Prof. Stanisław
Kuta

Przebieg sinusoidalny lub zmodulowany w amplitudzie,
częstotliwości czy fazie oprócz reprezentacji w dziedzinie
czasu ma także równoważną reprezentację w dziedzinie
częstotliwości.

W dziedzinie częstotliwości napięcie zmienne w czasie

sinusoidalnie przedstawia się nam jako pojedynczy prążek w
tzw. widmie amplitudowym. Z kolei widmo amplitudowe
sygnału zmodulowanego zajmuje w dziedzinie częstotliwości
pewne pasmo skupione wokół częstotliwości zwanej nośną.
Układy przemiany częstotliwości, zwane też mieszaczami,
służą do przesuwania widma sygnału o pewien odcinek na osi
częstotliwości. Przesunięcie takie jest stosowane między
innymi we współczesnych urządzeniach odbiorczych i to bez
względu na rodzaj modulacji. Na przedstawionym schemacie
blokowym mieszacza do układu są doprowadzone dwa
przebiegi napięciowe:

sygnał u

s

(t)

polegający przemianie oraz

przebieg pomocniczy

u

h

(t)

,najczęściej generowany lokalnie,

nazywany

sygnałem heterodyny

.

Uwidoczniony mieszacz jest układem nieliniowym. Na jego
wyjściu mamy przebieg

u

w

(t)

, zawierający zawsze oprócz

składowej użytecznej (przebieg o częstotliwości

f

p

) także

składowe niepożądane. Liczba składowych niepożądanych oraz
ich charakter zależą od budowy konkretnego mieszacza. Rolą
umieszczonego za mieszaczem filtru pasmowo przepustowego
(tzw. filtr p.cz.) jest odpowiednie wytłumienie wszystkich
składowych niepożądanych. W następnych rozdziałach omówimy
kilka wybranych układów mieszaczy, przedstawimy dla nich
zależności analityczne, definicje parametrów oraz konstrukcję.

pasmowy

filtr p. cz.

Tranzystorowy mieszacz

zrównoważony

Analizując działanie mieszacza, wejście

u

s

przyjmiemy za w

przybliżeniu liniowe, z tym, że zakres liniowości możemy oszacować
na Prądy wyjściowe można wtedy przedstawić w
postaci wyrażeń

 

 

jest transkonduktancją tranzystorów dolnej pary różnicowej.

)

2

(

)

(

t

s

U

IR

t

u







































t

h

s

m

U

t

u

t

u

g

I

t

i

2

)

(

tanh

)

(

)

(

1































t

h

s

m

U

t

u

t

u

g

I

t

i

2

)

(

tanh

)

(

)

(

2

RI

U

I

du

di

du

di

g

t

s

s

m











2

4

3

Funkcja tanh(x) ma następujące właściwości:

tanh(x) x dla


tanh(x) sgn(x) dla



1



x



1



x

Mieszacz z dwubramkowym tranzystorem MOSFET

Prąd drenu tranzystora jest uzależniony od napięć sterujących każdą z

bramek ze wskazaniem na bramkę 1 (G1) jako wejście o większej czułości.

Stąd przyjmuje się ze wejście G1 jest wejściem sygnałowym, zaś na G2

podaje się względnie duży przebieg napięciowy z generatora lokalnego

(heterodyny)

Nieliniowa funkcja daje się w otoczeniu wybranego punktu pracy:

rozwinąć w szereg Taylor’a z którego zajmiemy się tylko dwoma

pierwszymi wyrazami:

Przyrosty napięć sterujących bramki tranzystora to odpowiednio: sygnał

i heterodyna, co po podstawieniu do wyrażenia daje nam składową

zmienną prądu drenu w postaci:

gdzie G

m

to amplituda zmian konduktancji

g

m

(t),

które zachodzą

sinusoidalnie w takt zmian heterodyny; na rysunku dla punktu pracy i

U

h

=0,5V można dla tranzystora BF998 oszacować wspomnianą

amplitudę na G

m

=0,5 mS. Wprowadzając do obwodu drenu rezystancję

obciążenia

R

obc

otrzymujemy przebieg mieszacza:





const

2

1





DS

u

S

G

S

G

D

,u

u

F

i

V

U

V

U

V

U

DS

S

G

S

G

15

,

75

,

0

,

0

2

1













..........

,

,

1

2

2

2

1

1

1

2

1



































S

G

S

G

S

G

S

G

S

G

S

G

S

G

S

G

S

G

D

u

u

U

u

U

u

u

F

U

U

F

i

 





........

cos

cos

s

s

s

h

m

D

t

U

t

G

t

i















 





s

p

s

obc

m

p

t

U

R

G

t

u









cos

2

1

• CECHY ODBIORNIKÓW REALIZOWANYCH W POSTACI

UKŁADU SCALONEGO:

 Mały pobór mocy prądu stałego

 Małe wymiary i masa

 Niska cena

 Odporność na czynniki zewnętrzne

 Implementacja w zakresie częstotliwości 70 MHz – kilka GHz

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

FWCZ - filtr środkowoprzepustowy w.cz.

M - mieszacz
FDP - filtr dolnoprzepustowy
W - wzmacniacz sygnałów pasma podstawowego
WMS - wzmacniacz niskoszumny
LO - oscylator lokalny
90

o

– przesuwnik fazy

I(t) – Tor synfazowy

Q(t) – Tor
kwadraturowy

a)przenikanie sygnału własnego oscylatora

b) odbiór silnego zakłócającego sygnału obcego

c) wypromieniowanie i odbiór sygnału własnego oscylatora lokalnego

 
 
 
 
 

FSL – filtr sygnału lustrzanego M1, M2 – mieszacze LO1,

LO2 – lokalne

oscylatory

FPCZ – filtr pośredniej częstotliwości WPCZ – wzmacniacz pośredniej częstotliwości

Odbiornik można opisać równaniem:



o

-



p.cz.

– częstotliwość pierwszego oscylatora lokalnego LO1

(



o

– częstotliwość

głowicy w.cz.)



p.cz.

-



c

–

częstotliwość drugiego oscylatora lokalnego LO2

 





t

j

t

j

t

j

c

cz

p

cz

p

e

e

e

t

x

t

y

)

(

)

(

.

.

.

.

0

0

)

(

Re

)

(





















f

LO

- częstotliwość oscylatora granicznego

f

L

, f

H

- dolna i górna częstotliwość pasma przenoszenia filtru

2(f

L

-

f

LO

)

MOC SYGNAŁU

SYGNAŁ
LUSTRZANY

SYGNAŁ
POŻĄDANY

CHARAKTERYSTYK

A TŁUMIENIA

FILTRU FSL

f

f

L

f

LO

f

L

a) układ Hartleya

b) układ Weavera

M – mieszacz
LO – lokalny oscylator
FDP – filtr

dolnoprzepustowy

US – układ sumujący

Dziękuję za uwagę!!!

Dziękuję za uwagę!!!