Nahasgailua RF seinale katearen etapa funtsezkoa da superheterodino (super) hargailuen arkitekturan. Hartzailea intereseko maiztasun banda zabal batean sintonizatzeko aukera ematen du eta, ondoren, jasotako seinale maiztasun jakin bat maiztasun finko ezagun bihurtzeko. Horri esker, intereseko seinalea modu eraginkorrean prozesatu, iragazi eta demodulatu daiteke. Superegituraren egitura dotorea eta sinplea da, baina benetako errendimendua osatzen duten bloke funtzionalen errendimenduaren araberakoa da.
Kontuan izan Superman nonahikoa EH Armstrong Major ingeniaritzaren ingeniaritzak garatu zuela 1930eko hamarkadan eta neurri handi batean bere aurreko hartzailearen diseinua ordezkatu zuen, diseinu super-birsortzailea (gaur egun aplikazio profesionaletan erabiltzen den arren). Ondoren, Armstrongek maiztasun modulazioa ere asmatu zuen, oraindik oso erabilia dena. Horietako edozeinek egingo luke Armstrong "aitzindari eta asmatzaile" kategoria, baina oso garrantzitsua da irratiari lotutako hiru asmakizun horiek izatea. Nahasgailuaren oinarriei buruzko informazio gehiago nahi izanez gero, ikusi TechZoneko "Nahasgailuaren oinarriak" artikulua. Oinarrizko "bihurketa bakarreko" hartzaile super batean, sarrerako garraiatzaile RF seinalea zarata baxuko anplifikadorearen (LNA) etapa batek edo gehiagok anplifikatzen dute eta ondoren nahasgailura sartzen da (1. irudia). Nahasgailuak bi sarrera ditu: RF seinalea eta osziladore lokala (LO). LOa sintonizatu nahi den seinaletik desplazamendu finkoan dago, eta maiztasun eramailearen gainetik edo azpitik ezar daiteke; zenbait diseinuetan arrazoi teknikoak daude, zergatik batek lehenesten du bestea.
1. irudia: oinarrizko superheterodino arkitekturak RF seinalea osziladore lokalarekin nahasten du eta konpentsazio finko bat mantentzen du sintonizatu beharreko RF seinale anplifikatuarekin beheranzko bihurketa, maiztasun finkoaren IF seinalea sortzeko, ondoren Base banda amplifikatu eta desmodulatu ahal izateko.
Nahastailea bi seinale konbinatzen dituen etapa ez lineala da. Nahasketa ez-lineal honek bi irteera sortzen ditu: bata seinaleen maiztasunen baturaren arabera, eta bestea beraien diferentzian (beste eta / harmonikoak nahasketa ez-linealaren prozesuak ere sortzen ditu, baina ez dira interesgarriak eta iragazteko errazak). Badago taupada maiztasuneko irteera finkoa, tarteko maiztasuna (IF) izenekoa, super diseinua hain eraginkorra bihurtzen duena. Maiztasun zehatza zein den sintonizatuta ere, IF maiztasun berdinean dagoelako gertatzen da. IF maiztasuna beti berdina denez, IF etapa anplifikadorea eta ondorengo demodulatzailea optimiza daitezke ezagutzen diren maiztasun bakar baten errendimendurako.
Ondoren, iragazkia nahastailearen IF irteera edozein artefaktu ezabatzeko (ahalik eta gehien), eta gero hurrengo fasera joan anplifikazio eta demodulazio gehiago lortzeko. Historikoki, ohiko emisio AM irratiak 455 kHz IF erabiltzen zituen, ohiko emisio FM irratiak 10.7 MHz erabiltzen zituen, baina beste aplikazio profesional batzuek IF desberdinak erabiltzen zituzten.
