Pengadun adalah tahap utama rantai isyarat RF dalam seni bina penerima superheterodyne (super). Ia membolehkan penerima ditala pada jalur frekuensi yang luas dan kemudian menukar mana-mana frekuensi isyarat yang diterima yang diinginkan menjadi frekuensi tetap yang diketahui. Ini membolehkan isyarat minat diproses, disaring dan didemodulasi dengan cekap. Struktur struktur super elegan dan sederhana, tetapi prestasi sebenarnya bergantung pada prestasi blok fungsi penyusunnya.
Perhatikan bahawa Superman di mana-mana dikembangkan oleh genius kejuruteraan Major EH Armstrong pada tahun 1930-an dan sebahagian besarnya menggantikan reka bentuk penerima sebelumnya, reka bentuk super-regeneratif (walaupun ia masih digunakan dalam aplikasi profesional hari ini). Selepas itu, Armstrong juga mencipta modulasi frekuensi, yang masih banyak digunakan. Mana-mana dari mereka akan menjadikan Armstrong sebagai kategori "pelopor dan pencipta", tetapi sangat penting untuk memiliki ketiga-tiga penemuan berkaitan radio ini. Untuk maklumat lebih lanjut mengenai asas pengadun, lihat artikel TechZone "Asas pengadun". Dalam penerima "penukaran tunggal" super asas, isyarat RF pembawa input diperkuat oleh satu atau lebih tahap penguat bunyi rendah (LNA) dan kemudian memasuki pengadun (Gambar 1). Pengadun mempunyai dua input: isyarat RF dan pengayun tempatan (LO). LO berada pada jarak yang tetap dari isyarat yang dikehendaki untuk ditala, dan boleh ditetapkan di atas atau di bawah frekuensi pembawa; ada sebab teknikal dalam beberapa reka bentuk, mengapa seseorang lebih diutamakan daripada yang lain.
Gambar 1: Senibina superheterodyne asas mencampurkan isyarat RF dengan pengayun tempatan dan mengekalkan ofset tetap dengan isyarat RF yang diperkuat untuk diselaraskan untuk menghasilkan isyarat IF frekuensi tetap penukaran turun, yang kemudian dapat diperkuat dan didemodulasi Baseband.
Pengadun adalah tahap tidak linear yang menggabungkan dua isyarat. Pencampuran nonlinier ini menghasilkan dua output: satu pada jumlah kedua frekuensi isyarat, dan yang lain pada perbezaannya (lain dan / harmonik juga dihasilkan oleh proses pencampuran nonlinier, tetapi tidak menarik dan senang ditapis). Terdapat output frekuensi rentak tetap, yang disebut frekuensi pertengahan (IF), yang menjadikan reka bentuk super begitu berkesan. Ini kerana tidak kira frekuensi tertentu yang ditala, IF selalu berada pada frekuensi yang sama. Oleh kerana frekuensi IF selalu sama, penguat tahap IF dan demodulator seterusnya dapat dioptimumkan untuk prestasi satu frekuensi yang diketahui.
Seterusnya, tapis output IF pengadun untuk menghilangkan artifak (sebanyak mungkin), dan kemudian teruskan ke peringkat seterusnya untuk penguatan dan demodulasi selanjutnya. Dari segi sejarah, radio AM siaran tradisional menggunakan IF 455 kHz, radio FM siaran tradisional menggunakan 10.7 MHz, tetapi aplikasi profesional lain menggunakan IF yang berbeza.
