Ang panghalo ay isang pangunahing yugto ng kadena ng signal ng RF sa superheterodyne (super) arkitektura ng tatanggap. Pinapayagan ang tagatanggap na mai-tono sa isang malawak na dalas ng band ng interes at pagkatapos ay i-convert ang anumang ninanais na natanggap na dalas ng signal sa isang kilalang nakapirming dalas. Pinapayagan nitong ang signal ng interes ay mahusay na maproseso, ma-filter at ma-demodulate. Ang istraktura ng sobrang istraktura ay matikas at simple, ngunit ang aktwal na pagganap ay nakasalalay sa pagganap ng mga bumubuo sa pag-andar nito.
Tandaan na ang nasa lahat ng lugar na Superman ay binuo ng henyo ng engineering na si Major EH Armstrong ay noong 1930s at higit na pinalitan ang kanyang nakaraang disenyo ng tatanggap, ang super-regenerative na disenyo (bagaman ginagamit pa rin ito sa mga propesyonal na aplikasyon ngayon). Kasunod, nag-imbento din si Armstrong ng dalas na pagbago, na malawakang ginagamit pa rin. Ang sinuman sa kanila ay gagawing kategorya si "Armstrong" bilang isang tagapanguna at imbentor, ngunit talagang mahalaga na magkaroon ng tatlong mga imbensyon na nauugnay sa radyo. Para sa karagdagang impormasyon sa mga pangunahing kaalaman sa panghalo, tingnan ang artikulong TechZone na "Mga Pangunahing Kaalaman ng panghalo". Sa isang pangunahing sobrang "solong conversion" na tatanggap, ang signal ng input ng carrier RF ay pinalakas ng isa o higit pang mga mababang antas ng ingay ng amplifier (LNA) at pagkatapos ay pumasok sa panghalo (Larawan 1). Ang panghalo ay may dalawang mga input: signal ng RF at local oscillator (LO). Ang LO ay nasa isang nakapirming offset mula sa nais na signal na mai-tuned, at maaaring maitakda sa itaas o sa ibaba ng dalas ng carrier; may mga kadahilanang panteknikal sa ilang mga disenyo, kung bakit inuuna ang isa kaysa sa iba pa.
Larawan 1: Ang pangunahing arkitektura ng superheterodyne ay ihinahalo ang signal ng RF sa lokal na oscillator at pinapanatili ang isang nakapirming offset na may pinalakas na signal ng RF upang maiayos upang makabuo ng isang down-conversion, naayos na dalas na signal ng IF, na maaaring mapalakas at ma-demodulate ng Baseband.
Ang panghalo ay isang di-linear na yugto na pinagsasama ang dalawang signal. Ang nonlinear na paghahalo na ito ay gumagawa ng dalawang output: ang isa sa kabuuan ng dalawang mga frequency ng signal, at ang isa pa sa kanilang pagkakaiba (ang iba at / mga harmonika ay ginawa rin ng proseso ng paghahalo na hindi linya, ngunit hindi ito kawili-wili at madaling salain). Mayroong tulad ng isang nakapirming output ng dalas ng matalo, na tinatawag na isang intermediate frequency (KUNG), na ginagawang epektibo ang sobrang disenyo. Ito ay sapagkat anuman ang tiyak na dalas ay na-tune, ang KUNG ay palaging nasa parehong dalas. Dahil ang IF frequency ay palaging pareho, ang IF stage amplifier at kasunod na demodulator ay maaaring ma-optimize para sa pagganap ng isang solong kilalang dalas.
Susunod, i-filter ang KUNG output ng panghalo upang maalis ang anumang mga artifact (hangga't maaari), at pagkatapos ay magpatuloy sa susunod na yugto para sa karagdagang amplification at demodulation. Kasaysayan, ang tradisyonal na pag-broadcast ng AM radio ay gumamit ng 455 kHz KUNG, ang tradisyonal na broadcast FM radio ay gumagamit ng 10.7 MHz, ngunit ang iba pang mga propesyonal na aplikasyon ay gumagamit ng iba't ibang mga IF.
Bilang karagdagan sa pangunahing solong super conversion, mayroon ding dobleng mga topology ng conversion. Ginagamit ito para sa mas mataas na mga frequency ng carrier, tulad ng 500 MHz o mas mataas sa 1 GHz, upang maibsan ang mga problema sa pag-filter ng signal at mga problema sa ingay sa pamamagitan ng pag-optimize ng nakakamit na pagganap ng bawat yugto; ang carrier ay dumaan sa unang yugto ng panghalo / LO upang mabawasan ito sa humigit-kumulang Ang unang KUNG 50-100MHz pagkatapos ay karagdagang down-convert sa pangalawang KUNG sa pamamagitan ng pangalawang panghalo / LO. Nagbibigay ito ng mga tagadisenyo na may higit na pangkalahatang kakayahang umangkop at nagpapahinga ng ilang mga kinakailangan para sa mga indibidwal na pagtutukoy ng sangkap. (Mayroong kahit mga triple receiver ng conversion sa komersyal na paggamit.) Larawan 2: Sa isang disenyo ng dobleng pag-convert, pinapalawig ng pangunahing sobrang pamamaraan ang unang yugto ng conversion para sa pag-tune sa isang mas mataas na dalas; ang KUNG output ay magiging katumbas ng isang nakapirming Frequency RF, na halo-halong sa LO ng pangalawang yugto upang makabuo ng isang pangalawang output ng IF.
1. Disenyo ng Zero-KUNG
Kahit na ang LO / IF ultra-Precision na paraan ay ang pinakamatagumpay na dinisenyo ang arkitektura ng tatanggap, nakakakuha na ngayon ng kumpetisyon mula sa ibang pamamaraan: isang zero-IF na tatanggap, na kilala rin bilang isang direktang receiver-conversion receiver (DCR), Ang homodyne receiver o kasabay na tatanggap (Larawan 3). Dito, ang dalas ng LO ay nakatakda nang napakalapit sa dalas ng RF carrier ng nais na signal. Ang halo-halong output ay kaagad sa baseband at hindi nangangailangan ng isang yugto ng KUNG.
Larawan 3: Ang pamamaraang zero-IF ay gumagamit ng isang LO na napakalapit sa signal ng RF at direktang mga downconver sa baseband nang walang intermediate na yugto ng IF.
Kahit na ang pamamaraang ito ay teoretikal na binabawasan ang pagiging kumplikado ng pangunahing circuit, nagpapataw ito ng mahigpit na mga kinakailangan sa lahat ng mga yugto, kabilang ang dinamikong saklaw, katatagan, pagbaluktot, saklaw ng pag-tune at ingay. Para sa ilang maingat na napili at dinisenyo na mga application, ang IC ay maaaring gumawa ng zero-IF na mga tagatanggap na mapagkumpitensya o nakahihigit sa mga sobrang tagatanggap na may mga antas ng IF.
2. Mga parameter ng key mixer
Ang mga mixer ay maaaring maging passive (karaniwang binuo gamit ang diode) o mga aktibong aparato na gumagamit ng transistor gain. Bilang isang functional module na nangongolekta ng mga signal sa isang malawak na RF frequency band at down-convert ito sa isang nakapirming IF frequency, ang mga mixer ay may maraming mga kinakailangan para dito. Ang mga aktibo at passive mixer ay nagbibigay ng bawat isa sa iba't ibang mga kumbinasyon ng mga pangunahing parameter, na ang lahat ay sinusukat sa dB, maliban kung nakasaad sa ibang paraan:
Ang third-order intercept point o input cross point (IIP3 o IP3) ay nauugnay sa epekto ng hindi linya na panghalo ng produkto sa linearly amplified signal na dulot ng pangatlong order na hindi linya na produkto na kataga. Ang dalawang dalas ng pagsubok sa loob ng passband ng panghalo ay ginagamit upang suriin ang point ng intercept ng third-order; Karaniwan, ang mga frequency ng pagsubok na ito ay halos 20 hanggang 30 kHz ang pagitan. Ang isang mas mataas na halaga ng IP3 (sa dBm) ay nagpapahiwatig ng isang mas mahusay na panghalo.
Ang pagkawala / nakuha ng conversion ay ang ratio ng KUNG output output sa RF input power. Para sa mga passive mixer, palaging ito ang pagkawala (negatibong dB), karaniwang nasa pagitan ng -5 at -10 dB. Bagaman ito ay isang sukatan ng kahusayan ng isang taong magaling makisama, ang problema dito ay hindi ang kahusayan ng supply ng kuryente ng DC, ngunit ang medyo mababang antas ng kuryente ng RF na nakikita ng panghalo nito.
Napakahalaga ng ingay (NF) sapagkat nailalarawan nito ang ingay na idinagdag ng panghalo at lilitaw sa KUNG output. Ito ay isang pag-aalala, sapagkat sa sandaling ang ingay na banda ay naidagdag sa signal ng interes, halos imposibleng alisin, sirain ang signal, gawing mas mahirap ang demodulasyon, at bawasan ang bit error rate (BER). Ang tipikal na pigura ng ingay ay nasa pagitan ng 0.5 at 3 dB.
Ang pag-iisa ay tumutukoy sa antas kung saan pinipigilan ng panghalo ang RF o LO signal ng enerhiya na senyas mula sa pag-abot sa output ng IF, na maaaring sirain at baluktutin ang KUNG at magdulot ng mga problema at pagkakamali sa demodulasyon. Ito ang ratio ng RF o pag-input ng LO sa pagtulo KUNG output.
Sinusukat ng malawak na saklaw ang ratio ng maximum na antas ng signal sa minimum na antas ng signal na maaaring hawakan ng panghalo, at nagbibigay pa rin ng isang signal na IF na nakakatugon sa mga pagtutukoy. Nakasalalay sa inaasahang pag-input ng RF, maaaring mangailangan ang system ng daluyan (50 dB) o malawak na hanay ng pabagu-bago (100 dB).
Narito lamang ang mga parameter ng pagganap na nauugnay sa nangungunang panghalo. Ang iba ay may kasamang pagtanggi ng imahe, makakuha ng compression, offset ng DC at 1 dB compression point.
3. Malawak na hanay ng mga magagamit na mga mixer
Ang mga vendor ng panghalo ay nagsasama ng tradisyunal na mga vendor ng analog IC na may kadalubhasaan sa RF, pati na rin ang mga vendor na nakasentro sa RF na nagkakaroon ng mga IC at discrete mixer. Dahil ang dalawang pangkat na ito ay tinitingnan ang pagganap ng panghalo mula sa iba't ibang direksyon, mayroon silang iba't ibang mga lugar ng pagtuon sa mga tuntunin ng mga priyoridad at trade-off, pati na rin mga karaniwang aspeto.
Ipinakilala ng tagapagtustos ng IC na ADI ang ADL5350, na kung saan ay isang solong natapos na passive mixer ng GaAs pHEMT na may integrated LO buffer amplifier (Larawan 4).
Larawan 4: Ang ADL5350 passive mixer ay nagsasama ng isang aktibong LO amplifier upang gawing simple ang operasyon at mga kinakailangan ng pagbuo ng signal ng LO.
Ang aparato ng broadband na ito ay maaaring hawakan ang mga frequency mula sa 750 MHz hanggang 4 GHz at idinisenyo para sa mga cellular base station na may iba't ibang mga uri at pamantayan ng modulasyon. Pinapayagan ng buffer ang gumagamit na magbigay ng isang mababang antas ng LO, na pinapasimple ang disenyo. Ang pagkawala ng conversion ay 6.8 dB, ang figure ng ingay ay 6.5 dB, at ang IP3 ay 25 dB. Dahil sa mga frequency na kasangkot, ang ADL5350 ay gumagamit ng isang 8 VFDFN na nakalantad na pad, chip-scale package. (Maaari rin itong magamit para sa pandagdag na proseso ng up-conversion, ngunit ito ay isa pang kuwento.)
Ang CEL (dating California Eastern Laboratory) ay nagbibigay ng UPC2757 silicon chip MMIC (monolithic microwave IC) para sa pag-input ng RF mula 0.1 hanggang 2.0 GHz at KUNG mula 20 hanggang 300 MHz (Larawan 6).
Larawan 6: Ang serye ng UPC2757 ng CEL ay may kasamang pangunahing aktibong mga mixer para sa mga input ng RF sa pagitan ng 0.1 at 2.0 GHz.
Ang UPC2757TB ay na-optimize para sa mababang paggamit ng kuryente, habang ang UPC2758TB ay na-optimize para sa mababang pagbaluktot. Para sa bawat IC, ang nakuha ng conversion ay isang pagpapaandar ng dalas ng LO (Larawan 7).
Larawan 7: Ang pagkakaroon ng conversion ng UPC2757 MMIC ng CEL ay nag-iiba sa LO frequency; dalawang pangunahing miyembro ng pamilya ang nagbibigay ng pangunahing mga pagpipilian para sa pagkonsumo ng kuryente at pagbaluktot.
Ito ay dalawang halimbawa lamang. Magagamit ang mga panghalo mula sa maraming mga tagapagtustos; maaaring magamit ang kagamitan para sa iba't ibang mga frequency ng RF at LO, pati na rin ang iba't ibang mga antas ng kuryente at mga parameter ng pagganap. Ang proseso ng paggawa ng desisyon ng taga-disenyo ay unang nakalista sa pangunahing mga kinakailangan sa dalas at mga kinakailangang halaga para sa iba pang mga katangian ng panghalo, pati na rin ang anumang kakayahang umangkop o trade-off na maaaring mayroon sa alinman sa mga salik na ito.
Ang aming iba pang mga produkto:
