Mchanganyaji ni hatua muhimu ya mnyororo wa ishara ya RF katika usanifu wa mpokeaji wa superheterodyne (super). Inaruhusu mpokeaji kuangaliwa juu ya bendi ya masafa anuwai ya kupendeza na kisha kubadilisha masafa ya ishara inayopokelewa kuwa masafa ya kudumu. Hii inaruhusu ishara ya maslahi kusindika kwa ufanisi, kuchujwa na kutolewa kwa maji. Muundo wa muundo mzuri ni wa kifahari na rahisi, lakini utendaji halisi unategemea utendaji wa vitalu vyake vya kazi.
Kumbuka kuwa Superman aliye kila mahali aliundwa na fikra ya uhandisi Meja EH Armstrong alikuwa mnamo miaka ya 1930 na kwa kiasi kikubwa alibadilisha muundo wake wa zamani wa mpokeaji, muundo wa kuzaliwa upya (ingawa bado unatumika katika matumizi ya kitaalam leo). Baadaye, Armstrong pia aligundua moduli ya masafa, ambayo bado inatumiwa sana. Yeyote kati yao angemfanya Armstrong kuwa kikundi cha "waanzilishi na wavumbuzi", lakini ni muhimu sana kuwa na uvumbuzi huu unaohusiana na redio. Kwa habari zaidi juu ya misingi ya mchanganyiko, angalia nakala ya TechZone "Misingi ya mchanganyiko". Katika kipokezi cha msingi cha "ubadilishaji mmoja" wa msingi, ishara ya kubeba mbebaji ya RF imeongezewa na hatua moja au zaidi ya kipaza sauti (LNA) na kisha inaingia kwenye mchanganyiko (Kielelezo 1). Mchanganyaji ana pembejeo mbili: ishara ya RF na oscillator ya ndani (LO). LO iko kwa malipo maalum kutoka kwa ishara inayotakiwa kuangaliwa, na inaweza kuwekwa juu au chini ya masafa ya mtoa huduma; kuna sababu za kiufundi katika miundo mingine, kwa nini moja inachukua nafasi ya kwanza kuliko nyingine.
Kielelezo 1: Usanifu wa kimsingi wa superheterodyne unachanganya ishara ya RF na oscillator ya hapa na inaweka mpangilio uliowekwa na ishara ya RF iliyoboreshwa ili kuangaliwa ili kutoa ishara ya chini ya ubadilishaji, frequency-frequency IF, ambayo inaweza kuongezewa na kushushwa Baseband.
Mchanganyaji ni hatua isiyo ya kawaida ambayo inachanganya ishara mbili. Mchanganyiko huu usio na laini hutoa matokeo mawili: moja kwa jumla ya masafa mawili ya ishara, na nyingine kwa tofauti zao (zingine na / harmoniki pia hutengenezwa na mchakato wa uchanganyaji usio na laini, lakini sio ya kupendeza na rahisi kuchuja). Kuna pato la kawaida la kupigwa kwa frequency, inayoitwa masafa ya kati (IF), ambayo inafanya muundo bora kuwa mzuri sana. Hii ni kwa sababu bila kujali masafa maalum yanapangwa, IF huwa katika masafa sawa. Kwa kuwa masafa ya IF ni sawa kila wakati, kipaza sauti cha hatua ya IF na demodulator inayofuata inaweza kuboreshwa kwa utendaji wa masafa moja yanayojulikana.
Ifuatayo, chuja pato la IF la mchanganyiko ili kuondoa mabaki yoyote (kadiri inavyowezekana), halafu endelea kwa hatua inayofuata kwa kukuza zaidi na kupunguza idadi ya watu. Kihistoria, matangazo ya jadi AM redio ilitumia 455 kHz IF, redio ya jadi ya FM ilitumia 10.7 MHz, lakini matumizi mengine ya kitaalam yalitumia IF tofauti.
Mbali na super msingi ya ubadilishaji moja, pia kuna topolojia mbili za uongofu. Hii hutumiwa kwa masafa ya juu ya wabebaji, kama 500 MHz au juu ya 1 GHz, kupunguza shida za uchujaji wa ishara na shida za kelele kwa kuboresha utendaji unaoweza kupatikana wa kila hatua; mbebaji hupita kupitia mchanganyiko wa hatua ya kwanza / LO ili kuipunguza hadi IF IF ya kwanza ya 50-100MHz kisha inabadilishwa tena kuwa IF ya pili na mchanganyiko wa pili / LO. Hii huwapatia wabunifu kubadilika zaidi kwa jumla na hupunguza mahitaji kadhaa ya uainishaji wa sehemu ya mtu binafsi. (Kuna hata wapokeaji wa ubadilishaji mara tatu katika matumizi ya kibiashara.) Kielelezo 2: Katika muundo wa ubadilishaji maradufu, njia kuu ya msingi inapanua hatua ya kwanza ya ubadilishaji chini kwa kusongesha kwa masafa ya juu; pato la IF linakuwa sawa na Frequency RF ya kudumu, ambayo imechanganywa na LO ya hatua ya pili kutoa pato la pili la IF.
1. Ubunifu wa Zero-IF
Ingawa njia ya usahihi / ya usahihi wa LO / IF ni usanifu wa mpokeaji aliyebuniwa kwa mafanikio zaidi, sasa inapata ushindani kutoka kwa njia nyingine: mpokeaji sifuri-IF, anayejulikana pia kama mpokeaji wa ubadilishaji wa mpokeaji (DCR), mpokeaji wa homodyne au mpokeaji wa synchronous (Kielelezo 3). Hapa, masafa ya LO yamewekwa karibu sana na masafa ya carrier wa RF ya ishara inayotaka. Pato la mchanganyiko mara moja kwenye baseband na hauhitaji hatua ya IF.
Kielelezo 3: Njia ya sifuri-IF hutumia LO iliyo karibu sana na ishara ya RF na inabadilika moja kwa moja kwenda kwa baseband bila hatua ya kati ya IF.
Ingawa njia hii kinadharia inapunguza ugumu wa mzunguko wa kimsingi, inaweka mahitaji madhubuti kwa hatua zote, pamoja na anuwai ya nguvu, utulivu, upotoshaji, masafa ya kuweka na kelele. Kwa programu zingine zilizochaguliwa kwa uangalifu na iliyoundwa, IC inaweza kufanya wapokeaji wa sifuri-IF kuwa wa ushindani au bora kuliko wapokeaji wakubwa wenye viwango vya IF.
2. Vigezo muhimu vya mchanganyiko
Wachanganyaji wanaweza kuwa watazamaji (kawaida hujengwa na diode) au vifaa vyenye kazi ambavyo hutumia faida ya transistor. Kama moduli inayofanya kazi ambayo inakusanya ishara kwenye bendi pana ya masafa ya RF na kuibadilisha kwenda kwa frequency ya IF iliyosanikishwa, wachanganyaji wana mahitaji mengi kwake. Wachanganyaji wa kazi na watazamaji kila mmoja hutoa mchanganyiko tofauti wa vigezo muhimu, ambazo zote hupimwa katika dB, isipokuwa ikiwa imeelezwa vinginevyo:
Njia ya tatu ya kukatiza hatua au sehemu ya kuingilia (IIP3 au IP3) inahusiana na athari ya mchanganyiko wa bidhaa isiyo na laini kwenye ishara iliyokuzwa kabisa inayosababishwa na neno la tatu la bidhaa isiyo na laini. Masafa mawili ya jaribio ndani ya mkanda wa kupita wa mchanganyiko hutumika kutathmini hatua ya kukatiza agizo la tatu; kawaida, masafa haya ya jaribio ni karibu 20 hadi 30 kHz kando. Thamani ya juu ya IP3 (katika dBm) inaonyesha mchanganyiko bora.
Kupoteza / kupata ubadilishaji ni uwiano wa nguvu ya pato la IF kwa nguvu ya kuingiza ya RF. Kwa wachanganyaji watazamaji, hii kila wakati ni upotezaji (hasi dB), kawaida kati ya -5 na -10 dB. Ingawa ni kipimo cha ufanisi wa mchanganyiko, shida hapa sio ufanisi wa usambazaji wa umeme wa DC, lakini kiwango cha chini cha nguvu cha RF ambacho mchanganyiko anachiona.
Takwimu ya kelele (NF) ni muhimu sana kwa sababu inaashiria kelele iliyoongezwa na mchanganyiko na inaonekana kwenye pato la IF. Hili ni jambo la kusumbua, kwa sababu mara tu kelele ya ndani ya bendi inapoongezwa kwenye ishara ya kupendeza, haiwezekani kuondoa, kuharibu ishara, kufanya kupunguza idadi ya watu kuwa ngumu zaidi, na kupunguza kiwango cha makosa kidogo (BER). Takwimu ya kawaida ya kelele ni kati ya 0.5 na 3 dB.
Kutengwa kunafafanua kiwango ambacho mchanganyiko huzuia nishati ya ishara ya pembejeo ya RF au LO kufikia pato la IF, ambalo linaweza kuharibu na kupotosha IF na kusababisha shida na makosa ya kukomesha. Ni uwiano wa pembejeo ya RF au LO kwa kuvuja pato la IF.
Masafa yenye nguvu hupima uwiano wa kiwango cha juu cha ishara na kiwango cha chini cha ishara ambacho mchanganyiko anaweza kushughulikia, na bado hutoa ishara ya IF ambayo inakidhi vipimo. Kulingana na pembejeo inayotarajiwa ya RF, mfumo unaweza kuhitaji kati (50 dB) au anuwai anuwai (100 dB).
Hizi ni vigezo tu vya utendaji vinavyohusiana na mchanganyiko wa juu. Wengine ni pamoja na kukataliwa kwa picha, kupata compression, DC kukabiliana na 1 dB compression point.
3. Mbalimbali ya mixers inapatikana
Wauzaji wa mchanganyiko ni pamoja na wauzaji wa jadi wa Analog IC na utaalam wa RF, na vile vile wauzaji wa RF-centric ambao huendeleza IC na mixers tofauti. Kwa kuwa vikundi hivi viwili vinaangalia utendaji wa mchanganyiko kutoka pande tofauti, zina maeneo tofauti ya kuzingatia kwa vipaumbele na biashara, pamoja na mambo ya kawaida.
Muuzaji wa IC ADI alianzisha ADL5350, ambayo ni kiboreshaji kisicho na mwisho cha GaAs pHEMT na mpatanishi wa bafa ya LO (Mchoro 4).
Kielelezo 4: ADL5350 mixer passiv inajumuisha kipaza sauti cha LO ili kurahisisha utendaji na mahitaji ya kizazi cha ishara ya LO.
Kifaa hiki cha broadband kinaweza kushughulikia masafa kutoka 750 MHz hadi 4 GHz na imeundwa kwa vituo vya msingi vya rununu na aina na viwango tofauti vya moduli. Bafa inaruhusu mtumiaji kutoa kiwango cha chini cha LO, ambayo inarahisisha muundo. Upotezaji wa ubadilishaji ni 6.8 dB, takwimu ya kelele ni 6.5 dB, na IP3 ni 25 dB. Kwa sababu ya masafa yaliyohusika, ADL5350 hutumia pedi 8 iliyo wazi ya VFDFN, kifurushi cha kiwango cha chip. (Inaweza pia kutumiwa kwa mchakato wa ziada wa ubadilishaji wa juu, lakini hii ni hadithi nyingine.)
CEL (zamani Maabara ya Mashariki ya California) hutoa UPC2757 chip ya silicon MMIC (monolithic microwave IC) kwa uingizaji wa RF kutoka 0.1 hadi 2.0 GHz na IF kutoka 20 hadi 300 MHz (Kielelezo 6).
Kielelezo 6: Mfululizo wa CEL UPC2757 unajumuisha vichanganishi vya kimsingi vya pembejeo za RF kati ya 0.1 na 2.0 GHz.
UPC2757TB imeboreshwa kwa matumizi ya chini ya nguvu, wakati UPC2758TB imeboreshwa kwa upotovu mdogo. Kwa kila IC, faida ya ubadilishaji ni kazi ya masafa ya LO (Kielelezo 7).
Kielelezo 7: Faida ya ubadilishaji wa CEL's UPC2757 MMIC inatofautiana na masafa ya LO; wanachama wawili wakuu wa familia hutoa chaguzi za kimsingi kwa matumizi ya nguvu na upotovu.
Hii ni mifano miwili tu. Wachanganyaji wanapatikana kutoka kwa wauzaji wengi; vifaa vinaweza kutumika kwa masafa anuwai ya RF na LO, pamoja na viwango tofauti vya nguvu na vigezo vya utendaji. Mchakato wa kufanya uamuzi wa mbuni kwanza huorodhesha mahitaji ya kimsingi ya kimsingi na maadili yanayotakiwa kwa mali zingine za mchanganyiko, na vile vile kubadilika au biashara yoyote ambayo inaweza kuwepo katika sababu yoyote hii.
bidhaa zetu nyingine:
