www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Karıştırma Katı

doğrusal
olmayan
doğrusal

Resim 1: Doğrusal ve doğrusal olmayan karakteristik


(Büyütmek için tıklayınız: 400·400 piksel = 12 kByte)
doğrusal
olmayan
doğrusal

Resim 1: Doğrusal ve doğrusal olmayan karakteristik

İki farklı işaretin binişmesinin ardından iki sonuç mümkün olabilir:

Fakat çok seyrek olarak dört frekansın hepsi istendiğinden, karıştırıcı katın çıkışına istenen ve istenmeyen frekansları ayırmak için bir süzgeç konur.

Germanyum nokta-temas diyot
Resim 2: Karıştırma diyotu

Resim 3: Blok şemasındaki sembol ve frekans çizgesi

Resim 3: Blok şemasındaki sembol ve frekans çizgesi

Bir karıştırma katında kullanılacak diyotların farklı özelliklere sahip olmaları istenir. En çok, hiç ya da çok az kapasitansa sahip ve sıkça çok düşük YF-gerilimlerle çalışabilen germanyum nokta-temas diyotlar (point-contact diode) kullanılırlar. Bu nedenle nokta-temas diyotların temas yüzeyleri genellikle altın ile kaplıdır. Maalesef nokta-temas diyotlarının özgün gürültüsü bir hayli yüksektir. Bu nedenle modern radar alıcı aygıtlarında çoğunlukla düşük gürültülü Schottky diyotlar kullanılır.

Yerel osilatörün frekansında giriş, çıkıştan ayrı ise bu tip karıştırıcılara „dengeli” (balanced) denir. Bu nedenle frekansı çıkış işaretindeki frekans karışımında görünmez. Karıştırıcılar, bu YF-girişi için de geçerli ise „çift dengeli” (double balanced) olarak adlandırılır. Çıkış işaretleri sadece giriş işaretlerinin toplam ve farkından oluşur. Giriş işaretlerinden biri eksikse, çıkış işareti yoktur.

Tek bir YF-diyotla karıştırma geçmişte kaldı. Resim. 2 deki diyot halâ P-37 radarında kullanılmakta ve vakum tüpleri ile donatılmış alıcıların üretiminde tipik bir örnektir. Günümüzde dengeli halka diyotlu karıştırıcılar giderek daha fazla kullanılmaktadır. Bunlar, daha fazla sayıda pasif bileşenler nedeniyle biraz daha yüksek özgün bir gürültüye sahip olsa da, ek giriş süzgeçlerinin (ve aynı zamanda gürültülü olan) kullanılmasını önleyebilirler. (Alınan işaretteki giriş gürültüsü bununla etkilenmez!)

Eşlenik Frekansların Bastırıldığı Karıştırıcı
Güç
Bölücü
YF
İşareti
Yerel
Osilatör
Alt Yan
Bant
Üst Yan
Bant
Alt Yan Bant:
Üst Yan Bant:

Resim 4: Eşlenik frekansları bastırma özelliğine sahip bir karıştırıcı devresi

Güç
Bölücü
YF
İşareti
Yerel
Osilatör
Alt Yan
Bant
Üst Yan
Bant
Alt Yan Bant:
Üst Yan Bant:

Resim 4: Eşlenik frekansları bastırma özelliğine sahip bir karıştırıcı devresi

Basit bir karıştırma katı, her biri osilatör frekansının altında ve üstünde olmak üzere, frekans değerleri giriş frekanslarının toplamı (f1+f2) ve farkı (|f1-f2|) olan ve aralarındaki frekans aralığı ise Ara Frekans olan iki çıkışa sahiptir. İstenmeyen frekans Eşlenik Frekans (image frequency) olarak adlandırılır ve Resim. 4 de gösterilen Tek Yan Bantlı Karıştırıcı da denilen bir özel devre ile bastırılır.

Eğer sin(ω•t), π/2 kadar kaydırılırsa, ω açısının pozitif ya da negatif oluşuna bağlı olarak +cos(ω•t) ya da –cos(ω•t) değerlerini alır. Karıştırıcı tarafından eşlenik frekansı bastırmak için diğer eşlenik frekansı kullanılır. Alınan işaret eş fazlı iki dala ayrılır. Bir −3 dB bağlaştırıcı yerel osilatörden gelen gücü her iki karıştırma katı için aralarında 90° lik faz farkı olacak şekilde ikiye ayırır. Resim. 4 görüntü bastırma özelliğine sahip bir karıştırıcının devre örneğini göstermektedir. YF-giriş işaretinin şu biçime sahip olduğunu varsayın:

uHF(t) = sin(ωHF ·t)

böylece üst karıştırıcı yerel osilatör işareti

uLO(t) = sin(ωLO ·t)

karışır. Böylece aşağıdaki işaret ortaya çıkar:

u1(t) = sin(ωHF ·t)·sin(ωLO ·t)
= ½·{cos[(ωHFLO) ·t] -cos[(ωHFLO) ·t]}

Alttaki karıştırıcıda giriş işareti yerel osilatörün π/2 kadar kaymış işareti ile çarpılır:

u1(t) = sin(ωHF ·t)·cos(ωLO ·t)
= ½·{cos[(ωHFLO) ·t] +sin[(ωHFLO) ·t]}

Yankı işaretinin faz açısı üst yan bant için + 90° ve alt yan bant için − 90° dir. İkinci kanalda ± 180° lik bir ek faz kayması meydana gelir. Üçüncü 90° hibrit bağlaştırıcı u2(t), π/2 ile döndürülür ve u1(t) ye eklenir. u2(t) faz kayması:

u2' (t) = ½{± cos[(ωHFLO) ·t) +cos[(ωHFLO) ·t)

Buradaki pozitif işaret ωHF > ωLO içindir.

Üçüncü bağlaştırıcı, bağlaştırıcıyı düz bir hattan geçmeyen işaretler için tekrar −90° faz kayması oluşturur. Bu bir çıkışta işaretin zıt fazlı toplamını ve diğer çıkışta ise eş fazlı toplamını oluşturur. Böylede u1(t) ve u2' (t) eklenir. Böylece çıkış işareti üst yan banttaki bağlantı noktasında şu formülden oluşur:

uZF(t) = u1(t) + u2'(t)
= ½·{cos[(ωHFLO) ·t] -cos[(ωHFLO) ·t]}
+ ½·{±cos[(ωHFLO) ·t] +cos[(ωHFLO) ·t]}
= cos[(ωHFLO) ·t] için (ωHF > ωLO)
= 0 için (ωHF < ωLO)

Buna benzer olarak alt yan bant için çıkıştaki işaret meydana gelir. Böylece yan bantlar birbirinden ayrılır.

Eşlenik frekansı bastırma özelliğine sahip karıştırıcılar genellikle ara frekansta sadece bir yan bandı ara frekansa indirmek için kullanılır. Bunun ana nedeni gürültü seviyesidir: Eşlenik frekanstan gelen gürültü alıcıdaki gürültü seviyesini 3 dB arttırır. Bir başka önemli neden eşlenik frekansın parazite karşı bağışıklığıdır, bu özelliği sayesinde radar alıcısında eşlenik frekans bastırılmasını gerektiren bir durum için kullanılır.

Bununla birlikte, pratikte, bu eşlenik frekansın bastırılması yeterli değildir. Yankılanan parazitle karşılaştırıldığında, genellikle ek süzme önlemleri gereklidir.