Sebagai tambahan kepada asas penukaran tunggal asas, terdapat juga topologi penukaran berganda. Ini digunakan untuk frekuensi pembawa yang lebih tinggi, seperti 500 MHz atau di atas 1 GHz, untuk mengurangkan masalah penapisan isyarat dan masalah kebisingan dengan mengoptimumkan prestasi yang dapat dicapai pada setiap tahap; pembawa melalui pengadun tahap pertama / LO untuk mengurangkannya menjadi kira-kira IF pertama 50-100MHz kemudian diturunkan lebih jauh ke IF kedua oleh pengadun kedua / LO. Ini memberikan pereka fleksibiliti keseluruhan yang lebih besar dan melonggarkan beberapa syarat untuk spesifikasi komponen individu. (Terdapat juga penerima penukaran tiga kali ganda dalam penggunaan komersial.) Gambar 2: Dalam reka bentuk penukaran berganda, kaedah super asas memperluas tahap penukaran turun pertama untuk penalaan pada frekuensi yang lebih tinggi; output IF menjadi setara dengan Frekuensi RF tetap, yang dicampurkan dengan LO tahap kedua untuk menghasilkan output IF kedua.
1. Reka bentuk sifar-IF
Walaupun kaedah ketepatan ultra LO / IF adalah seni bina penerima yang paling berjaya dirancang, ia kini mendapat persaingan dengan kaedah lain: penerima sifar-IF, juga dikenali sebagai penerima penukaran penerima langsung (DCR), Penerima homodyne atau penerima segerak (Rajah 3). Di sini, frekuensi LO ditetapkan sangat dekat dengan frekuensi pembawa RF dari isyarat yang dikehendaki. Output campuran segera berada di baseband dan tidak memerlukan tahap IF.
Gambar 3: Kaedah zero-IF menggunakan LO yang sangat dekat dengan isyarat RF dan langsung turun ke baseband tanpa tahap IF pertengahan.
Walaupun kaedah ini secara teoritis mengurangkan kerumitan litar asas, ia menerapkan syarat yang ketat pada semua tahap, termasuk julat dinamik, kestabilan, distorsi, jarak tuning dan kebisingan. Untuk beberapa aplikasi yang dipilih dan dirancang dengan teliti, IC dapat menjadikan penerima zero-IF berdaya saing atau lebih unggul daripada penerima super dengan tahap IF.
2. Parameter pengadun utama
Pengadun boleh menjadi pasif (biasanya dibina dengan dioda) atau peranti aktif yang menggunakan gandaan transistor. Sebagai modul berfungsi yang mengumpulkan isyarat dalam jalur frekuensi RF yang luas dan mengubahnya menjadi frekuensi IF tetap, pengadun mempunyai banyak keperluan untuknya. Pengadun aktif dan pasif masing-masing memberikan kombinasi parameter utama yang berbeza, semuanya diukur dalam dB, kecuali dinyatakan sebaliknya:
Titik pintasan pesanan ketiga atau titik silang input (IIP3 atau IP3) berkaitan dengan kesan pengadun produk tidak linier pada isyarat yang diperkuat secara linier yang disebabkan oleh istilah produk bukan linier ketiga. Dua frekuensi ujian di dalam jalur laluan pengadun digunakan untuk menilai titik pintasan pesanan ketiga; biasanya, frekuensi ujian ini berjauhan antara 20 hingga 30 kHz. Nilai IP3 yang lebih tinggi (dalam dBm) menunjukkan pengadun yang lebih baik.
Kerugian / keuntungan penukaran adalah nisbah daya output IF ke daya input RF. Untuk pengadun pasif, ini selalu menjadi kerugian (dB negatif), biasanya antara -5 dan -10 dB. Walaupun ia adalah ukuran kecekapan pengadun, masalahnya di sini bukanlah kecekapan bekalan kuasa DC, tetapi tahap kuasa RF yang agak rendah yang dilihat oleh pengadun.
Angka kebisingan (NF) sangat penting kerana ia mencirikan bunyi yang ditambahkan oleh pengadun dan muncul pada output IF. Ini membimbangkan, kerana apabila bunyi dalam jalur ditambahkan pada isyarat minat, hampir mustahil untuk menghilangkan, menghancurkan isyarat, membuat demodulasi lebih mencabar, dan mengurangkan kadar ralat bit (BER). Angka kebisingan biasa adalah antara 0.5 dan 3 dB.
