微电路上的关键混频器。方案、说明

微电路上的关键混频器。无线电电子电气工程百科全书

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这一次 - 电子钥匙上的混频器电路和几个实用电路。假设已经发生了这样的事情，但他们说“重复是学习之母”并非没有道理。年轻的无线电爱好者在哪里了解混频器的工作原理。如果旧杂志在垃圾桶里，而新文学只与计算机有关？与此同时，混频器电路也在不断改进。开发人员努力获得具有理想参数的混频器：大动态范围。简单、经济、技术和宽带。或许，这将是一个组装在由高速 CMOS 数字微电路控制的超高速按键上的混频器。

无线电爱好者不会对混频器电路失去兴趣。现代元素基础允许设计具有惊人特性的不同寻常的混合器。但首先，一些理论和术语。在业余无线电环境中，根据本地振荡器信号的类型、矩形或正弦信号，混频器分为关键型和“平滑型”。他们还谈论无源和有源混频器 - 与有源混频器不同，无源混频器不会放大转换后的信号。

根据工作原理，一般情况下，所有混频器都是输入信号相位与本振信号频率的开关。二极管、晶体管或电子开关通常用作开关元件。而且，有源当然只能是晶体管上的混频器。尽管并非所有晶体管混频器都处于活动状态。例如，在第 1 页的 RD #97-11 中引起了很多读者兴趣并进行了讨论的混音器未启用。

通过考虑经典二极管环形平衡混频器的电路，很容易理解混频器的工作原理，图 1。

芯片上的关键混频器
图 1. 二极管环平衡混频器

本振电压 Uget。当它在A点相对于B点的极性为正时，打开一对二极管VD1和VD4。如果有信号，它会通过这些二极管从混频器的输入端传递到输出端。这种情况一直持续到本地振荡器电压反转符号。在这种情况下，二极管VD1、VD4闭合，二极管VD2、VD3打开。与第一种情况相同的信号通过这些二极管，只是它在混频器输出处的相位反转 - 变压器 T2 的次级绕组的相反结论开始工作。变压器 T1 和 T2 对称绕组中的本振电流在任何时候都指向相反的方向并相互抵消。当然，如果不采取特殊措施，很难对这些电流进行可接受的补偿，并且在混频器的输出端会在本地振荡器（载波）的频率处出现残余信号。为了平衡混频器，在变压器的其中一个对称绕组的断路中包含一个可变电阻器。但在这种情况下也很难实现深度载流子抑制——技术二极管电阻的扩散、变压器绕组的不对称性、安装电容和其他因素都会影响这里。

现在想象一下，我们用电子钥匙开关代替了二极管，它们的特性接近普通继电器触点，但速度要快得多，图 2。

芯片上的关键混频器
图 2 圆形平衡调音台

在这种情况下，控制电路和信号路径是分开的，大大降低了它们的相互渗透。但这并不是获得的所有好处。现代电子开关（例如 MAXIM 的 MAX361）的开路电阻小于 2 欧姆，开关速度约为 100 纳秒。此外，位于微电路外壳中的四个密钥中的每一个都将其参数保持在 +/-20 V 的开关电压范围内。这意味着公钥不会对通过它的信号引入任何非线性失真。

电子按键由从本地振荡器信号调节器微电路提供给输出“F1”和“F2”的带有数字电平的信号控制。整形电路如图3所示。

芯片上的关键混频器
图 3 按键控制信号调理器

输入电阻由电阻器 R1、R2 的值决定，施加到输入端的本地振荡器信号的幅度约为 0,5 V。控制信号穿透到开关电路中的衰减根据规格对于 1561 系列微电路超过了值 (-130 dB)，这使得混频器可以组装在这样的按键上，轻松实现几乎 100 dB 的载波抑制！

我测试了另外几个混频器电路，它们用作 DSB 信号调节器和混频器——在 160 到 40 米的低频 KB 频段上工作时工作频率的载波。在最简单的方案中，只使用一个密钥。图 4 显示了该混频器的示意图。它用作 DSB 驱动程序。

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图 4 一键调音台

任何运算放大器都可以用作麦克风放大器。源信号由驻极体电容麦克风提供给它。键输入直接连接到“操作器”的输出，电路 R1、R2、C1 自动支持混音器的平衡。所连接的机电滤波器的谐振特性恢复了输出信号的水平对称性。该电路的优点是其简单性，以及控制信号是具有本地振荡器频率的单极性信号。当使用微型压电陶瓷 EMF 型 FEM4-031 -500-3,1V-2 时，可以省去电容器 C2，并选择电阻器 Rl 和 R2，以使混频器与滤波器的输入电阻相匹配，在这种情况下，约5kOhm。

下一个平衡调制器，图 5，在高达 12 MHz 的频率下工作良好，但与之前的混频器不同，这个混频器还需要双向控制。

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图 5 两个键上的平衡混音器

作为变压器T1，使用了与接收器匹配的低频变压器，对于变压器过敏的人，我们可以推荐图6的电路。

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图 6 带相位输出的麦克风放大器

在 500 kHz 的 LO 频率下，该电路中的载波抑制为 94 dB。相同的电路已成功用作第二个混频器 - 该范围的载波，以及解调器或 SSB 检测器，图 7。

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图 7 第二个混频器-解调器

在这些单元的基础上，我组装并运行了几年的小型低频压缩机，这让我忘记了泵送发射机的输出级是什么。其简化方案如图 8 所示。

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图 8 带有关键混频器的射频压缩器

该设备的想法早已为人所知，但从出版物来看，它仍然以一种或另一种技术实现的形式引起无线电爱好者的共鸣。工作原理是限制生成的 SSB 信号，随后在附加 EMF 上进行滤波。所提出的混频器电路设计使得获得更线性的信号成为可能。因此，在大约 15 dB 的限制程度下，广播中的通讯员并没有注意到通常伴随压缩的明显失真的出现，但注意到信号电平增加了 1,5 个点。

路径的线性是由于混频器中没有失真。由于电路的信号电平相对较高和电流较小，因此不需要屏蔽它的各个部分，并且可以通过完全任意的安装来实现所述载波抑制。压缩器具有三个输出，因此很容易进行实验。第一个输出将是来自麦克风放大器的线性 ns 压缩信号。关于第二个 - 低频压缩信号。而在第三个输出 - SSB 压缩信号。

整个设备安装在便携式收发器的手持麦克风外壳中。 12 V 电源的电流消耗约为 15 mA。有一次，我用这个“麦克风”作为单频发射器到接收器的驱动器，只需一次转换。我只添加了第二个混频器，图 7，一个推挽驱动器，其电路在第 1 页的 RD #97-15 中给出，以及一个功率放大器（RD #2-97，第 3 页）。原来它是一个体积小但功能强大的“给予的东西”。未来，计划在收发器混频器中试验开关，用于更复杂的接收器以及直接转换收发器。

图 9 显示了另一个混频器的示意图。它被用作我的第一个带有 Quartz 35 滤波器组的发射机混频器，它的优点是它不需要变压器中点输出。

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图 9 带有简单变压器的键混频器

我想再次指出，我仅在低频业余频段发射机的信号调理路径中测试了上述电路。由于我缺乏有关更快芯片的信息，因此无法使用上 KB 频段上的键。我将感谢提供此类信息的无线电爱好者。

至于这个电路在接收器中的使用，这是一个有待进一步实验的课题，在我看来，很有可能使用这样的混频器，例如作为SSB检测器。高速按键可用于接收器的第一混音器。我可以想象当他们能够在不失真的情况下切换二十伏信号时，他们将拥有什么样的动态范围！

作者：S.Makarkin，RX3AKT；出版物：N. Bolshakov，rf.atnn.ru

查看其他文章 部分业余无线电设备的结。混频器、变频器.

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