W-15EL, Politechnika Łódzka, 2 rok, Elektronika
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Zastosowanie diod do powielania i mieszania częstotliwości: + - I I = k U 2 I 0 I d I C C Charakterystykę diody można w przybliżeniu aproksymować funkcją kwadratową. I 0 U As inω 1 t Bs inω 2 t R U 0 U U wy Mamy dwa obwody: prądu stałego oraz prądu zmiennego. Przez diodę płynie suma prądu stałego oraz zmiennego. Napięcie na diodzie jest sumą składowej stałej U oraz składowej zmiennej do - starczanej przez dwa połączone szeregowo źródła napięciowe: Asin( t) oraz Bsin( t). Gdy R jest b. małe, to prąd płynący przez diodę określony jest jej charakterystyką. Napięcie wyjściowe jest proporcjonalne do składowej zmiennej prądu płynącego przez diodę. Rozpatrzmy dwa przy - padki: 0 ω ω 1 2 1. Mamy tylko jedno źródło napięciowe Asin( t). Na podstawie charakterystyki diody, prąd pły- nący przez diodę wynosi: I = k(U + Asin( t)) Po podniesieniu powyższego wyrażenia do kwadratu pojawia się składowa prądu proporcjonalna do sin(2 t) . Element o ω ω 2 d 0 wości. ω charakterystyce kwadratowej może przcować jako podwajacz częstotli - prąd płynący przez diodę wynosi: I = k(U ieniu powyższego wyrażenia do kwadratu pojawiają się składowe proporcjonalne do ω 1 t ) oraz Bsin( ω 2 t ). Na podstawie charakterystyki diody + At B sin( ) ω + sin( ω t )) 2 Po podnies d 0 1 2 sin(( ωω + )) oraz sin(( ωω − )). Element o charakterystyce kwadratowej może pracować jako mieszacz (suma i różnica) częstotliwości. 1 2 1 2 2. Mamy dwa źródła napięciowe : Asin( t t Mieszanie i podwajanie częstotliwości: Dioda półprzewodnikowa posiada nieliniową charakterystykę i nadaje się do realizacji powyższych operacji. Układ przedstawiony na następnej planszy ma następującą wadę: na wyjściu oprócz sygnałów użytecznych pojawiają się sygnały o różnych innych częstotliwościach takich jak podstawowe , , , oraz szereg innych częstotliwości w wyniku tego, że charakterystyka diody zawiera wyższe człony niż kwadratowe. poprzedniej ωω ω 2 Układem w znacznym stopniu pozbawionym tych wad jest mieszacz podwójnie zrównoważony (double - balanced mixer DBM) LO C RF A IF B D LO - Local Oscillator (heterodyna), RF - Radio Frequency (w.cz. - wielka częstotliwość) IF - Intermediate Frequency (p.cz. - częstotliwość pośrednia) 1 Klasy mieszaczy: Level 7, Level 10, Level 13, level 17, level 23, level 27. Liczba oznacza moc sygnału LO (heterodyny) w dBm, który należy doprowadzić do mieszacza aby zapewnić jego prawidłową pracę. Im wyższa klasa tym precyzyjniej pracuje mieszacz. Wzrost mocy heterodyny wynika ze stosowania szeregowo łączonych diod w celu zmniejszenia pojemności diody wypadkowej. Jeżeli oznaczymy częstotliwości sygnałów na wyjściach mieszacza jako: f - częstotliwość sygnału heterodyny (LO) , f - częstotliwość synału w.cz. (RF) oraz f - częstotliwość sygnału częstotliwości pośredniej (IF), to na wyjściu p.cz. (RF) mamy dwa sygnały: h s p.cz. f p.cz. 1 =− h f s (jest to tzw. sygnał różnicowy) oraz, f p.cz. 2 =+ h f s (jest to tzw. sygnał sumacyjny). Zastosowanie mieszaczy podwójnie zrównoważonych (DBM): (1) Układy przemiany częstotliwości (2) Układy podwajania częstotliwości (3) Układ bimodulatora fazy 0 - 180 deg (4) Układ tłumika regulowanego (5) Układ detektora fazy (6) Układ modulatora impulsowego f f (3) bimodulator fazy 0 - 180 deg. we wy rozwarcie zwarcie sin( ) ωt (a) sygnał DC + sin( ) we - wy sin( ) ωt (b) Do wyjścia IF (p.cz.) czyli tzw. stałoprądowego (DC) doprowadzamy napięcie dodatnie (przypadek a) lub ujemne (przypadek b). Powoduje to przewodzenie lub zatykanie różnych par diod. Na modelu zostało to przedstawione jako zwarcie lub rozwarcie. Przyjęto, że strzałka po - kazuje + (w stosunku do minusa). Śledząc, które diody reprezentują zwarcie, a które rozwarcie łatwo można wykazać rozkład napięć na transformatorze wyjściowym a więc fazę napięcia wyjściowego w sto - sunku do napięcie wejściowego. − sin( ) sin( t = − ω t ) we wy Tabela pracy modulatora sygnał DC + - faza we. [deg] 0 0 ωt ω (5) Układ detektora fazy oznaczenia: we1 we2 strzałka pokazuje punkt o wyższym potencjale w.cz. znaki chwilowego potencjału w.cz. wy DC kierunek chwilowego prądu w.cz. U wy max znaki średniego napięcia względem zera ( U wy ) kierunek prądu stałego (DC) 0 deg 90 deg 180 deg − U wy max charakterystyka idealnego detektora fazy: ( napięcie wyjściowe U vs przesunięcie fazy pomiędzy sygnałami wejściowymi) wy [ Pobierz całość w formacie PDF ] |