CC BY
16
Рахимов Д.Н. ассистент Ташкентский государственный технический университет
БАЛАНСИРОВОЧНЫЙ СМЕСИТЕЛЬ ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИКА НА
МИКРОСХЕМЕ ТИПА К(Р)590КН8
Аннотация. В данной статье разработан сверхдинамичный пассивный балансный смеситель на микросхеме К590КН8. Такой смеситель может использовать гетеродинное напряжение как синусоидальной, так и прямоугольной формы.
Ключевые слова: смеситель, микросхема, К590КН8, порт, подложка, приемопередатчик, значение канала, уровень сигнала, гетеродин, заданная длительность, транзистор.
Rakhimov J.N. assistant
Tashkent State Technical University
BALANCED MIXER OF TRANSCEIVER ON MICROSCHEM TYPE
K(R)590KN8
Abstract. In this article, an ultra-dynamic passive balanced mixer based on the K590KN8 chip has been developed. Such a mixer can use a heterodyne voltage of both a sinusoidal and a rectangular shape.
Keywords: mixer, microcircuit, K590KN8, port, substrate, transceiver, channel value, signal level, local oscillator, specified duration, transistor.
Для изучения интермодуляционных характеристик (помех) исследуемых смесителей был собран стенд, включающий в себя установку по измерению интермодуляционных искажений третьего порядка и собственно смеситель.
При этом в одном плече смесителя находились транзисторы микросхемы, имеющие выводы 3 и 6 затворов, а в другом плече-транзисторы, имеющие выводы 11 и 14 затворов.
Рис.1. Внутреннее строение микросхемы К590КН8.
Интермодуляционная помеха третьего порядка формировалась в смесителе двумя тест-сигналами синусоидальной формы и равной амплитуды (^ = 12000 кГц и 12 = 14000 кГц), которые подавались на ЯГ порт.
Поскольку в измерительной установке интермодуляционная помеха регистрировалась на звуковой частоте, то на гетеродинные порты смесителя подавался сигнал с частотой несколько большей (меньшей), чем 10000 кГц.
Таким образом, изучался уровень интермодуляционной помехи на частоте
2Ц - £2 = 10000 кГц (1)
Сама установка по измерению интермодуляционных характеристик смесителя и точек перехвата третьего порядка 1Р3 позволяла измерять значения 1Р3, значительно большие, чем +50 дБм.
Как было указано выше, использовался разнос в 2 МГц для частот тестирования.
Вначале подложка микросхемы была соединена с ЯС-цепью (Я1 =100 кОм, С1 = 0,1 мк).
Напряжение на затворах транзисторов было синусоидальным, с амплитудой 11,1 В.
Испытания смесителя проводились двухтоновым сигналом с мощностью одного сигнала +7 дБм (т.е. 0,5 В на нагрузке 50 Ом). При этом в смесителе возникала интермодуляционная помеха третьего порядка с уровнем -68 дБм (соответствует 90 мкВ на нагрузке 50 Ом). Значение 1Р3 смесителя определялось по известной формуле:
Jр _ 3Ртест-РщР3
где 1Р3 - точка перехвата третьего порядка данного устройства;
Ртест - мощность, приходящаяся на один тон в двухтоновом измерительном сигнале;
Р]мо3 - мощность возникающей в смесителе интермодуляционной помехи (искажения) третьего порядка и слышимая в данном случае на частоте 1 кГц.
Таким образом,
1Рз = = 44,5 ДБм (3)
Если предположить, что уровень собственных шумов, приведенный к входу смесителя, составляет около 0,2...0,3 мкВ (типичное значение для
таких смесителей), то ДД по интермодуляции третьего порядка (БЯ мбз) равен примерно 110 дБ (конкретно в данном случае 113 дБ).
Подав два тест-сигнала с уровнями по -13 дБм (т. к. уровень +7 дБм оказался для этой цепи очень высок), в результате получили мощность производимой в смесителе интермодуляционной помехи -71,4 дБм (60 мкВ/50 Ом).
В этом случае значение точки перехвата третьего порядка смесителя составила
1Р = 3- (-13) + 71,4 = +16,2 дБм. (4)
По сравнению с рассмотренной выше схемой, "закорачивание" подложки микросхемы на "землю" приводит к значительному снижению значения 1Р3 балансного смесителя на величину 44,5- 16,2 = 28,3 дБм.
Динамический диапазон по интермодуляции третьего порядка ВКмб3 при таком включении смесителя составил примерно 94 дБ.
Таким образом, произошло снижение ДД по интермодуляции третьего порядка на величину:
113 - 94 = 19 дБ. (5)
После смесителя с указанными параметрами в конструкции трансивера установлен довольно слабодинамичный реверсивный усилитель, так что, в принципе, даже улучшение схемы балансного смесителя в этой конструкции, скорее всего, не будет замечено.
Следует также отметить, что "закорачивание" подложки микросхемы 590КН8 на "землю" приводит к возрастанию уровня неподавленного напряжения гетеродина на ЯБ и Ш портах смесителя (по сравнению со схемой смесителя, имеющей ЯС-цепь).
Так, при нагрузке ГБпорта на сопротивление 50 Ом, на 50-омной нагрузке ЯБ порта также присутствовало ВЧ напряжение гетеродина с уровнем 0,25 В.
Но, при аналогичной нагрузке ЯБ порта, на 50-омной нагрузке 1Б порта уже присутствовало напряжение гетеродина 0,49 В.
Практическая реализация балансного смесителя на микросхеме 590КН8 приведена на рис. 2.
Рис. 2. Схема балансного смесителя на микросхеме 590КН8
Табл. 1
Параметр смесителя RC-цепь отсутствует, подложка"закорочена" на "землю" RC-цепь присутствует, |UL0| = |UL0| = 11,1 В (рис. 1)
1РЗ +16,2 дБм +44,5 дБм
DRIMD3 94 дБ 113 дБ
Напряжение на RF порте 0,25 В 0,25 В
Напряжение на IF порте 0,49 В 0,14 В
Табл. 1 иллюстрирует данные сравнения параметров смесителя при отсутствии RC-цепи (подложка микросхемы "закорочена" на "землю" и при ее наличии рис. 2.
Соответственно, при "закорачивании" подложки на "землю" в схемах на рис. 2. получаем результаты, соответствующие данным второго столбца табл.1.
В заключение коротко остановимся на методической стороне анализа микросхемы типа 590КН8.
Использованные источники:
1. Радиоприемные устройства: Учебник для вузов / И.И. Фомин, Н.Н. Буга, О.В. Головин и др.; Под. редакцией И.И. Фомина.- 3-изд.-М.:Горячая линия, 2007. 520с.
2. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов/В.В. Шахгильдян, В.В. Козирев и др.;Под. ред. В.В. Шахгильдяна-M.: Радио и связь, 2003, 503 с.
3. Артеменко В. Балансный смеситель трансивера на микросхеме К(Р)590КН8. - Радиолюбитель КВ и УКВ 2004, №7 с 27...23, N08 с 36. 37.
4. Тарасов А. Портативный КВ трансивер. - Радиолюбитель КВ и УКВ, 2000
