Keverők

A HamWiki wikiből

A keverők (mixer) rádiófrekvencián a frekvencia más frekvenciára történő átalakítására szolgálnak.

Alapok

A keverés során kettő különböző frekvenciából (f1 és f2) szeretnénk előállítani a kimenő (fki) frekvenciát. A keverés során összeg és különbözet is létrejön az alábbiak szerint:

[math]U_{ki} = U_1 sin(\omega_1 t) * U_2 sin(\omega_2 t) = \frac{U_1 U_2}{2} cos(\omega_1 - \omega_2)t - cos(\omega_1 + \omega_2)t[/math]

Keverők csoportosítása feladat szerint

Lekeverő
például a bejövő rádiófrekvenciás jelet középfrekvenciás fokozatra. Ez egy szimpla keverő és aluláteresztő (vagy a kölönbségi frekvenciára sáváteresztő) szűrő együtteséből áll.
Felkeverő
például a középfrekvenciás fokozat jelét a kimenő rádiófrekvenciára. Ez egy szimpla keverő és felüláteresztő (vagy az összeg frekvenciára sáváteresztő) szűrő együtteséből áll.
Null KF-re keverő
a bejövő RF jellel egyező keverőjellel közvetlenül 0 Hz környékére kever, itt RC aluláteresztő szűrővel szűrik a jelet.
I/Q lekeverő
a bejövő RF jellel egyező, ám 0 fokos és 90 fokos jellel végzett kettős keverés, melynek eredménye például a 0 Hz környékére keverés, ám az így kapott kettő jelből megkülönböztethető a negatív és pozitív forgásfrekvencia. A keverés eredménye szintén RC aluláteresztő szűrővel szűrve.
I/Q felkeverő
ugyanaz, mint az előző, ám ebben az esetben az I/Q jelet keverik fel RF-re, ott összegzik és az előálló frekvenciát sáváteresztő szűrővel szűrik.

Keverők csoportosítása kivitelezés szerint

Dióda nemlineáris karakterisztikáját alkalmazó keverő

Dióda karakterisztika
Egyetlen diódával felépített keverő

A mellékelt ábra jobb oldalán látható a dióda nyitóirányú karakterisztikája. A dióda enyhén nyitott állapotában a feszültség növelésével az átfolyó áram közel exponenciális jelleget mutat, ezáltal ezen a munkaponton alkalmas két jel szorzókeverésére.

Az egydiódás keverőt főleg mikrohullámon felsőbb frekvenciákon használják, ahol már tranzisztoros keverés nehezen kivitelezhető.

Tranzisztor bázis-emitter diódájának nemlineáris karakterisztikáját alkalmazó keverő

Egyszerű, tranzisztoros keverő

Tranzisztoros keverő példa

Az előző részben említett diódás keverő továbbfejlesztéseként a bejövő jelet a bázisra vezetjük, a keverőjelet az emitterre. A tranzisztor bázis-emitter diódájának kisáramú nemlineáris karakterisztikája miatt a kollektor áram a két jel pillanatnyi értékével közel exponenciális jelleget mutat, így a kollektoron a keverés termékei kinyerhetőek.

Gilbert cella

Gilbert cella

A Gilbert cella egy 6 tranzisztorból álló ügyes kapcsolás. Ez az előzőekben ismertetett egyszerű analóg keverőkhöz képest nagyobb linearitással rendelkezik, így jobb keverő építhető belőle.

A Gilbert cellát sok keverésre használt IC-ben megtalálhatjuk. Például az SA612 keverő IC-ben is ezzel a módszerrel történik a keverés.

Kapcsolóüzemű keverők

Poljakov keverő

Példa: Poljakov keverő és környezete


Ez a keverő soros antiparallel diódás megoldás, ahol a bemenőoldalon érkezik az első erősítőfokozatról az RF jel, a kimeneti oldalon pedig a helyi oszcillátor jele van rácsatolva, továbbá a valódi kimenet és szűrői felé a jel továbbvíve.

Az egydiódás keverővel ellentétben itt nincs nyitóirányú exponenciális karakterisztikájú munkapontra előfeszítés, helyette a nagyjelű helyi oszcillátor kapcsolóelemként használja fel a diódákat. Ráadásul az antiparallel diódák miatt mindkét félperiódusban nyitás fog történni, így a helyi oszcillátor frekvenciája éppen a fele kell legyen a valós keverési frekvenciának.

Ha a keverőfrekvenciával megegyező keverőjelet kívánunk alkalmazni, akkor egyetlen diódára kell cserélni az antiparallel diódát és a föld felöl biztosítani az egyenáramú komponenst (tekercs vagy ellenállás vagy dióda segítségével).

Dióda gyűrűs keverő

Ugyanaz a dióda gyűrüs kevero kétféleképpen rajzolva

A dióda gyűrűs keverő (ring modulator) szintén kapcsolóüzemű keverő. Ezt tartalmazza például a "DBM" nevű elektronikai alkatrész is. Igen jó a nagyjelű viselkedése.

Analóg kapcsolós keverés

Analóg kapcsolókkal (pl. 74HC4066) illetve analóg multiplexerek (pl. 74HC4052, FST3125, FST3126, FST3253) segítségével megvalósított kapcsoló üzemű keverés. Igen népszerűvé vált az utóbbi években, mert nem kell hozzá tekercs és közvetlenül a digitális áramkörről hajtható meg a keverő kapcsolóeleme.

Az I/Q keveréshez általában ezt a megoldást használják.