Смеситель (электроника): различия между версиями

дополнение, уточнение
(дополнение, уточнение)
{{Значения|Смеситель}}
[[Файл:Mixer-GOST2.737-68.png|thumb|Условное графическое обозначение смесителя на схеме электрической структурной по ГОСТ 2.737-68: ''a''  — входной радиосигнал с центральной частотой ''f''<sub>1</sub>; ''b''  — сигнал [[гетеродин]]а с частотой ''f''<sub>2</sub>; ''c''  — выходной сигнал с комбинациями частот ''f''<sub>2</sub> + ''f''<sub>1</sub> и ''f''<sub>2</sub>  — ''f''<sub>1</sub> (при ''f<sub>2</sub>'' > ''f''<sub>1</sub>)]]
[[Файл:IdealMixer-ru.svg|thumb|Возможное обозначение смесителя на блок-схемах]]
'''СмесительСмеси́тель''' ('''смеситель частотчасто́т''')  — электрическая цепь, создающая спектр комбинационных частот при подаче на неё двух или более сигналов разной частоты<ref>ГОСТ 24375-80. Радиосвязь. Термины и определения.</ref>.
 
Смесители являются частью [[Преобразователь частоты (радиотехника)|преобразователей частоты]] в [[радиоприёмник|радиоприёмных]], [[радиопередатчик|радиопередающих]] и других устройствах, в которых осуществляется генерирование и формирование сигнала.
 
Смесители подразделяются на два основных типа:
# Аддитивные, в которых суммируется напряжения сигнала и гетеродина и затем детектируется каким-либо нелинейным элементом.
 
'''Смеситель''' чаще всего имеет два входа и один выход:
* Вход «Гет.Гетеродин» («LO», {{lang-en|local oscillator}}) используется для подачи сигнала [[гетеродин]]а (некоторой известной немодулированной частоты, относительно которой выполняется преобразование). Этот сигнал должен превышать остальные сигналы по уровню примерно на порядок (на 10 [[Децибелл|дБ]]);
* Вход (Выход) «ВЧ» («RF», {{lang-en2|radio frequency}}) — частота которую необходимо преобразовать;
* Выход (Вход) «ПЧ» («IF», {{lang-en2|intermediate frequency}}) — используются для подачи и получения сигналов низкой и высокой частот, в зависимости от вида работы — преобразование с повышением частоты, или с понижением.
 
На выходе ''идеального перемножающего смесителя'' образуется при подаче на его входы спектрально чистых синусоидальных сигналов постоянных амплитуд на выходе его формируется сигнал, являющийся суммой следующих синусоидальных сигналов:
На выходе смесителя получается смешанный сигнал, состоящий из ниже перечисленных [[частота|частот]]:
# СуммарнаяС частотасуммарнай частотой входных сигналов;.
# Частота,С равнаяразностной разности частотчастотой входных сигналов <math>Fif=Flo-Frf</math> и <math>Fif=Frf-Flo</math>;.
# Обе входные частоты, которые считаются паразитными, поэтому от этих сигналов пытаются избавиться, применяя последующие фильтры.
 
В реальном смесителе, из= за его нелинейности для операции перемножения помимо двух сигналов суммы и разности, как у идеального смесителя, на выходе образуются суммы и разности всех частот кратных частотам входных сигналов и гармоники входных частот. Эти паразитные спектральные составляющие в выходном сигнале реального смесителя обычно нежелательны, и должны быть отфильтрованы [[полосовой фильтр|полосовыми фильтромрами]] или [[ФНЧ|фильтрами нижних частот]].
При работе реального смесителя, помимо основного сигнала, на выходе присутствуют также множество побочных составляющих, образованных гармониками сигнала и гетеродина, которые должны быть отфильтрованы [[полосовой фильтр|полосовым фильтром]] или [[ФНЧ]].
 
Важным свойством смесителя является то, что преобразование выполняется с сохранением [[спектр]]а сигнала, то есть его [[модуляция|модуляции]] и прочих параметров с переносом спектра в иную полосу частот.
 
Существуют цифровые смесители. Например, логический элемент XOR, имеющий два входа и один выход: если подать на его входы достаточно сильные сигналы (например гетеродин 65 [[МГц]] и ЧМ сигнал ~70 МГц), то на выходе после ФНЧ можно наблюдать сильный разностный сигнал (ЧМ ~5 МГц), пригодный для дальнейшей непосредственной обработки цифровой схемой.
 
Рассмотрим== балансныеБалансные смесители. ==
Смесители, которые выполняют функцию перемножения напрямую, обладают превосходными характеристиками, потому что они идеально воспроизводятне толькодают гармоникипобочных сспектральных комбинационными частотамисоставляющих. Одно, достаточно общее свойство таких смесителей то, что они сначала преобразуют входное напряжение (t) в ток, а затем осуществляют перемножение токов. Примером перемножающего смесителя может служить [[ячейка Гилберта]].
 
== Параметры смесителей ==
Смесители, которые выполняют функцию перемножения напрямую, обладают превосходными характеристиками, потому что они идеально воспроизводят только гармоники с комбинационными частотами. Одно, достаточно общее свойство таких смесителей то, что они сначала преобразуют входное напряжение (t) в ток, а затем осуществляют перемножение токов.
РеальныеАнализ смесителиработы сложныреальных длясмесителей анализасложен, и поэтому их эксплуатационные качества определяются множеством характеристик. Ниже приводится список главных технических требований, предъявляемых к смесителям, в порядке убывания их важности.
* Диапазон рабочих частот. Смесители, как правило, применяются в приёмниках, работающих, начиная с очень низких частот до десятков гигагерц. Типичные серийно выпускаемые смесители имеют максимальную рабочую частоту от 100 МГц до 2,5 ГГц. Диапазон рабочих частот является фундаментальной спецификацией проекта, которая в значительной степени определяет конечный выбор типа смесителя.
* Динамический диапазон. Это одна из наиболее важных технических характеристик смесителя. Значительный рост числа используемых передатчиков и наличие источников помех означает, что современные радиоприёмники, как правило, работают в жёстких условиях помех. Даже в случае, когда полезный сигнал имеет очень малый уровень, например, в спутниковых системах связи, от приёмника требуется, чтобы он сохранял работоспособность и характеристики в присутствии сильных мешающих сигналов. Нижний предел динамического диапазона смесителя определяется его коэффициентом шума, в то время как верхний предел определяется уровнями компрессии коэффициента передачи, интермодуляционных составляющих и теплового разрушения.
 
== Ссылки ==
* Paul Horowitz, Winfred Hill The Art of Electronics Second Edition, Cambridge University Press 1989, pp.&nbsp;885–887 885—887
* [http://www.its.bldrdoc.gov/fs-1037/dir-023/_3340.htm mixer] - — [http://www.its.bldrdoc.gov/fs-1037/fs-1037c.htm Federal Standard 1037C] / General Services Administration, 1996 {{ref-en}}
* Gary Breed, [http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.399.8168&rep=rep1&type=pdf The Mathematics of Mixers: Basic Principles] / High Frequency Electronics, January 2011, pp.&nbsp;34–35  34-35{{ref-en}}
* [http://rfic.eecs.berkeley.edu/~niknejad/ee242/pdf/ee242_mixer_fund.pdf EECS 242: RF Mixers] /Ali M Niknejad, University of California, Berkeley.
{{rq|wikify|sources}}