Просмотр полной версии : Смеситель: новый взгляд или повторение пройденного?
Приветствую всех участников и гостей этой темы форума!
В специальной и радиолюбительской литературе рассматривается множество различных схем пассивных (не обладающих усилительными свойствами) преобразователей частоты и модуляторов, однако данные об их параметрах (коэффициенте передачи, спектральных характеристиках выходного сигнала и т.д.) часто противоречивы, неполны, а иногда неверны.
Этими словами начинается небольшая статья (имя автора, к сожалению, у меня не сохранилось) которую я взял на форуме (см. аргумент.doc). С ее выводами невозможно не согласиться.
Но с учетом того, что в данной статье не рассматривается влияние ФНЧ на процесс преобразования, я возьму на себя смелость высказать некоторые соображения по этому поводу.
Рассмотрим тот же идеальный преобразователь частоты на основе ключевой схемы, но с небольшими, непринципиальными изменениями (см. Рис.1 в Схеме.gif)
У источника сигнала появилось внутреннее сопротивление 50 Ом, добавился конденсатор ФНЧ С1, нагрузкой преобразователя стало входное сопротивление повторителя напряжения на ОУ. Оставшись идеальной, схема стала похожей на реально используемые в технике ПП.
После эквивалентного преобразования окончательный вариант схемы изображен на Рис.2
Для исследования этой схемы я решил пойти тем же путем, что и RW3DKB в статье «Секреты преобразования частоты или как работает ключевой смеситель?» http://cqham.ru/trx62_03.htm , но пришел к совершенно другим результатам, которые и довожу до общества, рискуя навлечь на себя гнев мэтров. :шухер:
Итак, начнем.
-При скважности сигнала гетеродина Qг=2, сигнал с выхода преобразователя непрерывно поступает на ФНЧ, частота среза которого выбрана в соответствии с формулой Fср=1/2пиRC (1)
Fср=1/2*3,14*100*256*10-9=6217(Гц) Такая частота выбрана для того уменьшить влияние завала АЧХ ФНЧ на измерения коэффициента передачи преобразователя, который в данном случае составил Кпр=-4,08дБ. Это практически полностью совпадает с теорией.
-Но при Qг=4 классическая теория работать отказывается, ибо Кпр становится больше теоретически возможного предела -3,9дБ.
Перейдя на импульсные сигналы и ключи на полевых транзисторах, мы, незаметно для себя, попали в область дискретно-аналоговой обработки сигналов (в некотором роде чужой монастырь) со своей теорией (уставом) и со своими многочисленными устройствами, работа которых основана на иных принципах, нежели работа аналоговых устройств.
Пойдем далее. Т.к. сигнал с выхода преобразователя поступает на ФНЧ прерывисто, со скважностью Q=2, кажущееся (эквивалентное) внутреннее сопротивление источника сигнала увеличивается в два раза Rэкв=QRвн (2) и для того чтобы Fср не изменилась, необходимо уменьшить в два раза емкость ФНЧ С1. В данном случае она составит 128нФ. Коэффициент передачи преобразователя при этом составит Кпр=-1,01, а формула (1) примет вид Fср=1/2пиRCQ (3)
- При Qг=8, сигнал с выхода преобразователя поступает на ФНЧ со скважностью Q=4. При этом эквивалентное сопротивление источника сигнала в соответствии с (2) увеличивается в четыре раза и для того чтобы Fср не изменилась, необходимо уменьшить в четыре раза емкость С1. В данном случае она составит 64нФ. Коэффициент передачи преобразователя при этом составил Кпр=-0,35
И так далее. Все данные сведены в Таблицу 1
По осциллограммам (см. Осциллограммы.rar, первые семь - общий вид, вторые семь – десять периодов частоты гетеродина на пике НЧ сигнала) хорошо видно, что с увеличением скважности увеличивается время, когда напряжение на конденсаторе фильтра не меняется, а это очень сильно напоминает работу АЦП с его неотъемлемой частью УВХ.
Таким образом, наши брюки превращаются … в элегантные шорты. :lol:
Примечание: Возможно, что С1 в данной схеме и есть тот самый «конденсатор», который мы никак не хотим увидеть в знаменитой на весь Интернет схеме «ключ+конденсатор»…
73! Николай.
theoryman
12.05.2007, 15:20
это с самого начало было ясно, и частоту гетеродина привязывать к частоте сигнала дискуссионно, увх он и в африке увх
, блин, мордуют друг друга бессмысленно
частота выборки 3000гц умножаем на ну хотя бы 10 , получаем 30 кгц, остальное на любителя:)
на самом деле еще меньше
to sev_n_v
Николай, ваша ошибка в том, что считали коэфф. преобразования по напряжению, а не по мощности сигнала.
Это из той же области, что "ставим трансформаторы, а усилители нафиг не нужны". :)
Ой как всё замечательно!!!
Гладко было на бумаге, да забыли про овраги....
Всё это правильно и всё это известно, если не вспоминать про реальный эфир с его множеством различных сигналов, в том числе лежащих далеко за пределами основной частоты сигнала....
А вот если про них вспомнить - то картинка получается ещё интереснее. А именно, попробуйте подать на вход сигнал с частотой 2Fсигн, 3Fсигн, 4Fсигн и т.д. и вы увидите, что, по сравнению с основной частотой сигнала, идет прием на гармониках основной частоты сигнала, который является ГЛАВНЫМ каналом приема помех в ТПП, что с укорочением длительности импульса гетеродина амплитуда этих паразитных сигналов начинает очень существенно РАСТИ!!!! А это не что иное, как резкое падение помехозащищенности такого смесителя!!!! А теперь представте, что смеситель запущен на передачу (он же обратимый)... Представили, сколько и какой амплитуды помех вы будете сыпать по всем диапазонам?
Так вот, я ЕЩЁ раз напоминаю, что Деевский смеситель прекрасно работает только в том случае, если перед ним стоит очень высокого качества узкополосный фильтр, например ЭМФ или кварцевый. В статье Деева была схема его смесителя именно в тракте супергетеродана с ПЧ=500 кГц. Там ему и самое место, т.к. можно реализовать более высокую чувствительность по приему за счет высокого к-та передачи. На этом достоинства его схемы заканчиваются и начинаются неприятности... ЭМФа на входе ТПП нет и в помине. Отсюда вывод простой как два пальца об асфальт - смеситель с короткими импульсами применим только в супергетеродинах как 2-й смеситель после узкополосного фильтра. В ТПП такие фильтры на входе смесителя отсутствуют и побочные каналы приема подавлены недостаточно хорошо. Такой смеситель будет сосать из эфира столько мусора, что мало не покажется...Ну а о том, что он совершенно не пригоден для передачи из-за наличия в выходном спектре огромного числа гармоник, которые тоже нужно хорошенько отфильтровать, прежде чем гнать этот мусор в эфир. Вот только чем? 2-х или 3-х контурным ДПФ? Сомневаюсь, что этого будет вполне достаточно...
Так что есть от чего почесать репу (или то место, которое для этого используется) прежде чем делать ставку на укорочение импульсов...
Это из той же области, что "ставим трансформаторы, а усилители нафиг не нужны". :)
самое смешное что таки да "нафиг не нужны" :) но импедансы согласовывать прийдется. скажем теми же самыми эмитерными повторителями. где-то была даже статейка на этот счет в инете.
я в теориях не особо силен, но хотелось бы вставить и свои ржавые пять копеек :) мне кажется мы тут имеем типичный дуализьм. ключевой смеситель можно и с аналоговых принципов рассматривать ибо он всетаки перемножает сигналы хотя один из них дискретный, так и с позиций увх и тп. но. НО! при увеличении скважности сигнал гетеродина обогащается гармониками. достаточно его в фурье разложить и все будет понятно. соответственно мы будем иметь множество побочных каналов приема на этих самых гармониках. и никакие ДПФ как заметил RW3DKB нам тут не помогут.
в добавок при таком подходе ужесточаются требования к экранированию гпд и развязке его по цепям питания чтобы весь этот "мусор" не дай бог не пролез куда нибудь.
а теперь вопрос - стоит ли овчинка (тобишь эти несколько дб выигрыша) выделки?
Могу свидетельствовать: что при увеличении скважности сигнала гетеродина ( при этом подбирался оптимальный номинал конденсатора УВХ для данного Q ) кардинально уменьшался коэффициент передачи смесителя.
самое смешное что таки да "нафиг не нужны" :) но импедансы согласовывать прийдется. скажем теми же самыми эмитерными повторителями. где-то была даже статейка на этот счет в инете.С каких это пор эмиттерный повторитель перестал считаться усилителем? 8O Ток он усиливает, и мощность сигнала усиливает.
Ещё хочу добавить от себя о том, что прежде чем преобразовывать сигнал в НЧ, мы должны определить, что на входе у нас присутствует именно тот сигнал, который нам нужен. Как этот сигнал "узнает" наш приемник во всем огромном диапазоне волн?
Очень просто. Во-первых, задается требуемая частота сигнала. Во-вторых, ставится диапазонный фильтр, чтобы исключить или ослабить побочные каналы приема. В-третьих выбирается и применяется тип смесителя -аналоговый или ключевой, активный или пассивный. Всё это вместе в комплексе и дает возможность принимать именно тот сигнал, который нам нужен. Если с частотой всё более или менее определенно, то остаются два других аспекта. Желательно, чтобы ДПФ был идеальным с бесконечным подавлением вне полосы пропускания. Таких к сожалению в природе не существует. Третий аспект -смеситель. Смеситель желательно иметь тоже идеальный. А что ЭТО такое? В идеале к-т передачи пассивного смесителя должен быть равен или близок к 1 и должны полностью отсутствовать побочные каналы приема и динамический диапазон ничем не ограничен. У активных смесителей дополнительное требование по усилению - должно регулироваться в широких пределах также при полном отсутствии побочных каналов приема и бесконечной динамике.
Что теперь нам с этими определениями делать? А вот что!! Лучшим будет тот ДПФ у которого круче скаты и выше затухание за пределами полосы пропускания при отсутствии затухания в полосе прозрачности. Какие получаются параметры ДПФ из реальных материалов хорошо известно и с этим никто уже не спорит...Смеситель лучшим будет тот, у которого будет максимальным к-т передачи при минимальном числе побочных каналов приема и максимальном динамическом диапазоне.
Вот к этому всем нам и надо стремиться. А это ох как не просто... Вот здесь широкое поле деятельности для конструкторского творчества. г-н Деев внес свою лепту - показал, что смеситель может хорошо работать при коротких импульсах гетеродина, хотя это было известно задолго до него. Просто он не учел, что для того, чтобы в реальной конструкции всё выглядело точно как на бумаге, необходимо исключить все мешающие сигналы и на вход смесителя подать только чистый сигнал без всяких примесей. Тогда можно и выборку хоть 3, хоть 30кГц спокойно делать. Во всех других случаях начинаются проблемы... Это о приёме, а про передачу лучше не вспоминать, если нет хорошего фильтра. И нет здесь никаких противоречий с классикой преобразования сигнала. Просто высокий к-т передачи дается ценой сильного расширения побочных каналов приема в соответствии с преобразованием Фурье, которое невозможно отменить, как бы это ни хотелось нашим авторам... Отсюда вывод об ограниченных возможностях применения схем с короткими импульсами в ТПП. Вот в супергетеродинах другое дело - используйте на здоровье! И не нужно больше обсуждать эту тему в разделах про ТПП.
А применительно к ТПП требования к смесителю по снижению приема на гармониках сигнала получаются даже более жесткими, чем для суперов, т.к. это основной канал приема мешающих сигналов. Ключевые схемы хороши тем, что существенно ослабляется прием по четным гармоникам, в первую очередь по второй, если правильно выбраны амплитуда и скважность сигнала гетеродина. Представьте себе какой будет прием на частоте 3.6МГц, если на частоте 7.2 МГц идет сигнал радиостанции с уровнем 9+80дБ, а к-т преобразования у смесителя Деева пусть равен 0.5 по второй гармонике (а может быть и больше)... Посчитали? Вот и МНЕ очень не хочется ставить такой смеситель на входЕ приемника...
Я думаю, sev_n_v рассматривает модель смесителя слишком идеализированную, кстати, также, как и RW3DKB... Дело в том, что на самом деле на практике нас больше интересует соотношение С/Ш на входе и на выходе смесителя, т.к. если предположить, что шума нет, то и вопрос о коэффициенте передачи становится не актуальным, т.к. дополнительно усилить сигнал на 2-10дб не проблема! :-). Итак, именно С/Ш определяет КАЧЕСТВО смесителя (имеется в виду, что технически отфильтровать ненужные продукты тоже не большая проблема...). В качестве доказательства можно привести высокоуровневые смесители (например, третий смеситель) схемотехника которых не вызывает дискуссий (с точки зрения коэффициента передачи! А вот рассмотреть поведение смесителя (теоретически или с помощью симуляторов) не так то просто! Здесь скорее проще измерить экспериментальным путем, А ПОТОМ УЖЕ что-то объяснять теоретически. А вот как только мы переходим к шумам, то скважность (УВХ) уже может сыграть другую роль. Вот и sev_n_v, показав небольшой "кусочек" осциллограммы вблизи амплитудного значения получил свои результаты, а если рассмотреть то же самое вблизи перехода через ноль, будет несколько иная картина, тем более, если добавить белый шум (а тем более реальный эфир! :-))... Поэтому считаю, что эта тема требует более тщательного исследования (хотя чудес вряд ли мы дождемся, но внести ясность для всех, а не только для тех, кому это ясно ЗАРАНЕЕ :-). Было бы интересно услышать мнеие В.Т. Полякова, т.к он скорее всего занимался этим вопросом и ВСЕГДА не только теоретически, но и практически всегда проверяет свои результаты!
Ч уважением, Вадим.
Да, кстати, я хотел бы предостеречь от слишком большого увлечения программами - симуляторами, особенно при рассмотрении нелинейных схем при небольших соотношениях с/ш, т.к. программ, способных делать такое моделирование совсем мало, стОят они очень дорого и "ломаных" я не встречал, а все остальные - это для студентов и для расчета "режимов по постоянному току"!
Схемы как раз линейные, а сигналы всего-навсего импульсные и синусоидальные, так что если не делать явных ошибок, то результат что для студентов, что для радиолюбителей абсолютно одинаков...
