego mieszacza
Mieszacz na elemencie nieliniowym
Niech element nieliniowy opisany jest następująco
...
u
c
u
b
u
a
i
3
2
t
cos
U
t
cos
U
u
h
hm
s
sm
.)..
.
c(.
t
cos
bU
t
cos
t
cos
U
bU
2
t
cos
bU
t
cos
aU
t
cos
aU
i
h
2
2
hm
h
s
hm
sm
s
2
2
sm
h
hm
s
sm
TYLKO składnik zależny w kwadracie od napięcia daje mieszanie
(tzn. częstotliwość różnicową)
t
)
cos(
2
1
t
)
cos(
2
1
s
h
s
h
...
u
)
u
(
F
2
1
u
)
u
(
F
)
u
(
F
)
u
u
(
F
i
2
s
h
s
h
h
s
h
s
h
h
u
)
u
(
F
)
u
(
F
i
u
h
- funkcja okresowa sinusoidalna
F(u
h
) - funkcja okresowa (ogólnie niesinusoidalna)
F’(u
h
) - funkcja okresowa ( - ” - )
F’(u
h
) = g(t) – ma wymiar konduktancji – jest zależna od czasu
Mieszacz na elemencie nieliniowym jako parametryczny
s
h
u
u
szereg Taylora…
Element nieliniowy zachowuje się tu jako element parametryczny,
o konduktancji sterowanej napięciem heterodyny
dla napięcia sygnału jest to układ liniowy !
)
u
(
F
h
g(t)
= g
m
(t)
– funkcja okresowa niesinusoidalna
...
t
3
cos
g
t
2
cos
g
t
cos
g
g
)
t
(
g
h
3
m
h
2
m
h
1
m
0
m
m
s
h
h
u
)
u
(
F
)
u
(
F
i
s
m
h
u
)
t
(
g
)
u
(
F
i
t
cos
U
)
t
(
g
)
u
(
F
i
s
sm
m
h
t
)
cos(
U
g
2
1
i
s
h
sm
1
m
pcz
1
m
p
g
2
1
g
t
cos
U
...)
t
2
cos
g
t
cos
g
g
(
)
u
(
F
i
s
sm
h
2
m
h
1
m
0
m
h
Najlepszym nieliniowym elementem mieszającym
jest element o charakterystyce „czysto” kwadratowej
)
t
(
u
t
cos
g
)
t
(
g
h
h
1
m
m
Najlepsza zależność na konduktancję elementu mieszającego
)
u
(
'
F
)
t
(
g
h
m
ale
2
h
h
h
u
)
u
(
'
F
)
u
(
F
wtedy nie będzie
niepożądanych
składowych widma
pochodne względem napięcia
Tranzystor bipolarny jako mieszacz
T
be
U
U
cs
c
e
I
I
T
h
T
0
BE
U
)
t
(
u
U
U
cs
c
e
e
I
)
t
(
i
złącze EB
)
t
(
u
U
)
t
(
u
)
t
(
u
U
)
t
(
u
h
0
BE
s
h
0
BE
be
T
c
U
U
cs
T
be
c
m
U
I
e
I
U
1
dU
dI
g
T
be
I
c
= 0,1 mA I
c
= 0,5 mA I
c
= 1 mA
g
m
= 4 mS g
m
= 20 mS g
m
= 40 mS
t
cos
U
)
t
(
u
h
hm
h
)
u
(
F
h
spoczynkowy
prąd tranzystora
)
u
u
(
h
s
)
u
(
F
h
T
h
hm
T
h
T
h
0
BE
U
t
cos
U
T
c
U
)
t
(
u
T
c
U
)
t
(
u
U
T
cs
m
m
e
U
I
e
U
I
e
U
I
)
t
(
g
g
g
m0
T
h
U
)
t
(
u
0
m
h
e
g
)
u
(
F
...
U
)
t
(
u
!
3
1
U
)
t
(
u
!
2
1
U
)
t
(
u
1
g
)
u
(
F
3
T
h
2
T
h
T
h
0
m
h
tylko ten składnik daje mieszanie
...
U
t
cos
U
1
g
)
u
(
F
T
h
hm
0
m
h
t
)
cos(
U
U
U
g
2
1
...
t
cos
U
U
t
cos
U
1
g
)
t
(
u
)
u
(
F
s
h
T
sm
hm
0
m
s
sm
T
h
hm
0
m
s
h
prąd p.cz. =
T
hm
0
m
p
U
U
g
2
1
g
g
m0
mierzone
w punkcie pracy
ograniczenia…
Sposoby podawania napięć u
s
i u
h
do tranzystora
uwaga na małą rezystancję
wejściową od strony emitera
Tranzystor unipolarny jako mieszacz
)
t
(
u
U
)
t
(
u
)
t
(
u
U
)
t
(
u
h
0
GS
s
h
0
GS
gs
2
p
gs
DSS
d
U
U
1
I
I
p
gs
p
DSS
gs
d
m
U
U
1
U
I
2
dU
dI
g
t
cos
U
)
t
(
u
h
hm
h
p
h
hm
0
GS
p
DSS
m
m
U
t
cos
U
U
1
U
I
2
)
t
(
g
g
t
cos
U
U
U
I
2
U
U
1
U
I
2
g
h
p
hm
p
DSS
p
0
GS
p
DSS
m
i koniec –
nie ma
wyższych
harmonicznych !
hm
2
p
DSS
p
U
U
I
g
Mieszacze oparte na parze różnicowej (iloczynowe)
)
t
(
u
g
I
)
t
(
i
s
3
m
Eo
3
c
)
t
(
k
)
t
(
i
)
t
(
i
3
c
wy
...
t
3
cos
3
1
t
cos
2
2
1
)
t
(
i
)
t
(
i
h
h
3
c
wy
...
t
cos
2
)
t
(
u
g
...
)
t
(
i
h
s
3
m
wy
t
)
cos(
1
U
g
)
t
(
i
s
h
sm
3
m
pcz
3
m
p
g
g
dlaczego brak U
h
?
dużo „śmieci” na wyjściu
duże
wy
i
3
m
p
g
g
amplituda napięcia heterodyny tak duża, aby
tranzystory T1 i T2 pracowały jak przełączniki
Przy zamianie miejscami heterodyny i sygnału
T
hm
3
m
p
U
U
g
8
1
g
)
t
(
u
g
I
)
t
(
i
s
3
m
Eo
3
c
wtedy
Mieszacze w pełni iloczynowe (zrównoważone)
hm
p
U
2
1
g
2
3
3
V
A
10
170
10
7
obliczenia g
p
…
częstotliwości f
s
i f
h
nie „przechodzą” na wyjście
Układ Gilberta – najbardziej popularny
Mieszacz na tetrodzie MOS (tranzystorze dwubramkowym)
Mieszacze „samodrgające”
„oszczędność” elementu aktywnego – kiedyś było to ważne
schemat uproszczony
schemat z obwodami polaryzacji
Mieszacze „samodrgające”
Mieszacze diodowe
brak wzmocnienia, dlatego tylko w zakresie b.w.cz. i gdy istotne są szumy