Směšovač + diplexer

Směšovač

Po mnoha úvahách a testování různých variant směšovačů jsem nakonec objevil již dávno objevené mnoha dalšími konstruktéry. Ze všech uvažovaných variant mi jako nejlepší vyšel diodový směšovač. Jeho výhodou je velmi malý vlastní šum. Všechny aktivní směšovače které jsem pro konstrukci uvažoval měly šum mnohem větší a proto jsem je nakonec zavrhnul. Abychom dosáhli maximální odolnosti je nutné použít vysoce odolné směšovače s výkonem oscilátoru +17dBm. U takového směšovače jsem naměřil výstupní IP3 okolo +25dBm což je pro náš účel zcela vyhovující.

Nakonec jsem použil směšovač v SMD provedení SYM11H. Dva tyto směšovače jsou použity ve vyřazovaných deskách z GSM techniky které jsou v poslední době za velmi přijatelnmou cenu ke koupi na setkání v Holicích. Směšovač jsem tedy měl v šuplíku takže nebylo co řešit. V desce lze použít celou řadu dalších směšovačů které jsou vyráběny ve stejném pouzdru. SYM11H má pro náš účel zbytečně veliký kmitočtový rozsah. Použil jsem ho proto, že jsem ho měl k dispozici.

Když už jsem měřil odolnost samotného směšovače pochopitelně mě zajímalo jak se projeví zvyšování výkonu z oscilátoru na odolnosti směšovače. Zvýšil jsem tedy injekci LO na 20dBm a sjistil jsem že OIP3 směšovače se zvýšilo na nějakých 26dBm. Víc už jsem oscilátorovou injekci zvyšovat nemohl protože se zesilovač 130MHz dostal do limitace :-).

Při sundávání směšovače z původní desky buďte velmi opatrní. Směšovač je uzavřen v pouzdru tvaru kostky která na pohled vypadá jako vyrobená z keramiky. Teprve když ho začneme ohřívat horkým vzduchem zjistíme, že je pouzdro vyrobeno z plastické hmoty a proto se pouzdro roztéká. Je tedy nutno DPS ohřát z druhé strany a tak směšovač odpájet.

Je snad již dostatečně známo, že diodový směšovač musí být na všech portech zatížen pokud možno co nejvíc širokopásmově impedancí 50Ω. Většinou bývá na vstupech RF a LO použit útlumový článek a na výstupu diplexer. Stejně jsem to udělal i já. Na vstupu LO jsem použil útlumový článek s útlumem 2,6dB a vstupu RF je v mém provedení předřazen útlum cca 4,5dB. Útlumový článek na vstupu RF je zároveň použit ke konečnému dostavení zisku celého transvertoru.

Diplexer

Největší požadavky na širokopásmové přizpůsobení jsou na výstupu směšovače. Zde při měření nalezneme součtové i rozdílové kmitočty, kmitočet oscilátoru a všechny kombinace těchto kmitočtů. Na všech těchto kmitočtech musí být směšovač zatížen reálnou impedancí. Pokud se nám tuto podmínku nepodaří dodržet zhoršuje se odolnost směšovače.

Na obrázku vidíme výstupní spektrum směšovače přímo za směšovačem.

Abychom měli pokud možno v celém rozsahu výstup směšovače zatížen reálnou impedancí 50Ω používáme takzvaný diplexer. To je zařízení, které užitečný kmitočet propustí do výstupního zesilovače a všechny ostatní kmitočty spálí v odporové zátěži 50Ω.

Zapojení takového diplexeru je velmi jednoduché:

Odpory 1Ω při simulaci obvodu nahrazují vlastní Q cívek a kondenzátorů.

Odsimulovaná charakteristika obvodu vypadá velmi pěkně:

Změřená charakteristika již ale zdaleka tak pěkná není. Přesto ale jsou dosažené výsledky dobře použitelné. Propustná charakteristika vypadá podobně jako nasimulovaná. Odrazy jsou však výrazně horší.

Pokud máte možnost měřit odrazy, snažte se diplexer naladit na nejlepší útlum odrazu v celém pásmu a zároveň sledujte propustnou charakteristiku. Nastavení je kompromistní. je možné dosáhnout vynikajícího útlumu odtazu na 14MHz ovšem za cenu zhoršení a rozvlnění charakteristiky v celém kmitočtovém spektru. Kompromis u mě nakonec vypadal tak, jak ukazují obrázky. Horší vlastnosti diplexeru jsou patrně způsobeny nepřesnostmi součástek a jejich parazitními vlastnostmi - např. kapacitní vazbou z vinutí cívek L7 a L8 na stínící kryt a podobně.

Pokud potřebnou měřící techniku nemáte, nalaďte diplexer na maximální výstupní signál. Není to sice optimální ale bude to muset stačit.