Mixer adalah tahap kunci dari rantai sinyal RF dalam arsitektur penerima superheterodyne (super). Ini memungkinkan penerima untuk disetel melalui pita frekuensi yang luas dan kemudian mengubah frekuensi sinyal yang diterima yang diinginkan menjadi frekuensi tetap yang diketahui. Ini memungkinkan sinyal yang diinginkan diproses, disaring, dan didemodulasi secara efisien. Struktur struktur super elegan dan sederhana, tetapi kinerja sebenarnya tergantung pada kinerja blok fungsional penyusunnya.
Perhatikan bahwa Superman di mana-mana dikembangkan oleh jenius teknik Mayor EH Armstrong pada tahun 1930-an dan sebagian besar menggantikan desain receiver sebelumnya, desain super-regeneratif (walaupun masih digunakan dalam aplikasi profesional saat ini). Selanjutnya, Armstrong juga menemukan modulasi frekuensi, yang masih banyak digunakan. Salah satu dari mereka akan menjadikan Armstrong sebagai kategori "pelopor dan penemu", tetapi sangat penting untuk memiliki tiga penemuan terkait radio ini. Untuk informasi lebih lanjut tentang dasar-dasar mixer, lihat artikel TechZone "Dasar-dasar mixer". Dalam penerima "konversi tunggal" super dasar, sinyal RF pembawa masukan diperkuat oleh satu atau lebih tahap penguat kebisingan rendah (LNA) dan kemudian memasuki mixer (Gambar 1). Mixer memiliki dua input: sinyal RF dan osilator lokal (LO). LO berada pada offset tetap dari sinyal yang diinginkan untuk disetel, dan dapat diatur di atas atau di bawah frekuensi pembawa; ada alasan teknis dalam beberapa desain, mengapa yang satu lebih diutamakan daripada yang lain.
Gambar 1: Arsitektur superheterodyne dasar mencampur sinyal RF dengan osilator lokal dan mempertahankan offset tetap dengan sinyal RF yang diperkuat untuk disetel untuk menghasilkan sinyal IF frekuensi tetap konversi-turun, yang kemudian dapat diperkuat dan didemodulasi Baseband.
Mixer adalah tahap non-linier yang menggabungkan dua sinyal. Pencampuran nonlinier ini menghasilkan dua keluaran: satu pada jumlah dari dua frekuensi sinyal, dan yang lain pada perbedaannya (lain dan/harmonik juga dihasilkan oleh proses pencampuran nonlinier, tetapi tidak menarik dan mudah disaring). Ada keluaran frekuensi ketukan tetap, yang disebut frekuensi menengah (IF), yang membuat desain super sangat efektif. Ini karena tidak peduli berapa frekuensi spesifik yang disetel, IF selalu pada frekuensi yang sama. Karena frekuensi IF selalu sama, penguat tahap IF dan demodulator selanjutnya dapat dioptimalkan untuk kinerja frekuensi tunggal yang diketahui.
Selanjutnya, saring output IF mixer untuk menghilangkan artefak (sebanyak mungkin), dan kemudian lanjutkan ke tahap berikutnya untuk amplifikasi dan demodulasi lebih lanjut. Secara historis, radio AM siaran tradisional menggunakan IF 455 kHz, radio FM siaran tradisional menggunakan 10.7 MHz, tetapi aplikasi profesional lainnya menggunakan IF yang berbeda.
Selain super konversi tunggal dasar, ada juga topologi konversi ganda. Ini digunakan untuk frekuensi pembawa yang lebih tinggi, seperti 500 MHz atau di atas 1 GHz, untuk mengurangi masalah penyaringan sinyal dan masalah kebisingan dengan mengoptimalkan kinerja yang dapat dicapai dari setiap tahap; pembawa melewati mixer / LO tahap pertama untuk menguranginya menjadi sekitar IF pertama 50-100MHz kemudian dikonversi lebih lanjut ke IF kedua oleh mixer / LO kedua. Ini memberi desainer fleksibilitas keseluruhan yang lebih besar dan melonggarkan beberapa persyaratan untuk spesifikasi komponen individu. (Bahkan ada penerima konversi tiga kali lipat dalam penggunaan komersial.) Gambar 2: Dalam desain konversi ganda, metode super dasar memperluas tahap konversi turun pertama untuk penyetelan pada frekuensi yang lebih tinggi; output IF menjadi setara dengan RF Frekuensi tetap, yang dicampur dengan LO tahap kedua untuk menghasilkan output IF kedua.
1. Desain nol-JIKA
Meskipun metode ultra-presisi LO/IF sejauh ini merupakan arsitektur receiver yang paling berhasil dirancang, metode ini sekarang mendapatkan persaingan dari metode lain: receiver zero-IF, juga dikenal sebagai receiver konversi penerima langsung (DCR), Penerima homodyne atau penerima sinkron (Gambar 3). Di sini, frekuensi LO diatur sangat dekat dengan frekuensi pembawa RF dari sinyal yang diinginkan. Output campuran segera di baseband dan tidak memerlukan tahap IF.
Gambar 3: Metode zero-IF menggunakan LO yang sangat dekat dengan sinyal RF dan langsung dikonversi ke baseband tanpa tahap IF perantara.
Meskipun metode ini secara teoritis mengurangi kompleksitas rangkaian dasar, metode ini memberlakukan persyaratan yang ketat pada semua tahapan, termasuk rentang dinamis, stabilitas, distorsi, rentang penyetelan, dan kebisingan. Untuk beberapa aplikasi yang dipilih dan dirancang dengan cermat, IC dapat membuat receiver zero-IF kompetitif atau lebih unggul dari receiver super dengan level IF.
2. Parameter mixer utama
Mixer bisa pasif (biasanya dibangun dengan dioda) atau perangkat aktif yang menggunakan gain transistor. Sebagai modul fungsional yang mengumpulkan sinyal dalam pita frekuensi RF yang lebar dan mengubahnya menjadi frekuensi IF tetap, mixer memiliki banyak persyaratan untuk itu. Mixer aktif dan pasif masing-masing memberikan kombinasi parameter kunci yang berbeda, yang semuanya diukur dalam dB, kecuali dinyatakan lain:
Titik intersep orde ketiga atau titik silang masukan (IIP3 atau IP3) berhubungan dengan efek pencampur produk nonlinier pada sinyal yang diperkuat secara linier yang disebabkan oleh suku produk nonlinier orde ketiga. Dua frekuensi uji dalam pita pas dari mixer digunakan untuk mengevaluasi titik intersep orde ketiga; biasanya, frekuensi uji ini berjarak sekitar 20 hingga 30 kHz. Nilai IP3 yang lebih tinggi (dalam dBm) menunjukkan mixer yang lebih baik.
Loss/gain konversi adalah rasio daya keluaran IF dengan daya masukan RF. Untuk mixer pasif, ini selalu merupakan kerugian (dB negatif), biasanya antara -5 dan -10 dB. Meskipun ini adalah ukuran efisiensi mixer, masalahnya di sini bukanlah efisiensi catu daya DC, tetapi tingkat daya RF yang relatif rendah yang dilihat oleh mixer.
Angka kebisingan (NF) sangat penting karena mencirikan kebisingan yang ditambahkan oleh mixer dan muncul pada output IF. Hal ini menjadi perhatian, karena begitu noise in-band ditambahkan ke sinyal yang diinginkan, hampir tidak mungkin untuk menghilangkan, menghancurkan sinyal, membuat demodulasi lebih menantang, dan mengurangi bit error rate (BER). Angka kebisingan khas adalah antara 0.5 dan 3 dB.
Isolasi mendefinisikan sejauh mana mixer mencegah energi sinyal input RF atau LO mencapai output IF, yang dapat merusak dan mendistorsi IF dan menyebabkan masalah dan kesalahan demodulasi. Ini adalah rasio input RF atau LO terhadap kebocoran IF output.
Rentang dinamis mengukur rasio level sinyal maksimum ke level sinyal minimum yang dapat ditangani oleh mixer, dan masih memberikan sinyal IF yang memenuhi spesifikasi. Tergantung pada input RF yang diharapkan, sistem mungkin memerlukan rentang dinamis sedang (50 dB) atau lebar (100 dB).
Ini hanyalah parameter kinerja yang terkait dengan mixer atas. Lainnya termasuk penolakan gambar, kompresi gain, offset DC dan titik kompresi 1 dB.
3. Berbagai macam mixer yang tersedia
Vendor mixer termasuk vendor IC analog tradisional dengan keahlian RF, serta vendor RF-centric yang mengembangkan IC dan mixer diskrit. Karena kedua kelompok ini melihat kinerja mixer dari arah yang berbeda, mereka memiliki area fokus yang berbeda dalam hal prioritas dan trade-off, serta aspek umum.
Pemasok IC ADI memperkenalkan ADL5350, yang merupakan mixer pasif ujung tunggal GaAs pHEMT dengan penguat buffer LO terintegrasi (Gambar 4).
Gambar 4: Mixer pasif ADL5350 menyertakan penguat LO aktif untuk menyederhanakan operasi dan persyaratan pembangkitan sinyal LO.
Perangkat broadband ini dapat menangani frekuensi dari 750 MHz hingga 4 GHz dan dirancang untuk BTS seluler dengan jenis dan standar modulasi yang berbeda. Buffer memungkinkan pengguna untuk menyediakan LO tingkat rendah, yang menyederhanakan desain. Kehilangan konversi adalah 6.8 dB, angka kebisingan adalah 6.5 dB, dan IP3 adalah 25 dB. Karena frekuensi yang terlibat, ADL5350 menggunakan pad terbuka 8 VFDFN, paket skala chip. (Ini juga dapat digunakan untuk proses tambahan dari konversi ke atas, tetapi ini adalah cerita lain.)
CEL (sebelumnya California Eastern Laboratory) menyediakan chip silikon UPC2757 MMIC (IC microwave monolitik) untuk input RF dari 0.1 hingga 2.0 GHz dan IF dari 20 hingga 300 MHz (Gambar 6).
Gambar 6: Seri UPC2757 CEL mencakup mixer aktif dasar untuk input RF antara 0.1 dan 2.0 GHz.
UPC2757TB dioptimalkan untuk konsumsi daya rendah, sedangkan UPC2758TB dioptimalkan untuk distorsi rendah. Untuk setiap IC, gain konversi adalah fungsi dari frekuensi LO (Gambar 7).
Gambar 7: Penguatan konversi UPC2757 MMIC CEL bervariasi dengan frekuensi LO; dua anggota keluarga utama memberikan pilihan dasar untuk konsumsi daya dan distorsi.
Ini hanya dua contoh. Mixer tersedia dari banyak pemasok; peralatan dapat digunakan untuk berbagai frekuensi RF dan LO, serta tingkat daya dan parameter kinerja yang berbeda. Proses pengambilan keputusan perancang pertama-tama mencantumkan persyaratan frekuensi dasar dan nilai yang diperlukan untuk properti mixer lainnya, serta fleksibilitas atau pertukaran apa pun yang mungkin ada di salah satu faktor ini.
produk kami yang lain:
