www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Основи на радиолокацията

Mischstufe

нелинеен
линеен

Изображение 1: Линейни и нелинейни характеристики

нелинеен
линеен

Изображение 1: Линейни и нелинейни характеристики

Смесител

Смесителят е електрическа верига за преобразуване на честотата, която генерира нови честоти от честотите на два входни сигнала. В най-често срещаното приложение към смесителя се подават два сигнала и той генерира нови сигнали със сумата и разликата на първоначалните честоти.

Когато два различни сигнала се наслагват един върху друг, има две възможности за резултат:

Изображение 2: Смесителен диод

Изображение 2: Смесителен диод

Тъй като обаче и четирите честоти рядко са желани, обикновено след смесителя се свързва филтър, за да се отделят желаните от нежеланите честоти.

Изображение 3: Символ на електрическата схема и честотна диаграма

Символ на електрическата схема честотна диаграма

Изображение 3: Символ на електрическата схема и честотна диаграма

Диодите за използване в смесител трябва да имат специални свойства. Обикновено те са диоди с германиев връх, тъй като не трябва да има никакъв или трябва да има възможно най-малък капацитет и често се обработват само много ниски ВЧ напрежения. Ето защо контактните повърхности обикновено са позлатени. За съжаление диодите с накрайници имат много висок собствен шум. Затова в съвременните радиолокационни приемници често се използват диоди на Шотки с по-нисък собствен шум.

Смесителите се описват като «балансирани», когато входът на честотата на локалния генератор е отделен от изхода. Поради това неговата честота не се появява в честотния микс на изходния сигнал. Смесителите се описват като «двойно балансирани», ако това се отнася и за високочестотния вход. Неговият изходен сигнал се състои само от сумата и разликата на входните сигнали. Ако един от входните сигнали липсва, няма изходен сигнал.

Смесването при един ВЧ диод е нещо от миналото. Това беше характерно за поколението приемници, оборудвани с вакуумни лампи. Днес се използват все повече балансирани пръстеновидни диодни смесители. Въпреки че те имат малко по-висок собствен шум поради по-големия брой пасивни компоненти, при тях може да се избегне използването на допълнителни (и също шумни) входни филтри. (Това не се отразява на входния шум в приетия сигнал).

Смесител с потискане на огледалната честота
Разделител
на мощност
ВЧ
сигнал
местен
осцилатор
долна
странична
лента
горна
странична
лента
долна странична лента:
горна странична лента:

Изображение 4: Схема на смесител с огледално потискане на честотата

Разделител
на мощност
ВЧ
сигнал
местен
осцилатор
долна
странична
лента
горна
странична
лента
долна странична лента:
горна странична
лента:

Изображение 4: Схема на смесител с огледално потискане на честотата

Простият смесител има два изходни продукта, които отговарят на условията за честота и които са съответно над и под честотата на осцилатора, описана като сума (f = f1 + f2) или като стойност от разликата (f = | f1 − f2|) на входните честоти, като и двете дават стойността на междинната честота. Нежеланата честота е известна като огледална честота и може да бъде потисната чрез специална схема на смесител, показана на изображение 4, която се нарича още смесител с една странична лента.

Ако sin(ω·t) се измести с π/2, резултатът е или + cos(ω·t), или − cos(ω·t), в зависимост от това дали ω е положително или отрицателно. Смесител с потискане на огледалната честота използва това, за да потисне огледалната честота. Приетият сигнал се разделя на два пътя във фаза. разделител −3 dB  разделя входящата мощност на местния генератор на две части с фазова разлика 90° за двата смесителя. На изображение 4 е показана примерна схема на смесител с потискане на огледалната честота. Да приемем, че входният радиочестотен сигнал има вида

(1)

той се смесва в горния смесител със сигнала от местния генератор

(2)

в горния смесител. Това води до:

(3)

В долния смесител входният сигнал се умножава със сигнала от местния генератор, изместен с π/2:

(4)

Ехосигналът има фазово изместване от + 90° за горната странична лента и фазово изместване от − 90° за долната странична лента. Във втория канал се получава допълнително фазово изместване от ± 180°. В третия хибриден съединител u2(t) се завърта с π/2 и се добавя към u1(t). Фазовото изместване на u2(t) осигурява:

(5)

където положителният знак се отнася за ωHF > ωLO.

Третият хибриден съединител отново генерира фазово изместване от -90° за сигналите, които не преминават през съединителя по права линия. Това води до извънфазово сумиране на сигнала на единия изход и фазово сумиране на другия изход. Това означава, че u1(t) и u2'(t) се събират. Изходният сигнал на връзката за горната странична лента е резултат от

(6)

Аналогично, сигналът на изхода за долната странична лента. По този начин страничните ленти се разделят една от друга.

Смесителите с потискане на огледалната честота често се използват за обработка само на една странична лента в междинната честота. Основната причина за това е нивото на шума: шумът от огледалната честота увеличава нивото на шума в приемника с 3 dB. Друга важна причина е имунитетът срещу смущения на огледалната честота, което изисква потискане на огледалната честота в радарния приемник.

На практика обаче това потискане на огледалната честота не е достатъчно. Често са необходими допълнителни филтриращи мерки за справяне с проникващите смущения.