Bihurketa bakarreko super oinarrizkoaz gain, bihurketa topologia bikoitzak ere badaude. Hau garraiatzaile maiztasun handiagoetarako erabiltzen da, esaterako, 500 MHz edo 1 GHz baino gehiago, seinaleak iragazteko arazoak eta zarata arazoak arintzeko, etapa bakoitzaren errendimendu lorgarria optimizatuz; garraiatzailea lehen faseko nahastailetik / LO-ra igarotzen da gutxi gorabehera murrizteko. 50-100 MHz-ko lehen IF-a gero berriro bigarren IF-ra bihurtzen da bigarren mixer / LO-aren bidez. Horrek diseinatzaileei malgutasun orokor handiagoa eskaintzen die eta osagai bakoitzaren zehaztapenetarako baldintza batzuk lasaitzen ditu. (Erabilera komertzialean bihurketa-hargailu hirukoitzak ere badaude.) 2. irudia: bihurketa-diseinu bikoitzean, oinarrizko super metodoak beheranzko lehen bihurketa-etapa luzatzen du maiztasun handiagoarekin sintonizatzeko; IF irteera RF maiztasun finko baten parekoa bihurtzen da, bigarren etapako LOarekin nahasten dena bigarren IF irteera sortzeko.
1. Zero-IF diseinua
Nahiz eta LO / IF ultra-zehaztasun metodoa arrakastaz diseinatu den hargailuen arkitektura izan, gaur egun beste metodo batekin lehia irabazten ari da: zero IF IF hargailua, hartzaile zuzen bihurtzeko hargailua (DCR) izenaz ere ezagutzen dena, hartzaile homodinoa. edo hargailu sinkronoa (3. irudia). Hemen, LO maiztasuna nahi den seinalearen RF eramailearen maiztasunetik oso gertu ezartzen da. Irteera mistoa berehala base-bandan dago eta ez du IF faserik behar.
3. irudia: zero-IF metodoak RF seinaletik oso gertu dagoen LO erabiltzen du eta zuzenean beherantz bihurtzen da oinarrizko bandara bitarteko IF faserik gabe.
Metodo honek teorikoki oinarrizko zirkuituaren konplexutasuna murrizten duen arren, eskakizun zorrotzak ezartzen ditu etapa guztietan, tartean dinamika dinamikoa, egonkortasuna, distortsioa, sintonizazio eremua eta zarata. Arretaz hautatutako eta diseinatutako aplikazio batzuetarako, IC-k IF IF hartzaileak lehiakorrak edo IF mailak dituzten super hargailuen gainekoak izan daitezke.
2. Gako nahasgailuaren parametroak
Nahastaileak transistorearen irabazia erabiltzen duten gailu pasiboak (normalean diodoekin eraikiak) edo aktiboak izan daitezke. RF maiztasun banda zabal batean seinaleak biltzen dituen eta IF maiztasun finko bihurtzen dituen modulu funtzional gisa, nahasgailuek horretarako baldintza ugari dituzte. Nahasgailu aktibo eta pasiboek parametro gakoen konbinazio desberdinak eskaintzen dituzte, guztiak dB-tan neurtzen direnak, kontrakoa adierazi ezean:
Hirugarren ordenako atzemate puntua edo sarrerako puntu gurutzatua (IIP3 edo IP3) produktuaren nahasgailu ez linealak hirugarren ordenako produktu ez-linealaren terminoak sortutako linealki anplifikatutako seinalean duen eraginari buruzkoa da. Nahasgailuaren pasa-bandaren bi proba maiztasun erabiltzen dira hirugarren ordenako atzemate puntua ebaluatzeko; normalean, probako maiztasun horiek 20 eta 30 kHz ingurukoak dira. IP3 balio altuagoak (dBm-tan) nahasgailu hobea dela adierazten du.
Bihurtze galera / irabazia IF irteerako potentziaren eta RF sarrerako potentziaren arteko erlazioa da. Nahasgailu pasiboen kasuan, hori beti da galera (dB negatiboa), normalean -5 eta -10 dB artean. Nahastailearen eraginkortasunaren neurri bat bada ere, hemen arazoa ez da korronte elektrikoaren horniduraren eraginkortasuna, nahasgailuak berak ikusten duen RF potentzia maila nahiko baxua baizik.
Zarata-zifra (NF) oso garrantzitsua da, nahasgailuak gehitutako zarata ezaugarritzen duelako eta IF irteeran agertzen delako. Hau kezka da, izan ere, bandako zarata intereseko seinaleari gehitzen zaionean, ia ezinezkoa da seinalea ezabatzea, suntsitzea, demodulazioa zailagoa izatea eta bit erroreen tasa (BER) murriztea. Zarata tipikoa 0.5 eta 3 dB artekoa da.