Во вложении та же табличка с моими расчетами к-тов преобразования смесителя по схеме рис.2 для первой, второй и третьей гармоники сигнал. Обратите внимание на то как резко ухудшается показатель по 2-й гармошке, просто катастрофа!!!!
Илья RW3FY
13.05.2007, 02:27
to sev_n_v
Николай, ваша ошибка в том, что считали коэфф. преобразования по напряжению, а не по мощности сигнала.
Это из той же области, что "ставим трансформаторы, а усилители нафиг не нужны". :)
Полностью согласен.
Раз уж говорим о теории, то, допустим, у нас есть такой трансформатор, который способен работать на тех самых частотах 0...3 кГц. Включаем в схему sev_n_v такой трансформатор между смесителем и ОУ как повышающий (что делать имеем полное право, т.к. выходное сопротивление смесителя относительно низкое, а входное сопротивление ОУ высокое) и получаем дополнительное многократное повышение коэффициента передачи. И, поскольку шум ОУ на порядки превышает собственные шумы ключа, получаем и почти такое же улучшение отношения сигнал/шум. Что это, получили коэффициент шума схемы выше теоретического? Да нет, всего лишь немножко приблизились к теоретическому пределу --- тому самому, когда смеситель работает в согласованном режиме, т.е. отдаёт в нагрузку без потерь всю свою выходную мощность. Который известен, и составляет 3,9 дБ для "классического" смесителя и 0,9 дБ для смесителя с фазовой компенсацией зеркального канала. Но поскольку в реальной схеме никакого трансформатора нет, смеситель мы, по сути, недоиспользуем. И величину потерь, возникших из-за этого недоиспользования (равных 20lg отношения напряжения полезной составляющей, которое было бы на входе ОУ, будь у нас между выходом смесителя и входом ОУ повышающий трансформатор, к тому напряжению полезной составляющей, которое имеем без трансформатора) мы должны прибавить к "теоретическому" коэффициенту шума смесителя. Величина этой "поправки" также приблизительно равна 20lg от квадратного корня из отношения входного сопротивления ОУ к выходному сопротивлению смесителя --- и это вещь, достаточно большая. Т.е., попросту говоря, такой смеситель обладает довольно большим коэффициентом шума.
Похожие дела и со скважностью. Если смеситель работает фактически в режиме ХХ, то потери мощности роли не играют, но при этом он сильно по энергетике недоиспользуется (см. пример с "идеальным" трансформатором). Как только мы захотели смеситель использовать энергетически полностью, нагрузив его на реальную нагрузку посредством согласования с ОУ, так сразу же столкнёмся с негативным влиянием увеличения скважности. Можно просто сказать, что энергия сигнала прямо пропорциональна его длительности, и в случае смесителя энергия максимальна, когда длительность гетеродинного импульса равна половине периода этого импульса (для смесителей, работающих на "половинной" частоте гетеродина --- соответственно, 1/4). Но кому не лень, могут проверить и чисто математически --- на стр.25 книжки Дроздова имеется разложение в ряд Фурье для ключевого смесителя, работающего при скважности гетеродина, равной 2. Аналогичное разложение можно проделать, вообще-то, и для любой другой скважности. После чего сравнить величины коэффициентов при "полезных" членах ряда --- кто это проделает, увидит, что как скважностью ни крути, а максимальный коэффициент будет всегда в том случае, когда у гетеродина скважность 2. Соответственно, и уровень полезной компоненты при этом максимален. А чем он больше, тем лучше отношение сигнал/шум.
Возникает закономерный вопрос --- а почему в УВХ нет проблем с шумами? Ответ, на самом деле, достаточно прост. А никто и никогда не ставит УВХ на самом входе тракта --- перед устройствами дискретизации всегда присутствует усиление, и достаточно большое. А теперь вспоминаем опять классику --- что определяет коэффициент шума тракта, вход, либо выход? То-то и оно, что вход. Т.е. на УВХ в реальной жизни сигнал поступает уже в смеси с шумами входных каскадов. Используя в УВХ короткий стробирующий импульс, мы уменьшаем энергию сигнала. Но мы в равной степени уменьшаем и энергию смешанных с этим сигналом шумов входных каскадов. Поэтому до определённого предела и не видим ухудшения отношения сигнал шум. Точно также, как не видим ухудшения отношения сигнал/шум, вводя аттенюатор на выходе тракта, а не на его входе --- потери энергетики в этом случае компенсируются предшествующим затухателю усилением.
Ну а вывод прост. Вечных двигателей не бывает, и физику не обманешь. УВХ известны всем, и не один десяток лет. Но никто их на входе малошумящего тракта не применяет, и тому есть причины, о которых было сказано выше. Аналогично и со смесителями "на основе УВХ". Более того, использование смесителей "на коротких гетеродинных импульсах" даже и на выходе тракта, после узкополосной фильтрации, совершенно бессмысленно. Первое --- не нужные никому потери мощности сигнала. Смысл --- сперва усиливать, а потом усиленное гасить? Второе --- спектр --- и увеличение чувствительности смесителя по побочным каналам приёма (на гармониках гетеродина), и увеличение уровня побочных продуктов на выходе. Без какой-либо пользы взамен.
73!
Раз уж говорим о теории, ...
Уточню такой момент. Минимальный коэфф. шума у распространённых ОУ (NE5532, NE5534), включенных по схеме неинвертирующего усилителя с обратной связью, получается при сопротивлении источника сигнала 1-5 кОм. К такому сопротивлению и нужно трансформировать вых. сопротивление смесителя. При том, что входное сопротивление ОУ может составлять десятки и даже сотни килоом. Такой парадоксальный, на первый взгляд, эффект обусловлен токовой компонентой шума входного каскада. Так что и без НЧ трансформатора, при правильном выборе сопротивления смесителя и согласовании с ДПФ, коэфф. шума не так уж далёк от теоретически достижимого.
С тем, что максимальный коэфф. передачи смесителя получается при равной длительности времени открытого и закрытого состояния ключа - согласен.
Приветствую всех участников и гостей этой темы форума!
to sev_n_v
Николай, ваша ошибка в том, что считали коэфф. преобразования по напряжению, а не по мощности сигнала.
Это из той же области, что "ставим трансформаторы, а усилители нафиг не нужны".
Насколько я понял из статьи аргумент.doc там тоже считали коэфф. преобразования по напряжению.
То All
По поводу трансформаторов. Если у нас разные Rвн и Rнагр или другими соловами Rвых и Rвх, то согласование по мощности подразумевает трансформацию сопротивлений. Если мы ставим на входе повторителя напряжения на ОУ сопротивление равное Rвых предыдущего каскада, то это не есть согласование по мощности. Как правильно заметил Илья RW3FY только при помощи трансформатора можно добиться такого согласования. Если источник сигнала и нагрузка работают на одной частоте, то здесь вопросов не возникает. А если на разных? Как нужно согласовывать источник сигнала на Рис.2 в Схеме.gif если по ВЧ он работает в режиме КЗ а по НЧ в режиме ХХ? :idontnow:
Вообще вопрос согласования является камнем преткновения для многих радиолюбителей. В качестве примера небольшое исследование смесителя Рода Грина на 74НС4053.
Хотелось бы заметить, что Род Грин обыкновенный смертный и имеет такое же право на ошибки, как и все мы.
Теперь относительно схемы.
Если учесть, что сопротивление источника сигнала 50 Ом и коэффициент трансформации по напряжению 1:6, оно трансформируется в 50*6*6=1800 Ом. Это сопротивление поделится пополам между обмотками и составит 900+900 Ом, а не 450+450 Ом, как утверждал RW3DKB, в пояснениях к схеме Р.Грина. Далее, при напряжении питания 74НС4053 +4,5/-4,5В и сопротивлении замкнутого ключа 50 Ом частота среза ФНЧ в соответствии с формулой F=1/2пиRC составит 1/2*3,14*(900+360+50)* 22*10-9=5522Гц, что вполне допустимо, но теряется смысл в применении R1, R2.
Выходное сопротивление ФНЧ в полосе до 3 кГц будет приблизительно равно 900+360+50=1310 Ом. Как видим вопрос согласования выходного сопротивления ФНЧ, с входным сопротивлением предварительного УНЧ решен крайне неудовлетворительно. При входном сопротивлении УНЧ в 33 Ом будет сильный завал АЧХ и низкий коэффициент передачи цепи Rвых ФНЧ Rвх УНЧ, который можно приблизительно посчитать как Rвх УНЧ/ Rвых ФНЧ + Rвх УНЧ = 33/1310+33=0,025. Общий коэффициент передачи с выхода ФНЧ составит R5/R3*0,025=680/33*0,025=0,51. Что-то с его схемой не то, возможно Род Грин хотел подорвать нашу веру в технику ПП. :lol:
73! Николай.
Илья RW3FY
13.05.2007, 12:38
Уточню такой момент. Минимальный коэфф. шума у распространённых ОУ (NE5532, NE5534), включенных по схеме неинвертирующего усилителя с обратной связью, получается при сопротивлении источника сигнала 1-5 кОм. К такому сопротивлению и нужно трансформировать вых. сопротивление смесителя. При том, что входное сопротивление ОУ может составлять десятки и даже сотни килоом. Такой парадоксальный, на первый взгляд, эффект обусловлен токовой компонентой шума входного каскада. Так что и без НЧ трансформатора, при правильном выборе сопротивления смесителя и согласовании с ДПФ, коэфф. шума не так уж далёк от теоретически достижимого.
Речь, скорее, о наличии самого факта недоиспользования смесителя по отношению сигнал/шум. Конкретная его величина, безусловно, для различных ситуаций может быть разной, в том числе и не очень большой. Хотя, на мой взгляд, для малошумящего приёмника "лишние" потери в 1...3 дБ на стыке "пассивный смеситель/его нагрузка" --- это уже достаточно много, а 3...6 дБ --- катастрофически много.
73!
Илья RW3FY
13.05.2007, 13:28
Если источник сигнала и нагрузка работают на одной частоте, то здесь вопросов не возникает. А если на разных? Как нужно согласовывать источник сигнала на Рис.2 в Схеме.gif если по ВЧ он работает в режиме КЗ а по НЧ в режиме ХХ? :idontnow:
Я думаю, что в идеале режим согласования нужно обеспечивать на всех частотах --- и на ВЧ, и на НЧ. Последнее важно именно для ТПП, в супергетеродинах, на мой взгляд, при наличии на входе приёмника диапазонных фильтров согласование на НЧ не актуально. А уж как обеспечить такое согласование в ТПП --- вопрос непростой. И нужно ли обязательно его обеспечивать --- тоже вопрос. Поскольку платой за "честность" решений всегда является усложнение схемы. Крайне нежелательное в ТПП, т.к. в этом случае оно ещё и увеличивает число элементов, от которых требуется идентичность. В моём понимании, в случае ТПП нужно добиваться максимума подавления нерабочей боковой и прямого детектирования --- т.е. тех параметров, которые для ТПП являются критичными. А с чувствительностью и динамикой ---всего лишь ограничиваться заведомо разумно-достаточными значениями --- выжимание этих параметров не должно идти во вред подавлению нерабочей боковой.
Вообще вопрос согласования является камнем преткновения для многих радиолюбителей.
Данный вопрос в какой-то степени рассмотрен у Богдановича ("Радиоприёмные устройства с большим динамическим диапазоном") --- там он, со ссылкой на западный источник, приводит формулу зависимости коэффициента преобразования ключевого диодного смесителя от сопротивлений открытого/закрытого ключа, источника сигнала и нагрузки. Если не делать упрощений, вытащить из неё выражение для оптимума в явном виде достаточно сложно чисто математически. Но внешне эта формула хорошо увязывается с предлагаемым "по классике" расчётом оптимума через среднее геометрическое от сопротивлений открытого/закрытого ключа. Ещё по поводу расчёта к-та преобразования --- Богданович в совершенно явном виде указывает, что свои расчёты делает для ситуации согласованности смесителя по входу и по выходу с точки зрения минимума потерь мощности. Речь, соответственно, ведёт о коэффициенте передачи по мощности. То же самое, надо полагать, имеет место и в приведённой Вами статье, просто там это в явном виде не указано. Собственно, иное и бессмысленно --- в общем случае напряжения могут трансформироваться как угодно в пределах самой схемы --- не у всех схем входное и выходное сопротивления совпадают.
По поводу влияния скважности --- нужно учитывать коэффициент преобразования и на чётных, и на нечётных гармониках, причём не сам коэффициент преобразования как таковой, а его соотношение с коэффициентом преобразования для полезной компоненты --- увеличение коэффициента преобразования на "вредных" компонентах сопровождается пропорциональным уменьшением его для компонент "полезных" (когда в одном месте прибыло, в другом убыло --- мощность компонент спектра не может уходить в никуда и появляться из неоткуда --- она просто перераспределяется между разными составляющими). И тут правильнее (да и нагляднее) расматривать не осциллограммы, а разложение выходного сигнала смесителя в ряд Фурье.
73!
То Илья RW3FY
Полностью с Вами согласен.
Возражение вызывает только методика по среднегеометрическом у сопротивлению. Она мне давнооо не нравится :lol: . Возможно, для диодов она и подходила, но для ключей, которые стали почти идеальными, она явно устарела со своим средне потолочным сопротивлением.
Теоретически, так сказать в общем смысле, по согласованию все понятно. Но когда доходишь до конкретной схемы начинаешь испытывать затруднения. Взять хотя бы схему на Рис.2 в Схеме.gif. Если есть желание и возможность выскажите свои соображения по вопросу согласования в ней.
Очень хорошая мысль по поводу спектров. Будем анализировать спектры.
А пока по инерции еще несколько осциллограмм.
Во вложении та же табличка с моими расчетами к-тов преобразования смесителя по схеме рис.2 для первой, второй и третьей гармоники сигнал. Обратите внимание на то как резко ухудшается показатель по 2-й гармошке, просто катастрофа!!!!
Уважаемый RW3DKB.
По-моему Вы слишком эмоционально реагируете на происходящее. Ваша поспешность может сослужить Вам плохую службу. Похоже, Вы и сейчас готовы пробежать стометровку на мировой рекорд. Завидую Вам.
Теперь по существу. В отличие от Вас мне не удалось добиться преобразования на второй гармонике гетеродина, т.к. схема балансная. В соответствии с этим и Qг никак не влияет на Кпр по второй гармонике. По первой гармонике Вы указали цифру –3,56, что тоже говорит о поспешности измерений, т.к. предел –3,9. Ну а по третьей гармонике наши цифры почти совпадают (см. Таблицу 2 во вложении)
Для тех кому интересно выкладываю также осциллограммы.
Как побочный продукт этого обсуждения есть смысл подумать о преобразовании на третьей гармонике при повышенной скважности, ведь при этом частота гетеродина снижается в три раза, фазовые соотношения сохраняются, а потери по сравнению с преобразованием на первой гармонике незначительные. Нужно только все как следует обсчитать по отношению к ДПФ, только спокойно. :D Я не думаю, что 10-13дБ это смертельная цифра для ДПФ, тем более что речь идет о помехе в три раза выше или ниже частоты сигнала.
73! Николай.
To sev_n_v
Вы хоть сами понимаете чего пишите? :rotate: Конкретно чего надо? На каком диапазоне не хватает чувствительности у вашего приёмника? Какую антенну используете? По какой схеме сделан смеситель? :crazy:
Олег, помогите согласовать схему на Рис.2 Схема.gif из моего первого сообщения.
Олег, помогите согласовать схему на Рис.2 Схема.gif из моего первого сообщения.Для этого нужно знать какие ключи и ОУ применяете, с какого источника подаётся сигнал на смеситель (резонансный контур ДПФ или выход УВЧ), по какому основному критерию согласовывать - максимуму чувствительности, обеспечению нагрузки ДПФ в заданных пределах в некоторой полосе частот, максимуму ДД или ещё по какому-нибудь.
Уважаемый Николай!
Вы правильно отметили, что я человек эмоциональный и стремительный. Происходит это так потому, что я искренне влюблен в радио с детских лет. Как и многим моим коллегам, мне хочется чтобы наши российские (и не только) радиолюбители могли построить самые лучшие в мире трансиверы своими руками. Вот и стараюсь помочь советом, чтобы было меньше очень явных ошибок в разработке своих конструкций.
И не нужно придираться к точности цифирек - достаточно иметь порядок величины +- 20 % и характер тенденции её изменения, чтобы понять в каком направлении следует искать правильное решение.
А дальше свобода выбора экспериментатора, ограничивать которую никто здесь не собирается. Мои эксперименты и расчеты сводятся к одному - наилучшими показателями обладают ключевые смесители, работающие на основной частоте сигнала с меандром в сигнале гетеродина. Если у вас есть другая идея, как сделать лучше, это очень хорошо. На бумаге всегда гладко получается. Осталось дело за малым - собрать реальную конструкцию, измерить её параметры и сравнить с типовыми классическими решениями. Если Вы сможете получить лучшие параметры - мы вам все будем очень благодарны за то что вы развеете наши заблуждения! Дерзайте и обрящете!
И не надо на меня обижаться, я ведь не корысти ради!...
Да , практика- это хороший охлаждающий душ на горячии головы теоретиков.
Илья RW3FY
13.05.2007, 20:31
Возражение вызывает только методика по среднегеометрическом у сопротивлению. Она мне давнооо не нравится :lol: . Возможно, для диодов она и подходила, но для ключей, которые стали почти идеальными, она явно устарела со своим средне потолочным сопротивлением.
Эта "методика" --- классика. Она не привязана к конкретному типу ключей и вытекает чисто из анализа эквивалентных схем на основе теории цепей и математики. Чтоб "почувствовать" влияние "закрытого" сопротивления, нужно лишь подняться по частоте выше 14МГц :) . В современных ключах у него преобладает емкостная составляющая, а потому его влияние растёт с ростом частоты, и на НЧ диапазонах оно в самом деле часто бывает пренебрежимо мало. О степени этого влияния в его численном выражении можно долго спорить (как мы когда-то спорили с Oleg 9 по этому поводу), но то, что это влияние есть --- является фактом неоспоримым. Те варианты оценки влияния, которые я когда-то приводил (когда для расчёта берётся просто модуль комплексного сопротивления закрытого ключа) очень хорошо согласуются с практикой (критерии практической оценки --- получающаяся реально степень согласования смесителя с источником сигнала, величина потерь преобразования, ширина диапазона рабочих частот, в котором величина потерь почти неизменна, величина изменения уровня выходного напряжения при изменении сопротивления нагрузки при работе на верхней границе диапазона рабочих частот).
Теоретически, так сказать в общем смысле, по согласованию все понятно. Но когда доходишь до конкретной схемы начинаешь испытывать затруднения. Взять хотя бы схему на Рис.2 в Схеме.gif. Если есть желание и возможность выскажите свои соображения по вопросу согласования в ней.
Чтобы в представленной Вами схеме можно было говорить о согласовании, её нужно дополнить элементами, приближающими идеальный ключ к реальному (в случае идеализированного ключа, не обладающего паразитными емкостями, все упрощения расчёта, практикующиеся сторонниками ТПП, вполне верны). Включаем последовательно с ключами сопротивления Rо (в общем случае --- Zо) --- в упрощённом варианте чисто активное, а параллельно ключам Zз, в упрощённом варианте чисто емкостное. Кроме того, полезно включить между входом ключа и землёй паразитную ёмкость Cвх. После чего решаем систему неравенств --- для открытого ключа соотношение сопротивлений схемы должно быть таким, чтоб напряжение в нагрузке при заданном Rо было максимальным, для закрытого --- таким, чтоб при заданном Zз напряжение в нагрузке было минимальным. Оптимумом является решение, являющееся пересечением ограниченных неравенствами областей. Встаёт вопрос, каким взять сопротивление нагрузки? В простейшем варианте --- чисто активным. В варианте, имеющем место в ППП --- наверно таким, каково оно есть в реальности --- т.е. с сильной частотной зависимостью. Но как при этом будет выглядеть корректный анализ ситуации --- не знаю, т.к. в балансном смесителе за счёт его балансности вход и выход хорошо развязаны, и схема с рубильником и нагрузкой, рассматриваемая "в статике" тут правильный результат не даст. Но, наверно, введя в схему названные мной паразитные элементы и задав реальные рабочие частоты, вполне можно попробовать сделать машинный анализ под конкретную ситуацию --- попробовать соптимизировать соотношение величин. Критерий оптимизации --- максимум к-та преобразования по мощности. Для ППП, наверно, можно ограничиться и поиском максимума к-та преобразования по напряжению. Возможно, кстати, что при этом придёте к "неклассическому" результату.
73!
Илья RW3FY
13.05.2007, 20:36
Да , практика- это хороший охлаждающий душ на горячии головы теоретиков.
Нет, она для них --- стимул глубже изучать теорию :) . Теория --- хороший инструмент, способный прогнозировать всё и вся, но правильно пользоваться им чертовски сложно --- старый добрый паяльник в этом смысле намного проще :)
73!
Приветствую всех участников и гостей этой темы форума!
Олег, помогите согласовать схему на Рис.2 Схема.gif из моего первого сообщения.
Для этого нужно знать какие ключи и ОУ применяете, с какого источника подаётся сигнал на смеситель (резонансный контур ДПФ или выход УВЧ), по какому основному критерию согласовывать - максимуму чувствительности, обеспечению нагрузки ДПФ в заданных пределах в некоторой полосе частот, максимуму ДД или ещё по какому-нибудь.
Олег, автору статьи, которую я привел в начале темы, чтобы провести анализ схемы, не потребовалось названия микросхем. Но с его выводами все согласны.
Возможно, мой вопрос несколько некорректен. Попробую развернуть.
Для передачи максимальной мощности от генератора в нагрузку внутреннее сопротивление генератора должно быть равно сопротивлению нагрузки. При этом КПД передачи составляет 50%.
Для данной схемы (никаких других элементов вводить не надо) эдс напряжения источника сигнала равно Е, внутреннее сопротивление источника сигнала равно Rвн=100 Ом, сопротивление замкнутого ключа равно нулю, разомкнутого бесконечности, сопротивление RC ФНЧ равно Rвн, емкость конденсатора ФНЧ равна С1=256нФ, входное сопротивление ОУ чисто активное и равно Rвх, частота гетеродина равна Fг, скважность сигнала гетеродина Qг=2, частота сигнала равна Fсиг=Fг+1кГц, полоса модулирующих частот 0,3-3,4кГц.
Что нужно сделать (как выбрать элементы схемы) чтобы мощность на входе ОУ (на Rвх) была максимальной.
73! Николай.
По совету Ильи RW3FY провел анализ спектров на выходе смесителя для двух вариантов: первый без конденсатора (как в статье аргумент.doc), второй с конденсатором. Результаты можно посмотреть во вложении (-40дБ это уровень сигнала 10мВ подаваемого на смеситель).
Результаты мягко говоря не совпадающие классической теорией преобразования, но они практически полностью повторяют результаты, приведенные мною ранее (сравните Таблицу1 и Таблицу3).
Если в схеме ключ минус конденсатор все идет по теории, т.е. при увеличении скважности первая гармоника падает, то в схеме ключ + конденсатор все идет наоборот, первая гармоника растет.
Возможно это связано с тем, что при Qг=2 конденсатор – это часть ФНЧ на весь период сигнала, а при Qг=4 половину периода он часть ФНЧ, а вторую половину часть УВХ (дуализм так сказать или другими словами единство и борьба противоположностей :lol: ) По мере увеличения скважности смеситель плавно, но дискретно, все более становится УВХ, уходя из под крыши старой прогнившей теории, шутка, под новую блестящую крышу дискретных преобразований, снова шутка.
Илья, надеюсь на Вашу помощь в осмыслении данного факта, а также на всех тех, кому есть, что сказать по этому поводу.
73! Николай.
Что нужно сделать (как выбрать элементы схемы) чтобы мощность на входе ОУ (на Rвх) была максимальной.
73! Николай.Согласовыват ь надо не по мощности на входе ОУ а по максимальному отношению С/Ш на выходе. Вы не указали два самых главных параметра: Еш и Iш ОУ. Без них расчёты бессмысленны. Если Вы не в курсе таких простых вещей, то теорию смесителей Вам двигать, мягко говоря, рановато. Попрактикуйтесь годик – два с паяльником. В общем "Пилите Шура дальше, там внутри золото." (С) :)
Олег, паяльник здесь не поможет, здесь головой работать надо.
А вообще ситуация напоминает анекдот.
Представь что у Вовы три яблока, одно он отдаст тебе, сколько у него останется. Ответ Вовка ни за что мне яблоко не отдаст.
73! Николай.
Олег, паяльник здесь не поможет, здесь головой работать надо.
А вообще ситуация напоминает анекдот.
Представь что у Вовы три яблока, одно он отдаст тебе, сколько у него останется. Ответ Вовка ни за что мне яблоко не отдаст.
Николай, оперы типа OP27/37 и им подобные, рассчитанные на низкоомные источники, имеют минимум к-та шума при сопротивлении источника порядка единиц килоом. Воткните для начала пару килоом на вход идеального опера и смотрите передачу мощности - картина будет гораздо реалистичнее.
Илья RW3FY
14.05.2007, 17:12
Илья, надеюсь на Вашу помощь в осмыслении данного факта, а также на всех тех, кому есть, что сказать по этому поводу.
Поскольку Ваш результат в варианте с ФНЧ коренным образом расходится с практикой, разгадку, полагаю, надо искать в том, как именно составлена модель, какие именно заданы параметры её составных частей, в том числе и измерителя. Например, вы нагружаете смеситель сопротивлением, которое увеличиваете пропорционально скважности. А смотрите при этом напряжение (что совершенно явно указано слева на каждой картинке). А Вы попробуйте смотреть мощность --- и, по-моему, при этом всё встанет на свои места или, как минимум, приблизится к "классике". При переходе от скважности 2 к скважности 128 у Вас напряжение выросло примерно на 5 дБ, но ведь при этом и сопротивление нагрузки возросло в 64 раза! И это надо учитывать!!! И полУчите, что мощность-то не только не выросла, а упала в 20 с лишним раз! Или Rэ --- это сумма выходного сопротивления источника сигнала и сопротивления ключа?
Простейший пример из практики, опровергающий Вашу теорию --- ШИМ преобразователи напряжения. Такой преобразователь напряжения ведь можно рассматривать и как смеситель, осуществляющий перенос сигнала нулевой частоты на частоту задающего генератора. С увеличением скважности мощность "сигнала" в нагрузке падает, а максимум мощности достигается при скважности, равной 2. И эта практика с классической теорией находится в полном консенсусе :)
73!
Для тех "кто в танке". По Еш и Iш вычисляется сопротивление источника сигнала при котором ОУ имеет наименьший Кш. Далее параметры смесителя выбираются таким образом, чтобы его выходное сопротивление было равно рассчитанному значению для ОУ. Никаких резисторов параллельно входу ОУ ставить не надо.
Да , практика- это хороший охлаждающий душ на горячии головы теоретиков.
Нет, она для них --- стимул глубже изучать теорию :) . Теория --- хороший инструмент, способный прогнозировать всё и вся, но правильно пользоваться им чертовски сложно --- старый добрый паяльник в этом смысле намного проще :)
Хороший , качественно сделанный эксперимент , основанный на определенной теории- уменьшает на порядок обьем теоретизирования.
Илья RW3FY
14.05.2007, 18:48
Для тех "кто в танке". По Еш и Iш вычисляется сопротивление источника сигнала при котором ОУ имеет наименьший Кш. Далее параметры смесителя выбираются таким образом, чтобы его выходное сопротивление было равно рассчитанному значению для ОУ.
Ага. А ещё расскажите сказочку про смеситель, имеющий при работе на частоте 28МГц выходное сопротивление 2...5 кОм :) . Сказали бы проще --- включаем смеситель так, как проще схемотехнически, а там уж --- что Бог даст :) .
Никаких резисторов параллельно входу ОУ ставить не надо.
Почему не надо? Боитесь, что напряжение в два раза просядет, что покажет в явном виде, что нагруженный на ОУ смеситель работает в режиме ХХ? :) В реальной схеме никто никаких резисторов не вешает, т.к. это --- потери полезной мощности. А вот для понимания некоторых процессов резисторы к выходу смесителя подцеплять иногда полезно --- это простейший практический способ проверить, каково выходное сопротивление смесителя на самом деле :) .
73!
Илья RW3FY
14.05.2007, 19:01
Хороший , качественно сделанный эксперимент , основанный на определенной теории- уменьшает на порядок обьем теоретизирования.
Теория, оторванная от жизни (и от эксперимента) --- это уже не теория, а именно "теоретизирование". Настоящая теория рано или поздно находит экспериментальное подтверждение, а часто вообще сама является следствием целой серии экспериментов --- делаемых чаще всего не наугад, а совершенно осмысленно, на основе теоретических знаний :) . Вот такой каламбур-с.
73!
Ага. А ещё расскажите сказочку про смеситель, имеющий при работе на частоте 28МГц выходное сопротивление 2...5 кОм :) . Сказали бы проще --- включаем смеситель так, как проще схемотехнически, а там уж --- что Бог даст :) .Дык товарища интересует чисто теоретическая сторона вопроса. В реальной схеме этот параметр является ориентиром. К примеру если смеситель предназначен для работы только на частоте 3,5 мГц – сделать вых. сопротивление смесителя 3 кОм нет проблем. Из собственного опыта – на 28 мГц при увеличении R вых. одного канала смесителя ППП до 1 кОм потери преобразования увеличиваются незначительно по сравнению с увеличением чувствительности. Входное сопротивление смесителя при этом около 300 Ом. Дальнейшее увеличение Rвых. на этой частоте приводило к снижению чувствительности. К тому же существуют специализированные ОУ, с малым Еш, имеющие минимум КШ при сопротивлении источника сигнала 200-500 Ом (LT6230).
В реальной схеме никто никаких резисторов не вешает, т.к. это --- потери полезной мощности. А вот для понимания некоторых процессов резисторы к выходу смесителя подцеплять иногда полезно --- это простейший практический способ проверить, каково выходное сопротивление смесителя на самом деле :) . Согласен.
Илья RW3FY
14.05.2007, 20:48
Дык товарища интересует чисто теоретическая сторона вопроса. В реальной схеме этот параметр является ориентиром. К примеру если смеситель предназначен для работы только на частоте 3,5 мГц – сделать вых. сопротивление смесителя 3 кОм нет проблем. Из собственного опыта – на 28 мГц при увеличении R вых. одного канала смесителя ППП до 1 кОм потери преобразования увеличиваются незначительно по сравнению с увеличением чувствительности. Входное сопротивление смесителя при этом около 300 Ом. Дальнейшее увеличение Rвых. на этой частоте приводило к снижению чувствительности.
"Чиста тыорэтыцски" лучше как раз отделить мух от котлет, то бишь смеситель от ОУ --- и рассматривать отдельно вопрос оптимума нагрузки смесителя и оптимума сопротивления источника сигнала для ОУ. Только так можно оценить величину проигрыша на "неоптимальности" --- оставив вообще в стороне вопрос "достаточно-недостаточно". Т.е. чистая теория, без притягивания к удобству построения конструкции. После чего уже практические выводы :)
К тому же существуют специализированные ОУ, с малым Еш, имеющие минимум КШ при сопротивлении источника сигнала 200-500 Ом (LT6230). Это только одна сторона вопроса. Вторая --- в том, что у работающего на неоптимальную нагрузку смесителя падает к-т преобразования на ВЧ. Т.е. в идеале нужно не только чтоб у ОУ было "правильное" выходное сопротивление источника сигнала, но и чтоб смеситель имел при этом "правильную" нагрузку. Немножко ближе к этой ситуации AD605 (1,8 нВ на корень из герца), у которой входное сопротивление в широкой полосе 175 ом, а оптимальное по шумам сопротивление источника сигнала ---70...100 ом. Но не знаю, как у неё с фликкером, и достаточна ли у неё для ТПП идентичность каналов. Другой вариант --- нечто из серии AD813x --- ДУ, у которых сигнал подаётся на инвертирующие входы. У AD8139 фликкер порядка 2...3 нВ на корень из герца. Но с этой серией наоборот, может выйти, что смеситель работает на КЗ :-(
73!
Смеситель работает на балансный вход звуковой карты без операционников. Потери по напряжению -6 дБ. Смотрите по ссылке
http://forum.cqham.ru/download.php?id=1282 1
Сергей sgk.
Илья RW3FY
14.05.2007, 22:10
Смеситель работает на балансный вход звуковой карты без операционников. Потери по напряжению -6 дБ. Смотрите по ссылке
http://forum.cqham.ru/download.php?id=1282 1
Сергей sgk.
Вот и считаем --- у Вас -137 дБс/Гц, а у идеального приёмника --- -174. Разница между одним и другим (при условии, что шум на картинке --- собственный амплитудный шум приёмника) есть коэффициент шума. Равный в таком случае 37 дБ. Что при полосе приёмника 3 кГц соответствовало бы чувствительности 6 мкВ при С/Ш = 10 дБ. Круто! На самом деле, возможно, Кш у Вас не столь большой. Но чтобы в этом убедиться, на вход приёмника нужно подавать сигнал существенно меньше --- и смотреть отношение сигнал/шум, ограниченное, соответственно, не фазовыми шумами гетеродина, а амплитудными шумами приёмника. Т.е. Ваш эксперимент в том виде, в каком он представлен на картинке, не является корректным средством определения чувствительности --- он показывает только уровень фазовых шумов худшего из гетеродинов Вашей системы. Вот если бы при сигнале на входе схемы, равном 0,2 мкВ, и тез режимах ЗК, которые Вы используете, палка торчала бы над шумами на 46 дБ --- вот тогда можно было бы говорить о чувствительности в 0,2 мкВ при отношении С/Ш=10 дБ в полосе 3 кГц, что соответствовало бы коэффициенту шума 8 дБ --- и это было бы реально очень круто. Но без дополнительных малошумящих усилителей такого не достичь даже с лучшими звуковыми картами.
73!
Это только одна сторона вопроса. Вторая --- в том, что у работающего на неоптимальную нагрузку смесителя падает к-т преобразования на ВЧ. Т.е. в идеале нужно не только чтоб у ОУ было "правильное" выходное сопротивление источника сигнала, но и чтоб смеситель имел при этом "правильную" нагрузку. 73!Что такое правильная нагрузка? То есть Вы считаете, что если параллельно выходу смесителя добавить резистор, к-т преобразования возрастёт? Может быть вот это Вам поможет:
Илья RW3FY
14.05.2007, 22:28
Что такое правильная нагрузка? То есть Вы считаете, что если параллельно выходу смесителя добавить резистор, к-т преобразования возрастёт?
Правильная нагрузка --- это согласованная нагрузка. Сопротивление которой, соответственно, равно выходному сопротивлению смесителя. При этом смеситель отдаёт всю свою полезную мощность --- соответственно, работает с минимумом потерь. А резистор --- всего лишь средство, позволяющее экспериментально определить, при каком сопротивлении нагрузки режим работы смесителя является согласованным. Про связь потерь мощности и коэффициента шума, полагаю, продолжать не стоит --- и без меня знаете.
73!
Правильная нагрузка --- это согласованная нагрузка. Сопротивление которой, соответственно, равно выходному сопротивлению смесителя. При этом смеситель отдаёт всю свою полезную мощность --- соответственно, работает с минимумом потерь. 73! ....
Илья RW3FY
14.05.2007, 22:53
То Oleg 9:
А чего Вы мне про шумы операционников и полевиков ? :) Я ж говорю, для понимания сути вопроса надо отделять мух от котлет. Смеситель обладает собственным коэффициентом шума, который имеет свой минимум, о котором я Вам только что говорил. И который не имеет абсолютно ничего общего с минимумом собственного Кш ОУ. И то, что Вы получаете максимум С/Ш при рассогласованном режиме смесителя, говорит лишь о том, что операционники ещё пока что плохие, что влияние их Кш оказывается даже сильнее, чем влияние Кш самого смесителя. А не о том, что достигнуто оптимальное согласование смесителя. Чем спорить, взяли бы лучше смеситель отдельно от всего, да измерили бы его потери преобразования по мощности в ситуации, когда он нагружен на несколько кОм --- и повод для спора отпал бы сам собой :) Особенно после сравнения с результатом аналогичного измерения для ситуации, когда нагрузка смесителя выбрана оптимальной.
73!
to Илья RW3FYСогласование сопротивления нагрузки со входным сопротивлением усилителя с целью получить на входе усилителя максимально возможное напряжение при заданной мощности источника сигнала обеспечивает минимальный КШ только с некоторыми типами усилителей, а именно в случае, когда произведение токовой компоненты шума входного каскада (I ш) на входное сопротивление каскада значительно меньше компоненты ЭДС шума входного каскада (Еш). Справедливости ради нужно отметить, что в ВЧ усилителях такое соотношение почти всегда соблюдается. Поэтому в радиолюбительской литературе этот частный случай описан как общее правило. В случае неинвертирующего усилителя на ОУ с входным каскадом на биполярных транзисторах, охваченного ООС, произведение токовой компоненты шума входного каскада (I ш) на входное сопротивление каскада значительно больше компоненты ЭДС шума (Еш). Поэтому критерий оптимального согласования, при котором обеспечивается минимальный КШ, несколько иной. Т.е. Минимальный КШ получается при сопротивлении источника сигнала значительно меньшем входного сопротивления усилителя. Во вложениях моих предыдущих сообщений это объяснено вполне понятно. :)
Чем спорить, взяли бы лучше смеситель отдельно от всего, да измерили бы его потери преобразования по мощности в ситуации, когда он нагружен на несколько кОм --- и повод для спора отпал бы сам собой :) Особенно после сравнения с результатом аналогичного измерения для ситуации, когда нагрузка смесителя выбрана оптимальной. 73!По-моему мы о разных вещах. Так как НЧ транс между смесителем и ОУ вещь громоздкая подверженная наводкам и.т.д. то этот вариант не рассматриваем. А вот ВЧ транс на входе смесителя уже сделать проще, к тому же он малогабаритный. Или катушка связи на выходе ДПФ имеющая выходное сопротивление несколько кОм. О каких потерях не пойму, идёт речь если вход смесителя подключен к источнику ВЧ сигнала с сопротивлением несколько кОм и выход имеет сопротивление такого же порядка? При такой реализации смесителя потери не возрастают до некоторых частот. А вот ДД несколько уменьшается. Но это плата за упрощение схемы без НЧ трансформаторов.
Илья RW3FY
14.05.2007, 23:36
То Oleg 9:
Олег, мы с Вами о разных вещах говорим. То, что у ОУ есть собственный минимум Кш, требующий низкого сопротивления источника сигнала, у меня вопросов не вызывает. Но Вы забываете, что и смеситель обладает своим собственным Кш, для которого оптимум --- совершенно другой, а именно --- низкое сопротивление нагрузки. Делая включение оптимальным по шумам ОУ, Вы одновременно делаете его неоптимальным по шумам смесителя. Это всё равно, что перед входом идеально согласованного смесителя включать аттенюатор :) . Т.е. ситуация такая --- смеситель может отдать больше, но ОУ не в состоянии это "больше" забрать целиком, потому как оптимальный для смесителя режим не является оптимальным для ОУ, и наоборот. То, что при построении ТПП приходится жертвовать оптимумом смесителя в пользу оптимума ОУ, говорит лишь о недостаточно высоком качестве сегодняшних ОУ и не более того. Будь ОУ менее шумящими, Вам пришлось бы наоборот, создавать оптимум для смесителя, жертвуя оптимумом ОУ. А то, что одновременно невозможно обеспечить и работу смесителя на согласованную нагрузку, и работу ОУ от низкоомного источника --- а можно только одно из двух, причём второе намного проще, чем первое --- является недостатком нынешней НЧ схемотехники, а не её достоинством. Раз уж Вы упорствуете, напомню, что недоиспользование смесителя по мощности полностью эквивалентно установке на его входе аттенюатора с величиной затухания, равной величине роста потерь преобразования смесителя (по мощности) по сравнению с оптимумом.
73!
То Oleg 9:
Олег, мы с Вами о разных вещах говорим. То, что у ОУ есть собственный минимум Кш, требующий низкого сопротивления источника сигнала, у меня вопросов не вызывает. Но Вы забываете, что и смеситель обладает своим собственным Кш, для которого оптимум --- совершенно другой, а именно --- низкое сопротивление нагрузки. Делая включение оптимальным по шумам ОУ, Вы одновременно делаете его неоптимальным по шумам смесителя. Это всё равно, что перед входом идеально согласованного смесителя включать аттенюатор :) . Т.е. ситуация такая --- смеситель может отдать больше, но ОУ не в состоянии это "больше" забрать целиком, потому как оптимальный для смесителя режим не является оптимальным для ОУ, и наоборот. То, что при построении ТПП приходится жертвовать оптимумом смесителя в пользу оптимума ОУ, говорит лишь о недостаточно высоком качестве сегодняшних ОУ и не более того. Будь ОУ менее шумящими, Вам пришлось бы наоборот, создавать оптимум для смесителя, жертвуя оптимумом ОУ. А то, что одновременно невозможно обеспечить и работу смесителя на согласованную нагрузку, и работу ОУ от низкоомного источника --- а можно только одно из двух, причём второе намного проще, чем первое --- является недостатком нынешней НЧ схемотехники, а не её достоинством. Раз уж Вы упорствуете, напомню, что недоиспользование смесителя по мощности полностью эквивалентно установке на его входе аттенюатора с величиной затухания, равной величине роста потерь преобразования смесителя (по мощности) по сравнению с оптимумом.
73!Во первых УВЧ никто не отменял. Их ставят и супергетеродинах где всё согласованно. Во вторых и без УВЧ в ТПП можно получить вполне приличную чувствительность. А в третьих от тех плохих явлений о которых Вы пишете падает в первую очередь не чувствительность а ДД, об этом и нужно говорить.
Илья RW3FY
15.05.2007, 00:01
По-моему мы о разных вещах. Так как НЧ транс между смесителем и ОУ вещь громоздкая подверженная наводкам и.т.д. то этот вариант не рассматриваем. А вот ВЧ транс на входе смесителя уже сделать проще, к тому же он малогабаритный. Или катушка связи на выходе ДПФ имеющая выходное сопротивление несколько кОм.
Ну вот, лёд тронулся. Конечно, о разных. То, что невозможно обеспечить согласование в обе стороны ввиду перечисленных Вами только что сложностей в рамках ставшей уже традиционной схемотехники ТПП, ежу понятно. Просто тема теоретическая, потому и говорим тут больше о разнице между теоретическим пределом и пределом возможностей имеющих на сегодня вариантов практической реализации :) .
О каких потерях не пойму, идёт речь если вход смесителя подключен к источнику ВЧ сигнала с сопротивлением несколько кОм и выход имеет сопротивление такого же порядка? При такой реализации смесителя потери не возрастают до некоторых частот. А вот ДД несколько уменьшается. Но это плата за упрощение схемы без НЧ трансформаторов.
Олег, Вы забываете, что смеситель балансный. Т.е. его вход полностью развязан от выхода. Каково входное сопротивление сбалансированного моста и зависит ли оно от того, какая нагрузка включена в его противоположную диагональ? В том и дело, что не зависит. А потому входное сопротивление балансного смесителя никак не зависит от того, на что этот смеситель нагружен (в идеале, конечно, в реальном смесителе развязка конечна, и потому небольшое взаимовлияние между входом и выходом есть). Точно также, не зависит выходное сопротивление балансного смесителя и от сопротивления источника сигнала. И то, и другое зависит только от параметров собственно элементов моста, т.е. в нашем случае от параметров ключей смесителя. А именно, от их сопротивлений открытого и закрытого состояния. Поэтому увеличивая сопротивление источника сигнала, Вы лишь вносите дополнительные потери сверх того, что уже возникли за счёт неоптимальной нагрузки смесителя (природа этих потерь точно такая же, как и в любом другом случае неоптимального согласования --- будь то хоть усилители, хоть пассивные цепи, хоть АФУ). Проделайте простой эксперимент --- возьмите балансный смеситель, нагрузите его на оптимальное сопротивление нагрузки (такое, при котором КСВ на входе смесителя равен 1). А потом попробуйте нагрузку вообще отключить, или закоротить выход смесителя, и посмотрите, что при этом станет с КСВ. Оно вообще почти не изменится!!! Потому что вход и выход смесителя взаиморазвязаны. Однако если Вы снимете зависимость коэффициента преобразования от сопротивлений источника сигнала и нагрузки --- Вы увидите вполне чёткий максимум. Вот о соотношении имеющих в реальном ТПП условий с этим максимумом и речь.
73!
Илья RW3FY
15.05.2007, 00:31
Во первых УВЧ никто не отменял. Их ставят и супергетеродинах где всё согласованно. Во вторых и без УВЧ в ТПП можно получить вполне приличную чувствительность. А в третьих от тех плохих явлений о которых Вы пишете падает в первую очередь не чувствительность а ДД, об этом и нужно говорить.
Во-первых, я сразу сказал, что моя речь не о том, "хватает-не хватает", а об отличии того, что есть на сегодняшний день, от того, что является физическим пределом вообще. Вопрос "много-мало" в затронутом Вами контексте я вообще не хотел поднимать, дабы тема не начала скатываться в старый флейм типа ТПП vs Супер. Однако, раз речь об этом всё ж пошла, скажу, что у меня есть определённые сомнения по результатам замеров чувствительности ТПП, сделанных на основе той схемотехники, кторую мы здесь в основном обсуждаем. Сомнения эти основаны (в первую очередь) на информации о накопившейся уже статистике замеров чувствительности SDR-ов, имеющих, как известно, аналогичную входную часть. Суть в том, что у них прослеживается вполне чёткая тенденция --- завал чувствительности на диапазоне 28МГц порядка 4...8 дБ. При том, что на всех диапазонах совершенно чётко виден прирост шумов при подключении SDR-а сверх собственных шумов звуковой карты --- т.е. влияние параметров ЗК на чувствительность отстутсвует. В то же время, в схеме там нет ничего, что могло бы создавать столь сильную частотную зависимость. Кроме одного --- смесителя, работающего на неоптимальную нагрузку. Конечно, применительно к SDR-у это лишь предположение, против которого тот факт, что там используется УРЧ с довольно большим усилением и, по идее, именно он и должен определять результирующий Кш. Но чем чёрт не шутит, надо проверять все возможные варианты --- любой результат этих копаний в данном случае идёт на пользу идее ТПП&SDR, а не во вред.
Что касается ДД --- вопрос, безусловно, тоже заслуживающий внимания. Тем более, раз речь идёт об оптимальности нагрузки смесителя. Касаемо ДД у меня есть определённый момент непонимания. Судя по Вашим высказываниям, Вы в явном виде наблюдали, что ДД ограничивает именно смеситель? Просто я, честно говоря, считал, что главным фактором, ограничивающим ДД сверху, всё же, являются ОУ --- их усиление достаточно велико, а полоса пропускания ограничена весьма слабо --- по идее, искажения должны возникать на выходе ОУ раньше, чем в смесителе. Хотя, возможно, именно из-за неоптимальности нагрузки смесителя это не есть так.
73!
Олег, Вы забываете, что смеситель балансный. Т.е. его вход полностью развязан от выхода. Каково входное сопротивление сбалансированного моста и зависит ли оно от того, какая нагрузка включена в его противоположную диагональ? В том и дело, что не зависит. А потому входное сопротивление балансного смесителя никак не зависит от того, на что этот смеситель нагружен (в идеале, конечно, в реальном смесителе развязка конечна, и потому небольшое взаимовлияние между входом и выходом есть). Точно также, не зависит выходное сопротивление балансного смесителя и от сопротивления источника сигнала. И то, и другое зависит только от параметров собственно элементов моста, т.е. в нашем случае от параметров ключей смесителя. А именно, от их сопротивлений открытого и закрытого состояния. Поэтому увеличивая сопротивление источника сигнала, Вы лишь вносите дополнительные потери сверх того, что уже возникли за счёт неоптимальной нагрузки смесителя (природа этих потерь точно такая же, как и в любом другом случае неоптимального согласования --- будь то хоть усилители, хоть пассивные цепи, хоть АФУ). Проделайте простой эксперимент --- возьмите балансный смеситель, нагрузите его на оптимальное сопротивление нагрузки (такое, при котором КСВ на входе смесителя равен 1). А потом попробуйте нагрузку вообще отключить, или закоротить выход смесителя, и посмотрите, что при этом станет с КСВ. Оно вообще почти не изменится!!! Потому что вход и выход смесителя взаиморазвязаны. Однако если Вы снимете зависимость коэффициента преобразования от сопротивлений источника сигнала и нагрузки --- Вы увидите вполне чёткий максимум. Вот о соотношении имеющих в реальном ТПП условий с этим максимумом и речь.73!Так вот где собака порылась! Мы говорим о двух разных конкретных схемах смесителей! Если брать классический балансный смеситель, то по выходу, конечно же, стоит диплексор. И по ВЧ смеситель нагружен на резистор, подключаемый через ёмкость а по НЧ, на резистор, подключаемый через индуктивность. Параллельно этому резистору и подключается вход ОУ. Я же имел ввиду четырёхфазную схему с добавочными резисторами, включенными последовательно с ключами, которые и являются нагрузкой по ВЧ и НЧ.
Илья RW3FY
15.05.2007, 01:28
Так вот где собака порылась! Мы говорим о двух разных конкретных схемах смесителей! Если брать классический балансный смеситель, то по выходу, конечно же, стоит диплексор. И по ВЧ смеситель нагружен на резистор, подключаемый через ёмкость а по НЧ, на резистор, подключаемый через индуктивность. Параллельно этому резистору и подключается вход ОУ. Я же имел ввиду четырёхфазную схему с добавочными резисторами, включенными последовательно с ключами, которые и являются нагрузкой по ВЧ и НЧ.
Нет, Олег. Я имел в виду любой смеситель, являющийся балансным, причём без каких-либо диплексеров (собственно, рассмотрение в определённой степени верно и для небалансного --- классическая формула со средним геометрическим выводится, кстати, и для небалансной схемы --- впервые я с ней столкнулся в одном из старых учебников, где анализировался смеситель вообще на одиночном диоде --- просто на примере балансной структуры типа моста факт полной развязки между входом и выходом виден наиболее наглядно, в небалансной же схеме всё строится на том, что сопротивления источника сигнала и нагрузки намного больше сопротивления открытого ключа и намного меньше сопротивления закрытого ключа --- т.е. тут энергетический эффект от "правила среднего геометрического" выражен менее явно)
Проводя эксперимент с самим смесителем, мы, конечно, нагружаем его резисторами. В жизни он всегда нагружен реальными каскадами и т.п. Если же говорить о резисторах, включаемых последовательно с ключами --- они, конечно, влияют на входное либо выходное сопротивление смесителя, в сторону его повышения --- но ненамного, а ровно настолько, насколько увеличивают сопротивления открытых ключей. Если Вы, говоря о входном/выходном сопротивлении смесителя, имели в виду всего лишь резисторы --- то, конечно, мы говорили совершенно о разном. Я под входным/выходным сопротивлением смесителя всегда подразумевал и подразумеваю то, что мы всегда подразумеваем под входным и выходным сопротивлением любой схемы, т.е. её внутренние эквивалентные сопротивления.
Касаемо многофазной схемы --- имеем полное право рассматривать её как совокупность двух "классических" балансных смесителей (I и Q), соединённых соответствующим образом. Собственно, она таковой и является, просто элементы на изображении схемы сгруппированы более равномерно и компактно, а роль выходных трансформаторов в случае нашего ТПП играют ОУ.
73!
Однако, раз речь об этом всё ж пошла, скажу, что у меня есть определённые сомнения по результатам замеров чувствительности ТПП, сделанных на основе той схемотехники, кторую мы здесь в основном обсуждаем. Сомнения эти основаны (в первую очередь) на информации о накопившейся уже статистике замеров чувствительности SDR-ов, имеющих, как известно, аналогичную входную часть. Суть в том, что у них прослеживается вполне чёткая тенденция --- завал чувствительности на диапазоне 28МГц порядка 4...8 дБ. При том, что на всех диапазонах совершенно чётко виден прирост шумов при подключении SDR-а сверх собственных шумов звуковой карты --- т.е. влияние параметров ЗК на чувствительность отстутсвует. В то же время, в схеме там нет ничего, что могло бы создавать столь сильную частотную зависимость. !В своё время я анализировал работу смесителя SDR1000 и вот на какой момент предлагаю обратить внимание: Смеситель собран на мультиплексоре FST3253. ключи управляются через внутренние дешифраторы. Такой способ управления приводит к тому, что для одного мультиплексора открытое состояние ключей фаз 0и 90 грд. кратковременно накладывается друг на друга. По выходу стоят конденсаторы. Т.е. конденсаторы фаз 0 и 90 грд. в момент переключения ключей кратковременно соединяются через сопротивление двух открытых ключей. Тоже самое происходит при переключении с 90 к 180 грд. при переключении с 180 к 270 и с 270 к 0 грд. наложения открытого состояния ключей не происходит. Но в смесителе применяются два мультиплексора выходы и входы которых включены противофазно. Из за такого включения наложение открытого состояния ключей происходит между всеми фазами. Так как выход каждой фазы зашунтирован по ВЧ конденсатором, такое явление равнозначно включению резисторов утечки по выходу смесителя между фазами 0 и 90, 90 и 180, 180 и 270, 270 и 0 градусов, сопротивление которых падает с ростом частоты переключения. Отсюда и снижение «чутья» на ВЧ диапазонах.
Судя по Вашим высказываниям, Вы в явном виде наблюдали, что ДД ограничивает именно смеситель? Просто я, честно говоря, считал, что главным фактором, ограничивающим ДД сверху, всё же, являются ОУ --- их усиление достаточно велико, а полоса пропускания ограничена весьма слабо --- по идее, искажения должны возникать на выходе ОУ раньше, чем в смесителе. Хотя, возможно, именно из-за неоптимальности нагрузки смесителя это не есть так. 73!При отстройках менее 20-30 кГц ДД ограничивает ОУ. При больших отстройках ФНЧ на выходе смесителя делает своё дело, и ДД ограничивается уже смесителем. Ограничение ДД на ОУ в большой степени согласуется с расчётами.
Касаемо многофазной схемы --- имеем полное право рассматривать её как совокупность двух "классических" балансных смесителей (I и Q), соединённых соответствующим образом. Собственно, она таковой и является, просто элементы на изображении схемы сгруппированы более равномерно и компактно, а роль выходных трансформаторов в случае нашего ТПП играют ОУ.73!Это не просто соединение двух схем параллельно. Появляется новое свойство - независимость входного сопротивления от фазы входного и гетеродинного сигнала. То есть при ненагруженном выходе сигнал отражается не в каскад, предшествующий смесителю, а в соседний канал смесителя из-за квадратурного сигнала гетеродина.
Илья RW3FY
15.05.2007, 02:00
В своё время я анализировал работу смесителя SDR1000 и вот на какой момент предлагаю обратить внимание: Смеситель собран на мультиплексоре FST3253. ключи управляются через внутренние дешифраторы. Такой способ управления приводит к тому, что для одного мультиплексора открытое состояние ключей фаз 0и 90 грд. Кратковременно накладывается друг на друга. По выходу стоят конденсаторы. Т.е. конденсаторы фаз 0 и 90 грд. в момент переключения ключей кратковременно соединяются через сопротивление двух открытых ключей. Тоже самое происходит при переключении с 90 к 180 грд. при переключении с 180 к 270 и с 270 к 0 грд. наложения открытого состояния ключей не происходит. Но в смесителе применяются два мультиплексора выходы и входы которых включены противофазно. Из за такого включения наложение открытого состояния ключей происходит между всеми фазами. Так как выход каждой фазы зашунтирован по ВЧ конденсатором, такое явление равнозначно включению резисторов утечки по выходу смесителя между фазами 0 и 90, 90 и 180, 180 и 270, 270 и 0 градусов, сопротивление которых падает с ростом частоты переключения. Отсюда и снижение «чутья» на ВЧ диапазонах.
Очень интересный момент, надо будет попробовать сравнить живьём с Вашим вариантом от Пилигрима. Всё это в планах, но пока, увы, руки не доходят --- крохи имеющегося свободного времени съедает собственный проект с двумя преобразованиями частоты.
При отстройках менее 20-30 кГц ДД ограничивает ОУ. При больших отстройках ФНЧ на выходе смесителя делает своё дело, и ДД ограничивается уже смесителем. Ограничение ДД на ОУ в большой степени согласуется с расчётами.
Понятно. Пока всё, что могу пока предложить --- подумать над возможностью использовать "низкоомные" ДУ наподобие AD8139. Тут проблема прямо противоположная --- прямое подключение ДУ к смесителю создаёт режим работы КЗ, а если через резисторы делителей ООС --- увеличивает потери. Можно ли как-то исхитриться, чтоб и не КЗ, и без потерь, или найти разумный компромисс по части номинала резисторов --- у меня сообразиловки не хватает. А сейчас ещё и башка уже не варит, спать пора :)
73!
Илья RW3FY
15.05.2007, 02:06
Это не просто соединение двух схем параллельно. Появляется новое свойство - независимость входного сопротивления от фазы входного и гетеродинного сигнала. То есть при ненагруженном выходе сигнал отражается не в каскад, предшествующий смесителю, а в соседний канал смесителя из-за квадратурного сигнала гетеродина.
Нет, я о параллельности и не говорю. Соединены вместе входы (синфазно, либо противофазно), а выходы, насколько я помню, попарно уходят на пары противофазных входов ДУ. Отражаться в предшествующий смесителю каскад сигнал и не может --- схема балансная, входы и выходы развязаны. Т.е. отражённый сигнал, по идее, нарушает баланс выходов, никак не влияя на входы. Собственно, то, о чём Вы и сказали, только несколько другими словами.
73!
Понятно. Пока всё, что могу пока предложить --- подумать над возможностью использовать "низкоомные" ДУ наподобие AD8139. Тут проблема прямо противоположная --- прямое подключение ДУ к смесителю создаёт режим работы КЗ, а если через резисторы делителей ООС --- увеличивает потери. Можно ли как-то исхитриться, чтоб и не КЗ, и без потерь, или найти разумный компромисс по части номинала резисторов --- у меня сообразиловки не хватает. А сейчас ещё и башка уже не варит, спать пора :)
73!Из схемотехники ППП можно добыть ещё десяток дБ ДД. Но это ведёт к неоправданному, на мой взгляд, усложнению схемы. Т.е. задача для любителя рекордов ради рекордов. Ну может ещё такое целесообразно при промышленном производстве на SMD компонентах. :)
Это не просто соединение двух схем параллельно. Появляется новое свойство - независимость входного сопротивления от фазы входного и гетеродинного сигнала. То есть при ненагруженном выходе сигнал отражается не в каскад, предшествующий смесителю, а в соседний канал смесителя из-за квадратурного сигнала гетеродина.
Нет, я о параллельности и не говорю. Соединены вместе входы (синфазно, либо противофазно), а выходы, насколько я помню, попарно уходят на пары противофазных входов ДУ. Отражаться в предшествующий смесителю каскад сигнал и не может --- схема балансная, входы и выходы развязаны. Т.е. отражённый сигнал, по идее, нарушает баланс выходов, никак не влияя на входы. Собственно, то, о чём Вы и сказали, только несколько другими словами.73!Баланс выходов не нарушается. Под одним каналом я подразумевал пару 0 и 180 грд. Под соседним 90 и 270 грд. Еще возможно важное уточнение - я веду разговор о смесителях где время открытого состояния ключей равно 1/2 периода управляющего напряжения гетеродина.
Из схемотехники ППП можно добыть ещё десяток дБ ДД. Но это ведёт к неоправданному, на мой взгляд, усложнению схемы. Т.е. задача для любителя рекордов ради рекордов. Ну может ещё такое целесообразно при промышленном производстве на SMD компонентах. :)[/quote]
Уважаемый Oleg 9.
Как добавить эти "десяток" дБ ДД хотя бы только для смесителя.
Сергей sgk.
Илья RW3FY
15.05.2007, 10:44
Из схемотехники ППП можно добыть ещё десяток дБ ДД. Но это ведёт к неоправданному, на мой взгляд, усложнению схемы. Т.е. задача для любителя рекордов ради рекордов. Ну может ещё такое целесообразно при промышленном производстве на SMD компонентах. :)
Согласен, тут интерес чисто спортивный. Главное в ТПП, на что надо обращать внимание, всё ж, не динамика, а нерабочая боковая. А попытки вытянуть предельные ДД, по-моему, на её подавлении скажутся негативно --- из-за тех самых усложнений.
73!
Илья RW3FY
15.05.2007, 10:52
Баланс выходов не нарушается. Под одним каналом я подразумевал пару 0 и 180 грд. Под соседним 90 и 270 грд. Еще возможно важное уточнение - я веду разговор о смесителях где время открытого состояния ключей равно 1/2 периода управляющего напряжения гетеродина.
Насчёт баланса --- сейчас, на свежую голову, думаю, что Вы правы, не нарушается. По остальному --- имею в виду то же самое. Как и при "классическом построении" --- сдвиг между каналами I и Q --- 90 градусов, а "внутри" каждого из каналов --- противофазно управляемые ключи. Ну и скважность 2, с 4 мы бы тут вообще запутались :)
73!
Приветствую всех участников и гостей этой темы форума!
Поскольку Ваш результат в варианте с ФНЧ коренным образом расходится с практикой, разгадку, полагаю, надо искать в том, как именно составлена модель, какие именно заданы параметры её составных частей, в том числе и измерителя.
Илья, поймите меня правильно. Я не хочу кого-нибудь «достать», я хочу разобраться, где ошибка. Маловероятно, что сейчас можно открыть Америку. Если ее открыть (ошибку :lol: или Америку :lol: :lol: ), то вопрос закроется, но это поможет и мне и возможно другим избежать подобного в будущем.
Относительно модели. Она была изображена на Рис.1, 2 в Схеме.gif.
Т.к. некоторых смущает наличие ОУ, я заменил его сопротивлением нагрузки Rн. Новая старая схема изображена на Рис.4, 5 в Схеме 1.gif (см. вложение) При всей своей простоте она достаточно оригинальна и полностью повторяет схему одного из четырех каналов балансного ключевого смесителя Tayloe (см. вложение).
Все элементы схемы идеальные и измеритель в том числе, собственно идеальным здесь является только ключ, все остальные элементы мало чем отличаются от реальных, что недалеко от истины если рассматривать схему на частоте 100кГц. Ведь на ней смеситель не перестает быть смесителем.
При этом методика среднегеометрическог о сопротивления ключа работать не будет (что говорит о ее ограниченном применении), но это не значит, что схему нельзя проанализировать.
Меня интересует только согласование по мощности, для начала при Qг=2.
В этой схеме нет отдельного сопротивления RC фильтра, его роль выполняет внутреннее сопротивление источника сигнала. Одну из сложностей анализа я вижу во влиянии Rн на частоту среза RC фильтра. В принципе здесь и варьировать то особо нечем. Внутреннее сопротивление источника сигнала задано, емкость RC фильтра определяется из необходимой полосы пропускания, остается одно сопротивление нагрузки Rн. Отсюда и вопрос. Каким оно должно быть и как его выбрать?
Например, вы нагружаете смеситель сопротивлением, которое увеличиваете пропорционально скважности.
Нагрузкой смесителя по выходу является Rн, его я не менял. Если Вы говорите о нагрузке по входу смесителя то Rвн источника сигнала так же не меняется при изменении скважности. Меняется только емкость RC фильтра в соответствии с формулой Fср=1/2пиRCQ.
73! Николай.
Олег, Вы забываете, что смеситель балансный. Т.е. его вход полностью развязан от выхода. Каково входное сопротивление сбалансированного моста и зависит ли оно от того, какая нагрузка включена в его противоположную диагональ?
Илья, не соглашусь с Вами. Балансность смесителя по какому-либо входу означает, что сигнал, подаваемый на этот вход, не проходит на выход. В исходной схеме при скважности 2 и идеальных ключах источник со стороны RF в каждый момент времени подключен (прямо или с инверсией) к нагрузке на выходе IF, то есть он ее "видит" 1 к 1.
То vadim_d
Вадим, вы сами ответили на свой вопрос. Один раз прямо, второй с инверсией. Таким образом компенсируется влияние выхода на вход и наоборот.
73! Николай.
То vadim_d
Вадим, вы сами ответили на свой вопрос. Один раз прямо, второй с инверсией. Таким образом компенсируется влияние выхода на вход и наоборот.
73! Николай.
Николай, если на выходе чистый резистор, то он и является нагрузкой входа RF. Илья предлагал менять нагрузку от нуля до бесконечности и утверждал, что импеданс входа RF не изменится (если я его правильно понял). С этим утверждением не согласен.
Илья RW3FY
15.05.2007, 12:39
Олег, Вы забываете, что смеситель балансный. Т.е. его вход полностью развязан от выхода. Каково входное сопротивление сбалансированного моста и зависит ли оно от того, какая нагрузка включена в его противоположную диагональ?
Илья, не соглашусь с Вами. Балансность смесителя по какому-либо входу означает, что сигнал, подаваемый на этот вход, не проходит на выход. В исходной схеме при скважности 2 и идеальных ключах источник со стороны RF в каждый момент времени подключен (прямо или с инверсией) к нагрузке на выходе IF, то есть он ее "видит" 1 к 1.
Николай меня опередил, дав Вам правильный ответ --- всё именно так, поочерёдно, "прямо или с инверсией" --- как и в любой другой балансной схеме смесителя --- за счёт чего и компенсируется влияние одного порта на другой. Хотя я уже говорил ранее, что условие балансности схемы для "правила среднего геометрического" не является обязательным --- балансная схема просто более наглядна --- в отличие от небалансной, её легче корректно проанализировать "в статике", анализ же "в статике" небалансной схемы, как видно из форумов, очень легко приводит к некорректным результатам. А анализ "в динамике" существенно сложнее, чем кажется на первый взгляд, и не обладает наглядностью.
73!
Илья RW3FY
15.05.2007, 12:55
То sev_n_v:
Николай, сейчас, к сожалению, я не располагаю достаточным временем, чтоб глубоко копать Вашу модель, тем более, что я не спец по Воркбенчам и не знаю всех тонкостей их работы. Но я абсолютно уверен, что разгадка полученных Вами результатов связана с самой моделью и особенностями работы движка расчётной программы, а не с "открытием Америки". Думаю, найти правильный ответ помогут те, у кого больше опыта в работе с подобного рода расчётными программами. Либо проведение практического эксперимента --- самого главного оружия настоящего теоретика :)
Насчёт неработоспособности "правила определения оптимальной нагрузки" --- а чему равен предел от квадратного корня из произведения двух величин, одна из которых стремится к нулю, а вторая --- к бесконечности? Без наличия дополнительных зависимостей, позволяющих определить "быстроту стремления" --- хрен его знает, и на этом запросто, кстати, можно заполучить некорректный результат анализа. Приблизьте модель к жизни введением в неё паразитных элементов, и результат приблизится к классической теории, к жизни и к практике.
Сорри, пока по теме всё, на работе запарка, срочно надо давать стране угля. Мелкого, но очень много.
73!
Илья RW3FY
15.05.2007, 13:19
Николай, если на выходе чистый резистор, то он и является нагрузкой входа RF. Илья предлагал менять нагрузку от нуля до бесконечности и утверждал, что импеданс входа RF не изменится (если я его правильно понял). С этим утверждением не согласен.
Вадим, Вы не учитываете, что на выходе смесителя --- уже совсем не та частота, что была на его входе, причём это имеет место без всяких фильтров и емкостей --- входная частота смесителя подавлена на его выходе на много дБ.
Простой пример из практики, для проверки которого не нужны способные работать на малых сигналах КСВ-метры. Берём балансный смеситель, кварцевый фильтр, и цепь согласования фильтра со смесителем (обычную LC --- без потерь). Подаём на смеситель сигнал от источника, имеющего по нашему мнению оптимальное выходное сопротивление (хотя, вообще-то, на самом деле степень его оптимальности не важна). Согласовываем фильтр со смесителем по минимуму неравномерности АЧХ. А после этого выходное сопротивление источника сигнала меняем на отличающееся от исходного глобально --- скажем, 50 Ом заменяем одним омом или несколькими десятками кОм, плюс к этому можем ввести параллельно или последовательно со входом большую реактивность любого знака. И смотрим, что будет с неравномерностью АЧХ. А будет следующее --- она покорёжится, но ненамного --- при смесителе средней паршивости всего на 1...3 дБ. В то время, как если бы выходное сопротивление источника сигнала в полной мере влияло на выходное сопротивление смесителя, АЧХ развалилась бы полностью, до неравномерностей более 10 дБ (что тоже легко проверяется --- достаточно на время исключить из испытательной схемы смеситель). Всё то же самое верно и для обратного направления передачи сигнала --- когда сигнал подаётся на фильтр и снимается со смесителя, а переменной величиной является уже не сопротивление источника сигнала, а сопротивление нагрузки смесителя. Причём чем лучше смеситель сбалансирован, тем это влияние меньше (т.к. взаиморазвязка его портов при этом больше).
73!
Ок, Илья. У нас у всех нервы не железные. :lol:
Пока я Вас допрашивал, у меня кое-что сложилось (с Вашей помощью) в смысле анализа этой схемы, но чисто радиолюбительского, без выкладок и тех тонкостей, до которых Вы доходили с Олегом. Схема то вроде простая и анализ должен быть соответствующий. Но об этом позже, нужно подготовить.
А пока одно Ваше высказывание, которое хотелось бы уточнить.
Правильная нагрузка --- это согласованная нагрузка. Сопротивление которой, соответственно, равно выходному сопротивлению смесителя. При этом смеситель отдаёт всю свою полезную мощность --- соответственно, работает с минимумом потерь.
При сопротивлении нагрузки равном внутреннему сопротивлению источника сигнала на них будет рассеиваться одинаковая мощность, которая и будет максимально возможной для нагрузки, но никак не вся. КПД передачи, или минимальные потери, если хотите, при этом составят 50%.
73! Николай.
Илья RW3FY
15.05.2007, 17:32
При сопротивлении нагрузки равном внутреннему сопротивлению источника сигнала на них будет рассеиваться одинаковая мощность, которая и будет максимально возможной для нагрузки, но никак не вся. КПД передачи, или минимальные потери, если хотите, при этом составят 50%.
Ну, Николай, теперь уже Вы перегрелись :) . Это ж 9-й класс средней школы... Что имеем? ЭДС и внутреннее сопротивление источника --- константы (данные нам свыше вместе с самим источником). Зная этот факт, пишем уравнение зависимости мощности, получаемой нагрузкой, от сопротивления этой самой нагрузки (я не пишу, т.к. тут нет редактора формул, но Вы напишИте на бумажке). Далее можем по этому уравнению сразу же построить график по точкам --- и посмотреть, где будет максимум. Если сомнения после этого всё же останутся --- берём от записанной нами ф-ции (переменной в которой является сопротивление нагрузки) первую производную. И приравниваем эту производную к нулю. Находим решение полученного уравнения. Найденное решение уравнения --- точка экстремума нашего графика (догадайтесь, чему она равна? :) . Если мы и после этого не верим, что нашли именно максимум --- берём от нашей ф-ции вторую производную. И смотрим её знак в найденной чуть раньше точке экстремума. Если она отрицательна, то имеем дело, как и предполагалось изначально, с максимумом, если положительна --- то с минимумом. Можете проделать это, а можете сэкономить время и поверить мне на слово :)
73!
Вадим, Вы не учитываете, что на выходе смесителя --- уже совсем не та частота, что была на его входе, причём это имеет место без всяких фильтров и емкостей --- входная частота смесителя подавлена на его выходе на много дБ.
Илья, как раз это и учитываю - развязка дается для сигнала, которого не должно быть, как например несущей на выходе балансного модулятора. Для полезного сигнала в пассивном смесителе взаимозависимость RF/IF входных/выходных импедансов - явление принципиальное, и от него никуда не деться.
Простой пример из практики, для проверки которого не нужны способные работать на малых сигналах КСВ-метры. Берём балансный смеситель, кварцевый фильтр, и цепь согласования фильтра со смесителем (обычную LC --- без потерь). Подаём на смеситель сигнал от источника, имеющего по нашему мнению оптимальное выходное сопротивление (хотя, вообще-то, на самом деле степень его оптимальности не важна). Согласовываем фильтр со смесителем по минимуму неравномерности АЧХ. А после этого выходное сопротивление источника сигнала меняем на отличающееся от исходного глобально --- скажем, 50 Ом заменяем одним омом или несколькими десятками кОм, плюс к этому можем ввести параллельно или последовательно со входом большую реактивность любого знака. И смотрим, что будет с неравномерностью АЧХ. А будет следующее --- она покорёжится, но ненамного --- при смесителе средней паршивости всего на 1...3 дБ. В то время, как если бы выходное сопротивление источника сигнала в полной мере влияло на выходное сопротивление смесителя, АЧХ развалилась бы полностью, до неравномерностей более 10 дБ (что тоже легко проверяется --- достаточно на время исключить из испытательной схемы смеситель).
Здесь "работает" именно неидеальность ключей - при увеличении импеданса его шунтируют закрытые ключи, при уменьшении последовательно с ним присутствуют открытые ключи. Все это и ограничивает изменение наблюдаемого импеданса.
По части моделирования смесителей простые симуляторы неудобны. Тут иногда проще набить формулы в Mathcad-е. Из продвинутых симуляторов нужны те, где есть RF option - обычно там присутствуют periodic steady state (PSS), harmonic balance (HB) и phase noise (PN). Там можно анализировать даже динамический диапазон смесителя при вполне реальных моделях. В e-mule обычно проскакивает HSPICE от Synopsys, в последней версии, которую я так и не попробовал, HSPICE RF уже был перетянут под Windows, но я так и держу в домашней сети еще и линуксовый комп.
Илья RW3FY
15.05.2007, 23:19
Здесь "работает" именно неидеальность ключей - при увеличении импеданса его шунтируют закрытые ключи, при уменьшении последовательно с ним присутствуют открытые ключи. Все это и ограничивает изменение наблюдаемого импеданса.
Возможно. Вначале хотел Вам возразить, но потом подумал, что отражённая от нагрузки смесителя энергия должна в самом деле куда-то деваться --- видимо что-то из экспериментов я уже подзабыл... Но выбор оптимальных сопротивлений источника сигнала и нагрузки смесителя по "среднему геометрическому" как раз и основывается на неидеальности ключей. Будь ключи идеальными, коэффициент преобразования не зависел бы от их параметров, а зависел бы только от соотношения сопротивления источника сигнала и нагрузки --- для обеспечения максимума передачи мощности достаточно было бы обеспечить их равенство. Это, кстати, объясняет, почему результаты упрощённого моделирования (с моделями, построенными для идеальных ключей, либо не учитывающими сопротивление ключа в закрытом состоянии) расходятся с практикой.
73!
Эксперимент очень хорошо воспроизводится как раз на хороших ключах, типа, например, FST3125 и ADG774 --- причём с понижением частоты, т.е. когда условия приближаются к идеальным, взаимовлияние портов уменьшается. Что говорит о том, что при идеальных ключах этого влияния не должно быть вовсе. Как, соответственно, и малейшего влияния нагрузки смесителя на его входное сопротивление, а также выходного сопротивления источника сигнала на выходное сопротивление смесителя.
Илья, если можете вкратце описать обвязку такого смесителя или дать ссылку, могу просимулять в PSS за разумное время и выдать импедансы по 1-м гармоникам входных/выходных частот. Коммутацию чистого резистора, изображающего источник/нагрузку, идеальными ключами рассматривать, по-моему, смысла нет - при нулевых фронтах будет виден в точности этот резистор.
Илья RW3FY
15.05.2007, 23:45
Илья, если можете вкратце описать обвязку такого смесителя или дать ссылку, могу просимулять в PSS за разумное время и выдать импедансы по 1-м гармоникам входных/выходных частот. Коммутацию чистого резистора, изображающего источник/нагрузку, идеальными ключами рассматривать, по-моему, смысла нет - при нулевых фронтах будет виден в точности этот резистор.
С частотными зависимостями, видимо, что-то не совсем однозначное --- есть, наверно, и другие факторы --- например, неидеальный баланс смесителя, ухудшающийся с повышением частоты и при переходе от современных мультиплексоров к диодам. Потому как я подумал --- в отношении шунтирования паразитными элементами и т.п. Вы правы --- иначе и быть не может, отражённая от нагрузки мощность должна куда-то деваться. А при идеальных ключах деваться ей --- только обратно на вход, больше некуда. А это эквивалентно изменению входного сопротивления, соответственно, и росту КСВ.
А смесители были --- Н-образная схема на FST3125, классическая кольцевая на ADG774, диодная --- с двумя мостами. Обвязка --- минимум. Первый эксперимент --- смеситель, нагруженный просто на резисторы разных номиналов. Второй --- между выходом смесителя и входом КФ согласующая П-образная цепь, работающая по типу П-контура передатчиков. Третий --- то же самое, но между П-цепью и выходом смесителя включен классический диплексер на двух контурах и с двумя сопротивлениями.
P.S. Если будете моделировать для диодов, то параметры такие --- диоды КД522, ток гетеродина при открытом состоянии 10мА через каждый открытый диод, дифферренциальное сопротивление при этом 4 Ома, в закрытом состоянии ёмкость 2...5 пФ. Можете ещё ввести и ёмкость монтажа 5...10 пФ. Трансформатор --- 4:1 (по сопротивлению, т.е. в три провода).
Кольцевая схема на ADG --- трансформаторы 4:1, остальное без меня знаете.
Н-схема --- тоже стандартная, трансформаторы 4:1.
P.P.S. Да, ещё --- у FST активная составляющая сопротивления закрытого ключа 5МОм, а у ADG --- 3,5*10Е9 Ом. Правда, это на постоянном токе. Не забудьте только к этим мегомам добавить проходные ёмкости ключей. А ещё лучше --- учесть и их входные\выходные ёмкости.
73!
Приветствую всех участников и гостей этой темы форума!
Можете проделать это, а можете сэкономить время и поверить мне на слово
Я проделал это :super: . Не буду говорить что сам :oops: (Интернет помог), но результат тот же. Может мы говорим про разные вещи?
73! Николай.
Илья RW3FY
16.05.2007, 13:44
Я проделал это :super: . Не буду говорить что сам :oops: (Интернет помог), но результат тот же. Может мы говорим про разные вещи?
Судя по всему, Вас смущает цифра "50%"? --- Дык Вы ж теперь убедились, что именно в этой точке мы можем поиметь от источника максимальную мощность? И что попытка уменьшить либо увеличить сопротивление нагрузки приводит к тому, что из источника "извлекается" мощность меньше, чем при Rн = Rи? --- А следствие из этого простое --- попытка извлечь ещё больше мощности, чем при Rн = Rи --- нечто из серии строительства вечных двигателей.
73!
Ок, Илья.
50 при согласовании по входу, 50 по выходу. Нагрузке достается только 25 или того меньше (ключу тоже надо дать).
Чубайс за такую передачу мощности по головке не погладил бы, а у нас это сходит с рук. И спросить не с кого. :lol:
73! Николай.
Genadi Zawidowski
16.05.2007, 15:10
Вот на выходном сопротивлении не теряется! если теряется - это не выходное сопротивление.
Если откуда-то взять, например, почти идеальный источник сигнала с выходным сопротивлением 1 Ом. И для того, чтобы получить от него _выходное_ сопротивление 50 ом, последовательно в цепь ставится 49 Ом - тогда теряется гораздо больше 50%. Но если 50 Ом - это _выходное_, а не _внутреннее сопротивление источника сигнала_, то потерь не будет.
Приветствую Геннадий!
Если Вы так говорите:
"если 50 Ом - это _выходное_, а не _внутреннее сопротивление источника сигнала",
то хотелось бы узнать разницу между ними.
73! Николай.
Genadi Zawidowski
16.05.2007, 16:11
Выходное сопротивление - характеристика источника сигнала. И мощность сигнала на нем НЕ тратится. Косвенно - на образование этого параметра тратится мощность источника питания, но не сигнала.
То есть - есть генератор 0 дБм, 50 Ом. Эти 0 дБм - рассматирвайте как свойство источника, вместе с другим свойством - параметром его выходного сопротивления. Это не то, на чем теряется мощность!
Например - у трансформатора тоже есть параметр - выходное сопротивление - трансформированное входное. НО, у идеального трансформатора нет потерь.
Илья RW3FY
16.05.2007, 16:53
Ок, Илья.
50 при согласовании по входу, 50 по выходу. Нагрузке достается только 25 или того меньше (ключу тоже надо дать).
Чубайс за такую передачу мощности по головке не погладил бы, а у нас это сходит с рук. И спросить не с кого. :lol:
73! Николай.
Николай, в реальном источнике нет отдельно само по себе существующего идеального источника ЭДС и отдельно само по себе существующего резистора, представляющего собой внутреннее сопротивление реального источника --- и источник ЭДС, и его внутреннее сопротивление в жизни есть единое целое. А сочетание идеального источника с резистором --- всего лишь теоретическая уловка, позволяющая точно имитировать поведение реального источника при различных нагрузках. Так что не переживайте, реальный источник отдаёт в нагрузку при Rи = Rн тот максимум мощности, который он вообще способен отдавать, и никаких "50%" в нём в тепло не уходят :) А Чубайс --- разве ж он дал бы кому выкачать из его сетей всё, что эти сети способны отдать? :) --- У него политика в корне иная --- снять с потребителя побольше зелени, а энергии ему при этом отдать поменьше :) .
Насчёт смесителей. Потери идеального смесителя --- около 3,9 дБ. Из них 3 дБ идёт на образование колебаний с "зеркальной частотой", которые являются ненужными, а потому гасятся поглощающим фильтром либо отражаются обратно в смеситель фильтром обычным, а 0,9 дБ --- на образование продуктов на гармониках гетеродина, участь которых та же самая. В реальном смесителе (на современных элементах) при согласованном режиме его работы потерь обычно не более 5...6 дБ --- из которых дополнительных 1...2 дБ потерь "сверх теории" --- это мощность, уходящая в тепло на паразитных сопротивлениях ключей (примерно 0,5...1 дБ) и в сердечниках трансформаторов (тоже примерно 0,5...1 дБ). Вот и всё, других потерь в смесителе нет :) .
73!
Смотрящий
16.05.2007, 17:47
Ой как всё замечательно!!!
Гладко было на бумаге, да забыли про овраги....
Всё это правильно и всё это известно, если не вспоминать про реальный эфир с его множеством различных сигналов, в том числе лежащих далеко за пределами основной частоты сигнала....
А вот если про них вспомнить - то картинка получается ещё интереснее. А именно, попробуйте подать на вход сигнал с частотой 2Fсигн, 3Fсигн, 4Fсигн и т.д. и вы увидите, что, по сравнению с основной частотой сигнала, идет прием на гармониках основной частоты сигнала, который является ГЛАВНЫМ каналом приема помех в ТПП, что с укорочением длительности импульса гетеродина амплитуда этих паразитных сигналов начинает очень существенно РАСТИ!!!! А это не что иное, как резкое падение помехозащищенности такого смесителя!!!! А теперь представте, что смеситель запущен на передачу (он же обратимый)... Представили, сколько и какой амплитуды помех вы будете сыпать по всем диапазонам?
Так вот, я ЕЩЁ раз напоминаю, что Деевский смеситель прекрасно работает только в том случае, если перед ним стоит очень высокого качества узкополосный фильтр, например ЭМФ или кварцевый. В статье Деева была схема его смесителя именно в тракте супергетеродана с ПЧ=500 кГц. Там ему и самое место, т.к. можно реализовать более высокую чувствительность по приему за счет высокого к-та передачи. На этом достоинства его схемы заканчиваются и начинаются неприятности... ЭМФа на входе ТПП нет и в помине. Отсюда вывод простой как два пальца об асфальт - смеситель с короткими импульсами применим только в супергетеродинах как 2-й смеситель после узкополосного фильтра. В ТПП такие фильтры на входе смесителя отсутствуют и побочные каналы приема подавлены недостаточно хорошо. Такой смеситель будет сосать из эфира столько мусора, что мало не покажется...Ну а о том, что он совершенно не пригоден для передачи из-за наличия в выходном спектре огромного числа гармоник, которые тоже нужно хорошенько отфильтровать, прежде чем гнать этот мусор в эфир. Вот только чем? 2-х или 3-х контурным ДПФ? Сомневаюсь, что этого будет вполне достаточно...
Так что есть от чего почесать репу (или то место, которое для этого используется) прежде чем делать ставку на укорочение импульсов...Идеально е сложное устройство может быть сложено только из идеальных простых устройств. Перед смесителем должен быть фильтр полезного сигнала, а не фильтр полезного диапазона.
Подадим на модулятор, состоящий из ключа и колебательного контура огромной добротности, сигнал с частотой 0 (1в). Будем периодически открывать на мгновение ключ через равные промежутки времени. Например, через минуту. Частота контура 1 000 колебаний в минуту. Получим непрерывную идеальную синусоиду. Какая форма сигнала будет, если ключ замыкать на 30 секунд?
