Новинки 2025. IQ смесители
05.02.2025
Дорогие читатели, мы начинаем серию новостей о новинках 2025 года, которые могут заинтересовать вас и быть полезны в ваших разработках. В этом блоке мы расскажем о микросхемах IQ смесителей для различных частотных диапазонов и их применении для решения различных задач.
Схема IQ-смесителя включает в себя:
· два классических балансных смесителя,
· синфазный делитель для входного РЧ-сигнала,
· квадратурный делитель на входе гетеродина.
Входной РЧ сигнала делится на два синфазных сигнала, которые попадают на входы RF балансных смесителей. Сигнал гетеродина делится на два противофазных сигнала, они приходят со сдвигом по фазе на 90° на входы LO. Каждый балансный смеситель смешивает две составляющие RF и LO и формирует на выходе преобразованную частоту ПЧ в виде LO-RF или LO+RF: синфазная составляющая I без сдвига фазы и квадратурная составляющая Q со сдвигом фазы на 90°. Ещё это называют преобразование вниз. Эти две составляющие могут обрабатываться в дальнейшем по-разному. В этом и заключается основное отличие IQ смесителей от классических балансных, про которые мы писали ранее.
Рис.1 Схема IQ смесителя, преобразование вниз
Одним из основных применений IQ смесителей при преобразовании частоты вниз является подавление в спектре выходного ПЧ сигнала зеркального канала, который образуется на частоте 2fГЕТ-fРЧ. Для этого на выходе смесителя используют внешний квадратурный мост, чтобы зеркальные компоненты сигналов исключались на выходе.
Рис.2 Схема IQ смесителя с внешним квадратурным мостом, преобразование вниз
На рисунке 2 представлен эскиз сборки микросхемы IQ смесителя при преобразовании вниз с внешним квадратурным мостом. Данную сборку можно также реализовать в одном корпусе (система в корпусе), что позволяет уменьшить трудоемкость и обеспечить герметичность.
Рис.3 Эскиз сборки микросхемы IQ смесителя с квадратурным мостом
При преобразовании частоты вверх, когда сигнал ПЧ переносится на более высокую частоту РЧ и результатом такого преобразования являются две составляющие: fГЕТ-fПЧ и fГЕТ+fПЧ, которые также называют боковые полосы. IQ смесители позволяют подавлять в преобразованном сигнале одну из боковых полос в выходном спектре. Для этого также используется внешний квадратурный мост по входу ПЧ, схема будет такой же, как и на рисунке 2, но в качестве входа используется ПЧ (I+Q), а в качестве выхода микросхемы - РЧ. Выбор боковой полосы осуществляется использованием соответствующих портов квадратурного моста.
Еще одним из применений IQ смесителя, особенно интересным для разработчиков цифровых систем связи, является использование его в качестве векторного модулятора, который может обеспечить любой тип модуляции сигнала путем подачи низкочастотных сигналов на входы I и Q, модулирующих амплитуду и фазу.
Теперь перейдем к характеристикам данных новинок. IQ смесители представлены в частотном диапазоне от 2 до 24 ГГц, являются полупроводниковыми микросхемами, спроектированными на базе GaAs технологии с использованием диодов с барьером Шоттки. Все микросхемы представлены в виде кристаллов, которые при необходимости можно установить в керамический или пластиковый корпус. Ключевые параметры микросхем IQ смесителей представлены ниже в таблице.
|
Наименование |
Тип исполнения |
Частотный диапазон RF/LO, ГГц |
Промежуточная частота, ГГц |
Потери преобразования, дБ |
Развязка RF/LO, дБ |
Развязка LO/IF, дБ |
Развязка RF /IF, дБ |
Подавление |
Точка пересечения третьего порядка IIP3, дБм |
|
кристалл |
2-3 |
DC-1.5 |
6.5 |
53 |
27 |
51 |
28/30 |
17 |
|
|
кристалл |
3-7 |
DC-4 |
8.5 |
70 |
41 |
35 |
25/25 |
22 |
|
|
кристалл |
4-8 |
DC-3 |
7 |
54 |
25 |
50 |
28/25 |
19 |
|
|
кристалл |
6-10 |
DC-3.5 |
6 |
52 |
25 |
64 |
28/24 |
19 |
|
|
кристалл |
8-12 |
DC-4.5 |
6 |
56 |
28 |
44 |
31/28 |
18 |
|
|
кристалл |
8.5-13.5 |
DC-4.5 |
8.5 |
46 |
32 |
38 |
31/30 |
22 |
|
|
кристалл |
12-18 |
DC-4.5 |
6.5 |
51 |
25 |
57 |
30/29 |
18 |
|
|
кристалл |
17-24 |
DC-9 |
8 |
43 |
32 |
42 |
33/34 |
22 |
Еще одним важным параметром для IQ смесителя является разбаланс фаз и амплитуд, который также влияет на развязку и подавление зеркального канала.
Рассмотрим самый высокочастотный из представленных IQ смесителей - FTMIQ1724-A. Эта микросхема работает в диапазоне частот RF/LO от 17 ГГц до 24 ГГц и в диапазоне промежуточных частот от 0 до 9 ГГц.
Основные параметры смесителя FTMIQ1724-A, измеренные при преобразовании частоты вниз на промежуточной частоте 100 МГц и мощности гетеродина 15 дБм:
- потери преобразования 8 дБ;
- развязка между входом РЧ и гетеродином 43 дБ;
- развязка между входом гетеродина и ПЧ 32 дБ;
- развязка между входом РЧ и ПЧ 42 дБ;
- подавление зеркального канала 33 дБн;
- подавление боковой полосы 34 дБн;
- точка пересечения третьего порядка IIP3 22 дБм;
- разбаланс амплитуд 0,5 дБ;
- разбаланс фаз 20°.
Рассмотрим, как микросхема FTMIQ1724-A подавляет зеркальный канал при преобразовании частоты вниз с применением квадратурного моста. Ниже приведены частотные характеристики смесителя:
А также рассмотрим, как микросхема FTMIQ1724-A подавляет боковую полосу при преобразовании частоты вверх с применением квадратурного моста. Ниже приведены частотные характеристики смесителя:
IQ смесители имеют ряд преимуществ по сравнению с классическими балансными:
· чистота спектра и эффективность его использования;
· гибкость в решении различных задач;
Благодаря этому они имеют широкий спектр применения в разных областях: цифровая связь, цифровое теле- и радиовещание, спутниковая связь, радиоизмерительное оборудование, радарные системы.
За дополнительной информацией или запросом продукции отправляйте письмо нам на почту info@m-projects.ru или звоните по номеру +7 (812) 509-39-08.