Pengasingan menentukan sejauh mana pengadun menghalang tenaga isyarat input RF atau LO daripada mencapai output IF, yang dapat memusnahkan dan memutarbelitkan IF dan menyebabkan masalah dan kesalahan demodulasi. Ini adalah nisbah input RF atau LO ke output IF yang bocor.
Julat dinamik mengukur nisbah tahap isyarat maksimum ke tahap isyarat minimum yang boleh dikendalikan oleh pengadun, dan masih memberikan isyarat IF yang memenuhi spesifikasi. Bergantung pada input RF yang diharapkan, sistem mungkin memerlukan medium (50 dB) atau range dinamik lebar (100 dB).
Ini hanyalah parameter prestasi yang berkaitan dengan pengadun teratas. Yang lain termasuk penolakan gambar, pemampatan keuntungan, pengimbangan DC dan titik pemampatan 1 dB.
3. Pelbagai pengadun yang ada
Vendor pengadun termasuk vendor IC analog tradisional dengan kepakaran RF, serta vendor berpusat RF yang mengembangkan pengadun IC dan diskrit. Oleh kerana kedua-dua kumpulan ini melihat prestasi pengadun dari arah yang berbeza, mereka mempunyai bidang fokus yang berbeza dari segi keutamaan dan pertukaran, serta aspek umum.
Pembekal IC ADI memperkenalkan ADL5350, yang merupakan pengaduk pasif tunggal GaAs pHEMT dengan penguat penyangga LO bersepadu (Rajah 4).
Gambar 4: Pengadun pasif ADL5350 merangkumi penguat LO aktif untuk mempermudah operasi dan keperluan penjanaan isyarat LO.
Peranti jalur lebar ini dapat menangani frekuensi dari 750 MHz hingga 4 GHz dan direka untuk stesen pangkalan selular dengan jenis dan standard modulasi yang berbeza. Penyangga membolehkan pengguna memberikan LO tahap rendah, yang memudahkan reka bentuk. Kerugian penukaran adalah 6.8 dB, angka kebisingan adalah 6.5 dB, dan IP3 adalah 25 dB. Oleh kerana frekuensi yang terlibat, ADL5350 menggunakan pad terdedah 8 VFDFN, pakej skala cip. (Ia juga boleh digunakan untuk proses penukaran tambahan, tetapi ini kisah lain.)
CEL (sebelumnya California Eastern Laboratory) menyediakan cip silikon UPC2757 MMIC (monolitik gelombang mikro IC) untuk input RF dari 0.1 hingga 2.0 GHz dan IF dari 20 hingga 300 MHz (Gambar 6).
Gambar 6: Siri UPC2757 CEL merangkumi pengadun aktif asas untuk input RF antara 0.1 dan 2.0 GHz.
UPC2757TB dioptimumkan untuk penggunaan kuasa rendah, sementara UPC2758TB dioptimumkan untuk distorsi rendah. Untuk setiap IC, keuntungan penukaran adalah fungsi frekuensi LO (Gambar 7).
Gambar 7: Keuntungan penukaran CEL's UPC2757 MMIC berbeza dengan frekuensi LO; dua ahli keluarga utama memberikan pilihan asas untuk penggunaan dan penyelewengan kuasa.
Ini hanya dua contoh. Pengadun boleh didapati dari banyak pembekal; peralatan tersebut dapat digunakan untuk pelbagai frekuensi RF dan LO, serta tahap daya dan parameter prestasi yang berbeza. Proses membuat keputusan pereka terlebih dahulu menyenaraikan keperluan frekuensi asas dan nilai yang diperlukan untuk sifat pengadun lain, serta fleksibiliti atau pertukaran yang mungkin ada dalam salah satu faktor tersebut.
produk kami yang lain:
