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Cómo especificar mezcladores de RF: especificaciones del mezclador de RF

Cómo especificar mezcladores de RF: especificaciones del mezclador de RF

El rendimiento de un mezclador de RF puede ser un elemento fundamental en el funcionamiento general de un circuito o sistema de RF y la selección del mezclador correcto es clave para el diseño.

Aunque muchos diseños utilizan pequeños mezcladores activos dentro del circuito general, para muchos otros diseños, los módulos mezcladores de alto rendimiento son la respuesta. Sin embargo, para estos, la selección del correcto es particularmente importante. Bajo especificar y el rendimiento de toda la unidad puede ser marginal. Sobreespecificar y los costos aumentan. Seleccione el tipo incorrecto y, aunque sea de alto rendimiento, no funcionará correctamente.

La selección del módulo mezclador de RF correcto es una etapa clave en el diseño general. Con muchos cientos o miles para elegir, y de una variedad de fabricantes, un proceso de selección ordenado es esencial.

Conceptos básicos del mezclador de RF

La mayoría de los mezcladores utilizados en los módulos de mezclador de RF tienen la forma de un mezclador pasivo balanceado doble. Estos usan un anillo de diodos y transformadores de adaptación en una forma de circuito que se muestra a continuación.

Los tres terminales son RF, LO e IF.

  • RF: Esta es la entrada utilizada para la señal cuya frecuencia se va a cambiar. Normalmente es una señal de bajo nivel.
  • LO: Esta es la señal del oscilador local y está en el nivel especificado, más alto que el de la entrada de RF.
  • SI: Este es el puerto de salida del mezclador.

Hay una serie de decisiones clave que deben tomarse. Tenerlos en cuenta ayudará a asegurar que se seleccione o elija el tipo óptimo de mezclador.

Especificación del tipo de paquete mezclador

Esta decisión es una de las primeras que se pueden tomar. La tecnología de conexión y los requisitos se conocerán al principio del diseño. Generalmente hay tres tipos de paquetes:

  • Montaje superficial: Este tipo de mezclador es probablemente el más pequeño en términos de área y se puede montar directamente en una placa de circuito impreso. Son ideales cuando todo el circuito o sistema se basa en una placa de circuito impreso. Sin embargo, es necesario tener en cuenta las restricciones especiales de soldadura, especialmente en términos de temperatura de reflujo de soldadura, etc.
  • Conector: En algunos casos, se requerirá un mezclador de RF con conector.A menudo, estos vienen con conexiones BNC o SMA, pero se pueden solicitar otros conectores, incluidos los tipos N o TNC, pero estos tienden a ser menos comunes o es posible que deban solicitarse como artículos especiales. Estos tienden a usarse en sistemas basados ​​en racks más grandes. Es necesario tener en cuenta el tamaño y el tipo de conector al elegir estas opciones. Considere también la forma en que estos mezcladores se montarán mecánicamente porque muchos fabricantes de mezcladores ofrecen varias opciones para esto.
  • Enchufar: Estos mezcladores son unidades montadas en orificios pasantes. Tienen al menos cuatro pines y esto les permite estar conectados de forma segura tanto eléctrica como mecánicamente. Estos se pueden usar en tablas con orificios pasantes. Por lo general, estos mezcladores tienen al menos cuatro pines, uno para cada una de las tres líneas de señal y otro para tierra, aunque muchos pueden proporcionar una conexión a tierra con cada puerto de señal.

Nivel del oscilador local del mezclador

El oscilador local o el nivel de entrada LO es otro parámetro clave a considerar. Puede ser un factor clave para determinar qué conjunto de mezcladores o el mezclador en sí.

Cuanto más alto sea el nivel de entrada del oscilador local, mayor será el nivel de RF que se puede acomodar sin tener problemas de distorsión, etc. Normalmente, la entrada del oscilador local debe estar 10dB por encima de la señal de RF más alta esperada. Esto mantiene al mezclador funcionando dentro de su rango operativo lineal.

Los módulos mezcladores tienden a especificarse en varios niveles comunes, p. Ej. 7dBm, 10 dBM, 17 dBm, etc. Estos a veces se denominan mezcladores de nivel 7, nivel 10 o nivel 17. Hay otros valores disponibles para estos mezcladores dependiendo de la aplicación, pero estos niveles posiblemente forman los valores más utilizados.

Desafortunadamente, los mezcladores de mayor potencia tienden a ser más costosos y amplifican el LO a un nivel más alto, por lo que a menudo existe un compromiso entre rendimiento y costo. Mantener el nivel de LO más bajo no solo mantendrá el costo bajo, sino que también dará como resultado una fuga de LO más baja dentro del sistema.

Es mejor manejar estos mezcladores a niveles aproximadamente iguales a la entrada requerida de la unidad. Más alto que esto resultará particularmente en mayores niveles de fugas de LO y otros parámetros de rendimiento pueden caer.

Por debajo del nivel requerido, el rendimiento vuelve a caer, lo que generalmente proporciona un aumento en la pérdida de conversión. Ejecutar un mezclador con el oscilador local en alrededor de -3dB del nivel requerido puede aumentar la pérdida de conversión en 0.5dB más o menos. Además, el rendimiento de la intermodulación de tercer orden puede degradarse ligeramente, lo que no es sorprendente, ya que los diodos no cambiarán con tanta fuerza.

Especificación del punto de compresión Mixer 1dM

El punto de compresión de 1dB de un mezclador es una especificación muy importante cuando se trata de señales espúreas.

Un mezclador ideal funcionaría linealmente, es decir, por cada aumento de 1 dB en el nivel de entrada de RF, la salida del puerto IF también aumentaría. Sin embargo, se llega a un punto en el que la salida no puede manejar la señal y comienza a nivelarse. El punto de compresión de 1 dB es el punto en el que la salida se desvía de la curva lineal en 1 dB, es decir, es 1 dB menos que la línea lineal trazada. La especificación normalmente se refiere al nivel de potencia de entrada de RF en el que se produce esta compresión.

El punto de compresión de 1 dB es fácil de medir y proporciona una comparación útil entre mezcladores para ver cómo es su rendimiento de alto nivel. Obviamente, para señales de alto nivel, cuanto mayor sea el punto de compresión de 1 dB, mejor.

El punto de compresión de 1 dB también está vinculado a otros parámetros del mezclador.

Especificación máxima de potencia del puerto RF

En cualquier diseño, se puede preparar un presupuesto de energía que muestre los niveles de energía en las diferentes etapas. Sabiendo cómo varía el nivel de potencia, a menudo es posible determinar con precisión el nivel de potencia máximo que ingresa al puerto de RF del mezclador.

Con el conocimiento de esta figura, seleccionar el mezclador requerido es simplemente un caso de elegir el mezclador cuyo punto de compresión de 1 dB excede este valor.

En términos de entradas donde los niveles de señal varían en un rango muy amplio, es muy importante asegurarse de que el nivel no exceda un valor seguro. Esto puede ejemplificarse en que una de las principales áreas de problemas en algunos analizadores de espectro más antiguos sin protección de entrada automática fue la destrucción del mezclador de entrada cuando se aplicaron señales de alto nivel cuando el ingeniero olvidó poner un atenuador en el circuito.

Rango de frecuencia

Aunque los mezcladores tienden a admitir el funcionamiento de banda ancha, obviamente el mezclador debe cubrir el rango de frecuencia real que se utilizará. Nuevamente, si el mezclador está sobreespecificado en términos de ancho de banda y frecuencia máxima, entonces los costos pueden ser más de lo necesario.

Por lo general, es una buena práctica seleccionar un mezclador donde el rango de frecuencia de la banda media cubra el rango de funcionamiento previsto.

Dicho esto, el rendimiento de muchos mezcladores se extiende más allá de sus rangos especificados, aunque con cierto grado de degradación creciente cuanto más fuera del rango operativo está la frecuencia.

Ver el vídeo: How to Make RF Detector (Octubre 2020).