Kép visszautasítás és közvetlen konvertáló vevők

Ezen az oldalon megvitatjuk az IF-alapú vevőkészülékek „image” problémáját, és megvizsgálunk egy alternatív megközelítést is, amely kiküszöböli ezt a komplikációt.

Az előző oldalon feltártuk a középfrekvencia (IF) használatával járó előnyöket. Az IF architektúrák azonban komoly hátrányt jelentenek, és valójában ez a hátrány jelentős motiváló tényező a közvetlen átalakításon alapuló alternatívák kifejlesztésében.

Egy IF alapú vevő változó frekvenciájú oszcillátor (VFO) jelet használ a vett spektrum lecsökkentésére a közbenső frekvencia köré eső ekvivalens spektrumra; az elmozdulás szorzás útján valósul meg. Ez a szorzási művelet azonban nemcsak a vett spektrumot érinti, hanem az a spektrum is, amely a VFO frekvencia szempontjából szimmetrikusan helyezkedik el. Más szavakkal, a szorzás az egyik spektrumot lefelé az IF-re, egy másik spektrumát az IF-re változtatja.

Mint látható, a képspektrum és a kívánt spektrum is jelen vannak a demodulálandó IF jelben. Ebben a diagramban könnyen megkülönböztethetjük egymást, de a valós életkörülmények között nem ez a helyzet - a kívánt spektrum frekvenciainformációit a képspektrum frekvenciainformációi rontják.

Ez a szimmetrikusan elrendezett képspektrum komoly akadályt jelent a megbízható IF-alapú vétel számára. Miért? Mivel a képspektrum (feltehetően) nem a tervezett vezeték nélküli rendszer ellenőrzése alatt áll, és következésképpen bármi lehet, beleértve a kívánt jelnél sokkal erősebb jelet is. 

Tehát, ha nem teszünk valamit a kép hatásainak enyhítésére, akkor a rendszer vételének minősége függ a jelek kiszámíthatatlan viselkedésétől a képfrekvencia közelében.

Kép elutasítása
A képspektrum hatásainak enyhítésére a heterodin vevőkészülékek képi elutasító szűrőket használnak. Ezeket a keverő elé helyezzük el, úgy, hogy a képspektrum elnyomódjon, mielőtt a keverő középfrekvenciára állítja. Ez egy hatékony megoldás, de két bonyodalom van.

A kompromisszum
A kép-elutasító szűrő nem lesz nagyon hasznos, ha tompítja a kívánt spektrumot. Így a szűrő válaszának át kell térnie az alacsony csillapításról a kívánt sávban a nagy csillapításra a képsávban. 

Mint minden szűrő esetében, a gyors átmenet a jelszalagról a stop sávra kihívást jelent, és így könnyebb megtervezni a kép visszautasító szűrőt, ha a kívánt sáv és a kép sáv között nagy a frekvencia közötti különbség.

A kívánt és a képsáv közötti távolság azonban arányos a közbülső frekvenciával (pontosabban a közbülső frekvencia kétszerese). Ez azt jelenti, hogy a nagyobb elválasztás magasabb IF-nek felel meg. 

Ez nem katasztrofális, de nem szabad elfelejtenünk, hogy azt akarjuk, hogy egy közbenső frekvencia a jelfeldolgozás szempontjából lényegesen kényelmesebb legyen, mint az RF átvitelhez használt magas frekvencia. 

Ha túl sokkal növeli a közbenső frekvenciát, akkor a magasabb IF által okozott nehézségek meghaladhatják a jobb kép elutasítás előnyeit. Így a kép-elutasító szűrés alapvető kompromisszumot eredményez a kép-elnyomás és az alacsonyabb köztes frekvencia fenntartása iránti igény között.

Integráció vagy annak hiánya
A kép elutasítását általában egy szűrővel hajtják végre, amelyet nem építenek be az integrált áramkörbe. Más szavakkal: a kép-visszautasító szűrők a PCB területét és a tervezési időt veszik igénybe, és a modern elektronika kontextusában mindkét erőforrás értékes és hiányos.

A vállalatok gyakran megkísérelik minimalizálni az új terméknek a gyártási szakaszba történő eljuttatásához szükséges időt, és a fejlesztési idő csökkentésének egyik fontos módja az egyedi tervezés elkerülése, amikor csak lehetséges - más szavakkal, az újonnan telepített tesztelt, jellemzett, bevált integrált áramköröket kell használniuk. tervezett külső áramkörök. 

A PCB területét illetően nem meglepő, hogy a miniatürizálás a különféle elektronikai iparágak egyik fő célja, és az extrém méretcsökkentés elérésének egyetlen módja az integrált áramköri technológia. 

Így a kép-elutasító szűrőkre támaszkodó heterodin vevők alapvetően problémák a modern elektronikus formatervezés elkerülhetetlen valósága szempontjából.

Lehetséges megoldás: Közvetlen átalakítás
Mint az előző oldalon említésre került, a közvetlen átalakító vevője a vett jelet egészen az alapsávig mozgatja, nem pedig egy közbenső frekvenciára. Más szavakkal, a VFO frekvenciája mindig megegyezik a kívánt spektrum középfrekvenciájával:

Ez a megközelítés tartalmaz egy nagyon fontos előnyt - kiküszöböli a képproblémát. A közvetlen konverziós sémában nincs kép-spektrum: a kívánt spektrum a VFO frekvencia körül van központosítva, és egyetlen spektrum sem lehet szimmetrikus a VFO frekvencia szempontjából, ha a kívánt középfrekvencia és a VFO frekvencia megegyezik.

A közvetlen átalakítás másik előnye egyszerűen az IF-alapú architektúrákhoz kapcsolódó előnyök kiterjesztése. 

Egy közbülső frekvencia megkönnyíti a jelfeldolgozást, mivel lényegesen alacsonyabb, mint az átviteli frekvencia, de a jelfeldolgozás még könnyebb lehet, ha a „közbenső” frekvencia 0 Hz - azaz amikor a vett spektrumot közvetlenül az alapsávra tolják.

A közvetlen átalakítás azonnal kiemelkedő alternatívának tűnik: fogalmilag egyszerűbb, nincs kép, amely megrontja a vett spektrumot, az alacsony frekvenciájú jelfeldolgozás helyettesíti a középfrekvenciás jelfeldolgozást, és a kép-elutasító szűrő hiánya lehetővé teszi az IC kibővített használatát technológia. Akkor miért gondolkozik valaki egy IF-alapú architektúrán? 

Nos, kiderül, hogy a közvetlen átalakulásnak számos jelentős hátránya van. Itt csak azt a hátrányt tárgyaljuk, amely talán a legsúlyosabb.

DC eltolás
Az RF vevők érzékenyek a DC jelkomponensekre, mivel a vett jelek amplitúdója gyakran rendkívül kicsi. Ezek a kis amplitúdójú jelek szükségessé teszik a nagy erősítésű erősítést, de a nagy erősítésű erősítés gyorsan lebomlik, ha egy jel nem-triviális DC eltolással rendelkezik, mivel az eltolás szorzása telíti az erősítőt.

A keverők könnyen hoznak létre egyenáramú eltolást, mivel a szinuszosod megszorzása egy másik szinuszos frekvenciával és fázissal egy nem változó jelkomponenst eredményez. Visszatérve a 3. fejezetbe, megvitassuk azokat a komplikációkat, amelyeket az okoz, hogy az RF jelek nem maradnak a kívánt vezetési útvonalon. Inkább a magas frekvenciájuk lehetővé teszi számukra, hogy „szivárogjanak” az áramkör olyan részeibe, ahol nem akarjuk őket. 

Az egyenáramú eltolás létrehozásának problémája tökéletes példája ennek a nehézségnek: a helyi oszcillátor jel az áramkör más részeire szivárog be oly módon, hogy mindkét keverő bemenetében megtalálható, és az eredmény egy kimeneti DC eltolás. jel.

A közvetlen konverziós vevőnek valamilyen DC offset törlést kell végrehajtania, és ez nem különösebben könnyű feladat; a szűrés általában nem megvalósítható, mivel a szűrő elnyomja a kívánt spektrum azon részeit, amelyeket a DC körüli sávra toltak le. A heterodin-vevő ezzel szemben a DC-eltolódásokat szűrés útján könnyen eltávolíthatja, mivel a DC és az IF-sáv között nagy a frekvenciakülönbség.

Összegzésként
* Ha a lefelé történő átalakítás a képspektrumot rontja a kívánt spektrumhoz.

* A képspektrum szűrés útján elnyomható, de a kép elutasításának szűrési megközelítése fontos tervezési kompromisszumot foglal magában, és megakadályozza a monolitikus integrációt.

* A közvetlen konvertálás kiküszöböli a képproblémát, de ennek számos hátránya van.

* A közvetlen átalakítás architektúrájának különös kihívást jelentő tulajdonsága, hogy érzékeny a keverő által generált DC eltolásokra.

Hagyjon üzenetet 

Üzenetlista