РД №1 1997г.
В февральском номере QST за 1993 г. была опубликована статья N6NWP "Высокодинамичный приемник от начала и до конца", предполагающая пути построения приемников нового поколения. В том числе рассматривалось применение сборки из 4-х DMOS полевых транзисторов с изолированным затвором в новой конфигурации смесителя. По своему виду схема напоминает букву "Н", в следствии чего он приобрел название как "H-mode" смеситель или смеситель "Н-типа". Он обладает увеличенным динамическим диапазоном и обеспечивает реализацию нового многодиапазонного КВ-радиоприемника с превосходными характеристиками.
Радиолюбитель из Великобритании Colin Horrabin, G3SBI — профессиональный инженер, сотрудник известной научно-исследовательской лаборатории провел испытания этого смесителя и на страницах журнала Radio Communication № 10.93 делится своими впечатлениями.
В процессе исследования нашли подтверждение действительно очень высокие параметры принципиально нового смесителя.
G3SBI пишет " ... информация, полученная из публикации в QST, позволила провести исследование всей элементной базы смесителя, включая влияние кварцевого фильтра на положение IP на графике IMD, характеризующим динамический диапазон. Смеситель собирается на сборке SD5000, содержащей четыре DMOS транзистора и обеспечивает IP на частоте 7 МГц при уровне входного сигнала + 50 дБм. Напряжение гетеродина имеет прямоугольную форму. Независимо от радиолюбительского диапазона ниже или выше 7 МГц получается практически равнозначный результат. Чего нельзя сказать о традиционной схеме построения кольцевого смесителя на тех же полевых транзисторах... "
Ниже приводятся некоторые из важных характеристик смесителя:
— измерения проводились при подаче на вход двух тональных сигналов с одинаковыми уровнями по +11 дБм (амплитудный размах 0,8 В) с частотным интервалом от 2 до 20 кГц;
— IF (промежуточная частота) ... 9 МГц;
-- потери на преобразование менее... 8дБ;
— просачивание входного сигнала на выходе IF смесителя ... - 68 дБ;
— подавление несущей частоты на выходе IF смесителя ... - 66 дБ;
— IP на KB диапазонах:
Приведенные выше результаты получены при напряжениях на затворах в ин тервале +1,95 В ... - 8 В и сигнале гетеродина прямоугольной формы 9 В.
На рис.1 приводится традиционная схема кольцевого смесителя на полевых транзисторах.
Альтернативная схема приводится на рис.2, иллюстрирующая почему новый смеситель получил название Н-типа.
На входы А и В от генератора подается противофазное напряжение прямоугольной формы. Если на входе А положительное напряжение (ON), то открываются транзисторы VT1 и VT3. ВЧ-сигнал проходит по направлению стрелки F и наоборот, если вход В — ON — по направлению стрелки Е. В отличии от кольцевого смесителя, здесь каждый из транзисторов переключается относительно "земли" и ВЧ-сигнал не сможет промодулировать коммутационное напряжение на затворах.
G3SBI отмечает, что очень важную роль на балансировку всего смесителя играют ВЧ-трансформаторы. Им использовались три готовых трансформатора Mini-Circuits 4:1, причем Т2 состоит их 2-х трансформаторов Т2А и Т2В, первичные обмотки которых соединены параллельно. Он также предполагает, что специальный 5-ти обмоточный трансформатор может показать даже лучший результат, но его трудно воспроизвести в домашних условиях и вполне возможно, что могут возникнуть проблемы с выбором материала феррита. На самом же деле трансформатор Т2 с параллельно включенными обмотками позволяет выполнить условия для хорошего баланса смесителя.
На рис.3 показана практическая схема смесителя Н-типа.
Конструктивно он может быть собран на плате, одна из сторон которой представляет сплошной экран, а все элементы смесителя, в том числе и трансформаторы и микросхемы размещаются вокруг выводов транзисторной сборки. Входные цепи и выводы трансформатора Т1 до Т2 и от Т2 до SD5000, а также выводы конденсаторов должны быть очень короткими.
Для измерения смесителя применялась профессиональная аппаратура: два сигнал-генератора фирмы Hewlett-Packard и анализатор спектра. Отдельный сигнал-генератор Rohde & Schwarz SMG использовался в качестве гетеродина.
Вы уже познакомились с результатами измерений. Они справедливы для очень больших значений входных ВЧ-сигналов и большой амплитуды гетеродина прямоугольной формы. Этому способствует применение микросхемы 74АС74 в качестве буфера, формирующего напряжение прямоугольной формы с хорошими фронтами.
В заключение G3SBI отмечает, что смеситель может обладать неплохими характеристиками и с "накачкой" синусоидальным напряжением. У смесителя Н-типа очень хорошая перспектива использования в качестве первого преобразователя в радиоприемниках с преобразованием "вверх". Возможно им заинтересуются разработчики СВЧ аппаратуры, используя GA-As FETs транзисторы и линейные резонаторы.
В перспективе уже есть подтверждение о разработке КВ-радиоприемника, где значения IP будут находиться в районе + 60 дБм.