Isolamenduak nahastaileak RF edo LO sarrerako seinalearen energia IF irteerara iristea eragozten duen neurria definitzen du, eta horrek IF suntsitu eta desitxuratu eta demodulazio arazoak eta akatsak sor ditzake. RF edo LO sarreraren arteko ihesaren IF proportzioa da.
Barruti dinamikoak nahasgailuak maneiatu dezakeen seinalearen gehieneko mailaren eta gutxieneko seinalearen arteko erlazioa neurtzen du, eta oraindik zehaztapenak betetzen dituen IF seinalea eskaintzen du. Espero den RF sarreraren arabera, sistemak barruti dinamiko ertaina (50 dB) edo zabala (100 dB) eska dezake.
Hauek dira goiko nahasgailuarekin lotutako errendimendu parametroak. Beste batzuen artean, irudiaren errefusa, irabazien konpresioa, DC desplazamendua eta 1 dB konpresio puntua daude.
3. Nahasgailu ugari
Nahasgailuen saltzaileek ohiko IC analogikoen saltzaileak dituzte, RF espezializazioa dutenak, baita IC eta nahasgailu diskretuak garatzen dituzten RF zentroko saltzaileak ere. Bi talde hauek nahastailearen errendimendua norabide desberdinetatik begiratzen dutenez, lehentasunen eta konpentsazioen ikuspegitik ardatz desberdinak dituzte, baita alderdi komunak ere.
ADI IC hornitzaileak ADL5350 aurkeztu zuen, hau da, GaAs pHEMT nahasketa pasibo bakarreko LO buffer anplifikadore integratua duena (4. irudia).
4. irudia: ADL5350 nahasgailu pasiboak LO anplifikadore aktiboa du, LO seinalea sortzeko funtzionamendua eta eskakizunak errazteko.
Banda zabaleko gailu honek 750 MHz-tik 4 GHz-ra arteko maiztasunak kudea ditzake eta modulazio mota eta estandar desberdinak dituzten oinarrizko estazio zelularretarako diseinatuta dago. Bufferrak erabiltzaileari maila baxuko LOa eman diezaioke, eta horrek diseinua sinplifikatzen du. Bihurtze galera 6.8 dB da, zarata zifra 6.5 dB da eta IP3 25 dB da. Inplikatutako maiztasunak direla eta, ADL5350-k 8 VFDFN espositutako pad-a erabiltzen du, txipa eskala duen paketea. (Gora bihurtzeko prozesu osagarrietarako ere erabil daiteke, baina hau beste istorio bat da.)
CELek (antzinako California Eastern Laboratory) UPC2757 silizio txipa eskaintzen du MMIC (mikroondas IC monolitikoa) 0.1 eta 2.0 GHz bitarteko RF sarrerako eta 20 eta 300 MHz bitarteko IF (6. irudia).
6. irudia: CELen UPC2757 serieak 0.1 eta 2.0 GHz bitarteko RF sarreretarako oinarrizko nahasgailuak ditu.
UPC2757TB optimizatuta dago energia-kontsumo txikirako, eta UPC2758TB, berriz, distortsio txikirako. IC bakoitzerako, bihurketa irabazia LO maiztasunaren funtzioa da (7. irudia).
7. irudia: CELen UPC2757 MMIC bihurketaren irabazia LO maiztasunaren arabera aldatzen da; familiako bi kide nagusiek oinarrizko aukerak ematen dituzte energia kontsumitzeko eta distortsiorako.
Bi adibide besterik ez dira. Nahasgailuak hornitzaile askoren eskura daude; ekipamendua RF eta LO maiztasun desberdinetarako erabil daiteke, baita potentzia maila eta errendimendu parametro desberdinetarako ere. Diseinatzailearen erabakiak hartzeko prozesuak lehenik eta behin maiztasunerako oinarrizko eskakizunak eta beste nahastailearen propietateetarako behar diren balioak zerrendatzen ditu, baita faktore horietako edozeinetan egon daitezkeen malgutasun edo konpentsazioak ere.
Gure beste produktu:
