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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Mezclador de cuadratura sobre contraondas. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / diseñador radioaficionado En varios casos prácticos de diseño de equipos de radio, se requieren convertidores de frecuencia que proporcionen dos señales en cuadratura en la salida. Se utilizan ampliamente en formadores de señales de banda lateral única para comunicaciones, en dispositivos de recepción síncronos (receptores de conversión directa) y en equipos de procesamiento digital. El autor de esta publicación ofrece otra forma de construir simplemente un mezclador en cuadratura. Para describir completamente una señal de radio, es necesario especificar dos de sus parámetros: la amplitud actual A y la fase actual Ψ. En el plano complejo, la señal está representada por el vector A girado un ángulo Ψ (Fig. 1).
Sin embargo, la representación práctica de parámetros tan heterogéneos en forma de cantidades eléctricas es extremadamente incómoda. Es mucho mejor utilizar proyecciones del vector de señal sobre el eje real I = A cosΨ y sobre el eje imaginario Q = A sinΨ. Estos parámetros son homogéneos y están representados por voltajes de CC (pero que varían con la modulación), corriente cuando se convierte a frecuencia cero, o voltajes de CA cuando Ψ = ωt + φ. A partir de I y Q conocidos siempre se pueden encontrar A y Ψ: A2 = I2 + Q2, Ψ = arctan(Q/l). Designaciones de señales adoptadas en la literatura extranjera: I - en fase y Q - cuadratura. La técnica tradicional para construir convertidores de cuadratura implica el uso de un desfasador de alta frecuencia (HF) instalado en el circuito de suministro de voltaje heterodino a los mezcladores (Fig. 2a). Las salidas de los mezcladores producen señales de frecuencia diferente y, dado que las fases de las señales se convierten de la misma manera que las frecuencias, estas señales tendrán un desplazamiento de fase relativo de π/2. A veces, por ejemplo, en convertidores reversibles de banda lateral única, para preservar la banda lateral asignada, se instala un convertidor de alta frecuencia en el circuito de señal (Fig. 2b).
Desfasadores de alta frecuencia según la Fig. 2, pero es conveniente realizarlo en microcircuitos digitales simultáneamente dividiendo la frecuencia del oscilador local por 4, pero el rango de frecuencia de los desfasadores digitales está limitado a decenas de megahercios. La gama de desfasadores fabricados en elementos LCR discretos no es mucho más amplia, ya que a altas frecuencias la influencia de las inductancias y capacitancias parásitas de la instalación y otros elementos del circuito comienza a tener un fuerte efecto. En cualquier caso, sin elementos de ajuste es imposible realizar un desfasador en elementos discretos. Una tendencia general en la transición a las altas frecuencias es el uso de circuitos distribuidos, en particular líneas largas. El desfasador de RF también se puede realizar en una línea con una longitud eléctrica de a/4. En la práctica, es más conveniente tomar una línea con una longitud de sólo λ/8 y dirigir las señales de RF desde la entrada y desde el oscilador local entre sí, como se muestra en la Fig. 3.
El desfase relativo de las señales en las entradas de los mezcladores será exactamente π/2. que es lo que se requiere. Pero en este caso, se necesitan mezcladores en los que tanto la señal como el oscilador local se alimenten a la misma entrada, es decir Los mezcladores equilibrados convencionales no son adecuados en este caso. ¡Pero un mezclador basado en diodos consecutivos, propuesto por el autor hace más de 20 años, es la mejor opción! En él, la frecuencia del oscilador local es la mitad de la frecuencia de la señal y la conversión se produce según la ley F = 2fl, - fc o F = Iс - 2fl. La longitud de la línea en la frecuencia del oscilador local será sólo λ/16, pero como la fase del oscilador local, así como la frecuencia, se duplican durante la conversión, todavía se forman señales de cuadratura en las salidas de los mezcladores. En la implementación práctica de un mezclador en cuadratura sobre ondas contrapropagantes, es aconsejable (pero no necesario) utilizar el modo de onda viajera en la línea. Para ello, las impedancias de entrada de los mezcladores con impedancias de salida de fuentes de señal conectadas en paralelo deben ser iguales a la impedancia característica de la línea. Las capacidades de entrada y salida deben compensarse conectando inductancias en paralelo o de otro modo. La línea se puede realizar en forma de un trozo de cable coaxial, en forma de una línea microstrip impresa o en elementos agrupados. Como ejemplo de la implementación práctica del mezclador de la Fig. La Figura 4 muestra un diagrama práctico de la parte de entrada de un receptor heterodino experimental a una frecuencia de 46 MHz. El circuito de entrada está formado por los elementos L1C1 y el amplificador de RF está ensamblado según un circuito seguidor de fuente en un transistor de efecto de campo VT1. La etapa de amortiguación del oscilador local en el transistor VT3 se fabrica utilizando exactamente el mismo circuito. El oscilador local del receptor se fabrica según un circuito capacitivo de tres toneladas utilizando un transistor bipolar VT2 utilizando un resonador de cuarzo con una frecuencia de 23 MHz. Se instala una resistencia de recorte R6 en el circuito de alimentación del oscilador local, que le permite seleccionar el nivel de la señal del oscilador local en los diodos del mezclador para obtener el coeficiente de transmisión máximo.
A través de los condensadores de separación C3 y C8, las señales de RF se suministran a los extremos de la línea con mezcladores conectados a ellos mediante diodos VD1-VD4. La línea en sí, debido a la frecuencia no demasiado alta, está hecha en forma de un enlace en forma de U de un filtro de paso bajo sobre elementos agrupados. L2C9C10. La frecuencia de corte del enlace es mucho más alta que la frecuencia de la señal, por lo que solo introduce un cambio de fase y no una atenuación de las señales de RF. Las capacidades de salida de los seguidores de fuente y las capacidades de entrada de los mezcladores se tienen en cuenta durante la configuración ajustando correspondientemente las capacidades de enlace con los condensadores de ajuste C9 y C10. Los condensadores C11 y C12 filtran los componentes de alta frecuencia en las salidas del mezclador y limitan el ancho de banda a las frecuencias de audio. La bobina L1 contiene 7 vueltas de alambre PEL 0,5 y está realizada sobre un marco de 5 mm de diámetro con un cortapelos de magnetita. La bobina de línea L2 está enrollada en un anillo de alta frecuencia con un diámetro exterior de 9 mm (la mejilla del circuito magnético SB-9) y contiene 8 vueltas de cable PEL 0,25. El inductor L3 solo es necesario para cerrar el circuito mezclador con corriente continua, su inductancia no es crítica. Configurar el dispositivo se reduce a configurar el circuito de entrada y configurar el nivel de voltaje heterodino a la señal máxima en la salida y ajustar el cambio de fase en los canales. Para ello, las señales I y Q se suministran después de una amplificación adecuada (el autor utilizó un amplificador operacional dual K157UD2). a las entradas X e Y del osciloscopio. Habiendo establecido la misma ganancia en todos los canales, ajustando los condensadores C9 y C10 se logra el círculo correcto en la pantalla. El dispositivo descrito proporcionaba una sensibilidad limitada al ruido de varios microvoltios (no se había fijado la tarea de obtener la máxima sensibilidad) y la precisión del desplazamiento de fase de las señales de salida era mejor que varios grados; en cualquier caso, la forma de la figura en la La pantalla del osciloscopio era indistinguible de un círculo en todo el rango de frecuencias de pulsación, desde corriente continua hasta varios kilohercios. Autor: V.Polyakov, Moscú
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