تحقیق طراحی میکسرها و کاربردهای آنها

تعداد صفحات: ۴۰ | قابل ویرایش

فهرست تحقیق طراحی میکسرها و کاربردهای آنها

عنوان                                           صفحه

مقدمه…………………………………. ۱

ویژگی اساسی میکسرها…………………….. ۳

الماسهای اساسی…………………………. ۵

تکنیک های میکسر کردن……………………. ۸

طراحی میکسر single- ended……………………. 13

میکسرهای Double- balanced…………………….. 25

ترانس کنداکتانس در میکسرهای FET………….. 25

میکسرهای ترانزیستور دو قطبی……………… ۲۸

حالت کلی میکسرها……………………….. ۳۰

مدارهای مخلوط کننده عملی………………… ۳۱

مدارهای مبدل نیمه هادی………………….. ۳۷

نتیجه گیری…………………………….. ۳۹

مقدمه طراحی میکسرها

در طراحی گیرنده معمولاً از مدار آشکارساز استفاده می کنیم. بیشتر مدارهای آشکارساز در حضور نویز یا سیگنالهای تداخلی به خوبی عمل نمی کنند و بسیاری از آنها در صورت کمتر بودن دامنه سیگنال ورودی از چند ولت اصلا کار نمی کنند در صورتی که سیگنال مطلوب در ورودی گیرنده ممکن است شدت میدانی در حدود میکرولت/متر داشته باشد. در صورتیکه rms نویز و شدت سیگنال تداخلی آنتن در حد ولت/متر است. واضح است که هم بهره و هم قدرت انتخاب در جلوی آشکارساز موردنیاز است.

در قسمت گیرنده چون خیلی ضعیف است و دارای نویز نیز می‎باشد و مدوله شده هم است. بنابراین یک تقویت کننده قرار می‎دهیم که هم سیگنال دریافتی را تقویت کند و هم نویز را از بین ببرد. چون دامنه سیگنال ورودی در حدود میکروولت است و ما دامنه ای در حدود ولت داریم بنابراین بهره تقویت کننده باید حدود ۱۰^۶ باشد. بعد از تقویت کننده باید یک فیلتر قرار دهیم تا سیگنال نامطلوب را از بین ببریم.

‌

ویژگیهای اساسی میکسرها

میکسرها عموماً برای مالتی پلکس کردن سیگنالهایی با فرکانسهای مختلف در انتقال فرکانسی به کار می رود.

با توجه به اینکه سیگنالهای RF ورودی در فاصله بسیار نزدیک و متراکم قرار دارند برای فیلتر کردن سیگنال مطلوب به یک فیلتر با Q بسیار بالا نیاز داریم. اما اگر فرکانس سیگنال RF بتواند کاهش یابد یا در میان سیستمهای مخابراتی down convert شده خیلی بیشتر قابل کنترل خواهد بود.

یکی از بهترین سیستمهای شناخته شده down convert گیرنده سوپر هیترودین است که در شکل (۲) نمای کلی آن آمده است.

بعد از دریافت سیگنال RF به وسیله آنتن و تقویت در تقویت کننده (LNA) low- noise یک میکسر که وظیفه آن ضرب سیگنال ورودی که بر روی فرکانس f_RF متمرکز شده با یک سیگنال از اسیلاتور محلی با فرکانس مرکزی f_LO می‎باشد. سیگنالی که بعد از میکسر حاصل می‎شود شامل فرکانسهای  می‎باشد. و بعد از عبور از یک فیلتر پائین گذر سیگنالی با فرکانس پائین تر یعنی  به دست می‎آید که این سیگنال را با عنوان فرکانس میانی (IF) نشان می دهند. که این سیگنال برای پروسه های دیگری مورد استفاده قرار می‎گیرد.

دو عضو اساسی در میکسرها عبارتند از ترکیب کننده و آشکارساز. ترکیب کننده می‎تواند از یک تزویجگر جهت دار (directional coupler) با زاویه ۹۰ درجه (یا ۱۸۰ درجه) استفاده کند.

المانهای اساسی در طراحی میکسرها

قبل از وارد شدن به طراحی مدار میکسر، قابلیت یک میکسر را با در نظر گرفتن اینکه میکسر دو فرکانس در ورودی را گرفته و یک فرکانس که از حاصل ضرب دو سیگنال ورودی به وجود می‎آید مختصراً مرور کنیم.

به روشنی مشخص است که یک سیستم خطی نمی تواند تمام وظایف را برآورده کند و ما نیاز به انتخاب یک وسیله غیرخطی مثل دیود، FET یا BJT داریم که بتوانند حاصل ضرب هارمونیکها را تولید کند.

شکل (۳) ترتیب قرار گرفتن سیستم یک میکسر متصل به سیگنال RF را شرح می‎دهد. V_RF(t) و سیگنال اسیلاتور محلی V_LO(t) که به عنوان سیگنال PWMP شناخته می‎شود نشان داده شده است.

دیده می‎شود که سیگنال ورودی RF با سیگنال LO ترکیب شده و یک وسیله نیمه هادی (دیود، ترانزیستور یا FET) را تغذیه می‌کند. که این ادوات شامل کاراکترهای انتقال غیرخطی می باشند. و جریان خروجی را برای بار تولید می‌کنند.

جریان خروجی برای دیود و BJT دارای خواص توانی است.

و برای MESFET یک رفتار مربعی داریم:

که در اینجا جریان I همان جریان درین و V ولتاژ گیت- سورس است که برای سادگی از نوشتن آنها صرفنظر شده است.

وقتی این ولتاژ به ورودی نیمه هادی ها داده شود جریان خروجی که می‎توان آنرا را به وسیله سری تیلور بیان کرد، حاصل خواهد شد- بسط تیلور در نقطه Q نوشته خواهد شد.