Уважаемый Смотрящий!
Мы с вами уже встречались неоднократно на разных форумах и мне просто уже НЕИНТЕРЕСНО с вами беседовать на подобные темы и тратить время попусту...
Так что прошу меня извинить, но отвечать на ваши вопросы такого плана я не собираюсь... Прошу без обид...
Если бы вы предложили конкретную радиосхему с конкретными параметрами - это совсем другое дело, здесь я готов обсуждать достоинства и недостатки конкретного устройства вместо пустого теоретизирования... Предложите - тогда и поговорим!
По-моему, основная задача смесителя несколько иная, чем "извлечение максимальной мощности"... Особенно, если смеситель работает не на одной фиксированной частоте и на него подается не только сигнал, но и шум... Так что оптимальное согласование смесителя (не только на выходе, но и на входе) совсем не тривиальная задача (для 9 класса как сказал RW3FY). И вообще, господа :-) мы куда-то в сторону отклонились от начальной постановки вопроса! :-)
Илья RW3FY
16.05.2007, 22:21
По-моему, основная задача смесителя несколько иная, чем "извлечение максимальной мощности"... Особенно, если смеситель работает не на одной фиксированной частоте и на него подается не только сигнал, но и шум... Так что оптимальное согласование смесителя (не только на выходе, но и на входе) совсем не тривиальная задача (для 9 класса как сказал RW3FY). И вообще, господа :-) мы куда-то в сторону отклонились от начальной постановки вопроса! :-)
Неполное "извлечение" мощности сигнала из источника эквивалентно потерям мощности на входе, что в свою очередь эквивалентно введению на входе аттенюатора (и, соответственно, увеличению коэффициента шума входной цепи на величину введённого затухания). В теории рассматривается поиск оптимального по шумам согласования и доказывается, что оно практически не отличается от согласования по максимуму передачи мощности. Поэтому на практике принято не заниматься ловлей блох, и считать оптимумом согласование по максимуму передачи мощности. Всё это --- курс "Проектирование РПУ" (3-й или 4-й курс радиотехнических ВУЗов). Навряд ли в данной теме имеет смысл заниматься пересказом учебников, которые каждый может прочитать самостоятельно и в первоисточнике.
Исключение из "классического правила" составляют устройства, работающие почти исключительно с напряжением (т.е. не потребляющие мощности от источника сигнала) --- статью поводу устройств, работающих с ЭДС, а не с мощностью, выкладывал тут Oleg 9.
Можно, конечно, пытаться ставить под сомнение любые основы, но, мне кажется, подобные попытки открыть Америку в собственном огороде весьма непродуктивны --- лучше заниматься чем-нибудь более серьёзным :) . В конце концов, вся эта теория на все 100% подтверждается экспериментально --- у кого есть сомнения, может легко проверить.
Насчёт изначальной постановки вопроса --- по-моему, суть её была в том, почему у автора темы при моделировании получился коэффициент преобразования выше, чем положено по классической теории. На мой взгляд, ответ на этот вопрос был дан достаточно давно --- потому что автор темы смотрел коэффициент передачи по напряжению, а не по мощности. Как совершенно справедливо заметил Oleg 9:
Это из той же области, что "ставим трансформаторы, а усилители нафиг не нужны".
Собственно, сразу после этой фразы тему можно было уже закрывать :) --- ответ абсолютно исчерпывающий.
Упомянутая мной "задача для 9-го класса" --- это не согласование смесителя, а поиск экстремума известной ф-ции одной переменной и определение характера этого экстремума (минимум/максимум). Хотя определение условия, при котором нагрузка получает наибольшую мощность --- это ещё и курс физики всё для того же класса.
73!
Смотрящий
17.05.2007, 03:47
По-моему, основная задача смесителя несколько иная, чем "извлечение максимальной мощности"... Особенно, если смеситель работает не на одной фиксированной частоте и на него подается не только сигнал, но и шум... Так что оптимальное согласование смесителя (не только на выходе, но и на входе) совсем не тривиальная задача (для 9 класса как сказал RW3FY). И вообще, господа :-) мы куда-то в сторону отклонились от начальной постановки вопроса! :-)Идеальный смеситель, как и любое другое идеальное устройство, не должен потреблять энергию входного сигнала вообще.
Идеальный смеситель, как и любое другое идеальное устройство, не должен потреблять энергию входного сигнала вообще.
Ставьте "идеальный" не воэдействующий на сигнал АЦП и работайте не с энергией сигнала а с информацией.
Сергей sgk
Приветствую всех участников и гостей этой темы форума!
То есть - есть генератор 0 дБм, 50 Ом. Эти 0 дБм - рассматирвайте как свойство источника, вместе с другим свойством - параметром его выходного сопротивления. Это не то, на чем теряется мощность!
Например - у трансформатора тоже есть параметр - выходное сопротивление - трансформированное входное. НО, у идеального трансформатора нет потерь.
Геннадий, у идеального трансформатора нет ни потерь, ни входного, ни выходного сопротивления.
Если Вы подключите на вход идеального трансформатора сопротивление, то на выходе трансформатора получите это сопротивление, но только в трансформированном виде.
Если Вы подключите на вход идеального трансформатора источник сигнала с внутренним сопротивлением, то на выходе трансформатора получите источник сигнала с ЭДС раной 2Е и внутренним сопротивлением равном 4Rвн, если коэффициент трансформации равен 1:2.
Своего собственного Rвых у трансформатора нет.
И если первый случай рассматривать как нагрузку, а второй как источник и соединить их между собой, то мощность будет рассеиваться на этих сопротивлениях, и
При сопротивлении нагрузки равном внутреннему сопротивлению источника сигнала на них будет рассеиваться одинаковая мощность, которая и будет максимально возможной для нагрузки, но никак не вся. КПД передачи, или минимальные потери, если хотите, при этом составят 50%.
Для того, чтобы не было непонимания, лучше конечно использовать графический материал в виде эквивалентных схем. В данном случае (трансформаторы идеальные) Схему 6 можно представить в виде Схемы 7. Как видите, для того чтобы проанализировать схему, нам не нужны не выходные сопротивления трансформаторов ни сами трансформаторы, а только их Ктр.
Николай, в реальном источнике нет отдельно само по себе существующего идеального источника ЭДС и отдельно само по себе существующего резистора, представляющего собой внутреннее сопротивление реального источника --- и источник ЭДС, и его внутреннее сопротивление в жизни есть единое целое.
Илья, в обмотках генератора ГЭС или АЭС и на Rвн этого источника сигнала на эквивалентной схеме рассеивается одинаковая активная мощность при одинаковых условиях. Согласитесь, не могу же я рисовать обмотку генератора АЭС. :lol:
Илья RW3FY
17.05.2007, 09:38
Согласитесь, не могу же я рисовать обмотку генератора АЭС. :lol:
Зато, наверно, знаете, где в антенне спрятан идеальный источник (источник ЭДС) и выходное сопротивление этой антенны в виде резистора (распределённого либо сосредоточенного --- и попрошу не путать с сопротивлением потерь антенны) :)
P.S. По поводу трансформаторов. Трансформатор (будь он хоть 10 раз идеальный (т.е. без потерь)), а также и линия передачи (любая), обладают таким параметром, как волновое сопротивление. И источник сигнала, и нагрузка, должны быть с этим сопротивлением согласованы.
73!
Трансформатор (будь он хоть 10 раз идеальный (т.е. без потерь)), а также и линия передачи (любая), обладают таким параметром, как волновое сопротивление. И источник сигнала, и нагрузка, должны быть с этим сопротивлением согласованы.
Ок, Илья.
С линией передачи как раз таки все понятно. При согласовании (режим бегущей волны), в ней будут минимальные потери (сколько то дБ на км. или на м.), обусловленные потерями в проводнике и в диэлектрике. При этом опять таки на Rвн и Rн должна рассеиваться одинаковая мощность. Т.е. потери по мощности составят 3дБ+потери в линии.
Может быть смеситель тоже нужно рассматривать как устройство с волновым сопротивлением тогда все встает на свои места и никаких 50 по входу и 50 по выходу не будет, а будут те же 3дБ+потери в смесителе?
Илья RW3FY
17.05.2007, 11:45
С линией передачи как раз таки все понятно. При согласовании (режим бегущей волны), в ней будут минимальные потери (сколько то дБ на км. или на м.), обусловленные потерями в проводнике и в диэлектрике. При этом опять таки на Rвн и Rн должна рассеиваться одинаковая мощность. Т.е. потери по мощности составят 3дБ+потери в линии.
Опять Вы за своё :-( . Волновое сопротивление линии, если принебречь омическими потерями в проводниках, потерями на разогрев диэлектрика и потерями на излучение --- это и есть её входное и выходное сопротивление. Где там чего рассеивается? Вот и в остальных случаях также --- ну нету в жизни идеального источника и подключенного к нему резистора, создающего внутреннее сопротивление, а рисуемый нами при расчётах источник ЭДС и резистор --- всего лишь теоретическая абстракция, необходимая для математического описания зависимости напряжения и тока реального источника от сопротивления нагрузки. Пример из этой же оперы --- Вам когда-нибудь доводилось потрогать руками лежащее на столе минус одно яблоко?
Может быть смеситель тоже нужно рассматривать как устройство с волновым сопротивлением тогда все встает на свои места и никаких 50 по входу и 50 по выходу не будет, а будут те же 3дБ+потери в смесителе?
Чтобы не пудрить мОзги ни себе, ни другим, проще принять некоторые общеизвестные вещи за аксиому, и не ломать больше голову по этому вопросу. Ну или хотя бы книжки почитать, где про эти вещи рассказывается.
Всё, Николай, дальше талдычить Вам про сопротивления и источники я пас. Делом надо заниматься, а не фигнёй всякой.
73!
Genadi Zawidowski
17.05.2007, 11:49
С линией передачи как раз таки все понятно. При согласовании (режим бегущей волны), в ней будут минимальные потери (сколько то дБ на км. или на м.), обусловленные потерями в проводнике и в диэлектрике. При этом опять таки на Rвн и Rн должна рассеиваться одинаковая мощность. Т.е. потери по мощности составят 3дБ+потери в линии.
А теперь берем две... или двадцатьдве линии, каждая из которых является устройством со входом и выходомю. Почему при соединении их всех друг за другом потериями получившейся системы будет сумма потерь отрезков, а не (3 дБ * количество отрезков)?
Потерями в линии передачи, согласованной по входу и выходу, если хотите, вообще можно пренебречь, но из суммарной мощности, рассеиваемой на Rвн и Rн, в нагрузке оказывается как раз Ѕ или –3дБ. Ну что Вы в самом деле, это же девятый класс.
То есть - есть генератор 0 дБм, 50 Ом. Эти 0 дБм - рассматирвайте как свойство источника, вместе с другим свойством - параметром его выходного сопротивления. Это не то, на чем теряется мощность!
Интересно, это можно нарисовать или можно только представить? Как минус одно яблоко.
Genadi Zawidowski
17.05.2007, 14:58
Это рисуется как идеальный источник ЭДС с резистором.
Линия, как черный ящик - вполне может быть представлена резистором на входе, датчиком (хоть тепловым) на этом резисторе - и _управляемым_ этим теплом генератором на выходе. НО! мощность потребляемая от генератора _болше_ чем та, что требуется на выходе - лишняя расходуется на том самом сопротивлении, включаемом последовательно с источником ЭДС на выходе. Вот такая модель линии. Вернее, линия должна описываться двумя такими моделями - для прямой и обратной волны.
К стати, трансформатор вполне такой моделью можно было бы описать...
Немного воображения... и можно представить себе такие черные ящики.
Смотрящий
18.05.2007, 03:47
Для тех, кто пока не осознал, что смеситель – это не только УВ, но и Х, кто упорно рисует Rн и рассуждает о перекачке энергии через смеситель, объясняю водопроводным языком принцип преобразования. Есть бачёк с водой (энергия, наведённая передатчиком) и периодически подключаемая к нему мерная трубка. Вода то втекает в мерную трубку, то вытекает из неё НАЗАД В БАЧЁК. Остаётся только считывать показания уровня воды в мерной трубке, не отбирая взглядом воды, и рисовать НЕПРЕРЫВНЫЙ во времени график.
7 страниц с пустого в порожнее и уровень не наблюдается.
Илья RW3FY
18.05.2007, 07:49
Для тех, кто пока не осознал, что смеситель – это не только УВ, но и Х, кто упорно рисует Rн и рассуждает о перекачке энергии через смеситель, объясняю водопроводным языком принцип преобразования. Есть бачёк с водой (энергия, наведённая передатчиком) и периодически подключаемая к нему мерная трубка. Вода то втекает в мерную трубку, то вытекает из неё НАЗАД В БАЧЁК. Остаётся только считывать показания уровня воды в мерной трубке, не отбирая взглядом воды, и рисовать НЕПРЕРЫВНЫЙ во времени график.
:ржать:
Эксперимент 1.
Включаем на выход смесителя тепловой мощметр, головка которого являлась бы для смесителя согласованной нагрузкой. Включаем между выходом источника сигнала и входом смесителя измеритель КСВ. Смотрим, чего показывают приборы. Измеритель КСВ показывает близкое к 1 значение. Мощметр показывает мощность, близкую к мощности источника сигнала (немножко меньше). Вместо мощметра подключаем спектроанализатор. Видим на нём две больших палки с одинаковыми уровнями и частотами Fсум = Fг + Fвх и Fраз = Fг - Fвх и кучу палок поменьше Fв = N*Fг +/- Fвх. При изменении частот Fг и Fвх в широких пределах уровни всех компонент на выходе остаются неизменными.
Эксперимент 2.
То же самое, но вместо мощметра включаем вольтметр с высокоомной головкой. Смотрим на приборы. Видим, что КСВ ухудшился (в реальном смесителе до 2...3, в идеальном --- до бесконечности). Вольтметр показывает на низких частотах напряжение, близкое к ЭДС источника. При повышении частот Fг и Fвх в реальном смесителе выходное напряжение достаточно быстро начинает уменьшаться.
Эксперимент 3.
То же включение, что в Эксперименте 2. Только между выходом смесителя и высокоомной головкой вольтметра включаем широкополосный повышающий трансформатор, трансформирующий выходное сопротивление смесителя к входному сопротивлению головки вольтметра. Смотрим на приборы. Видим близкое к 1 показание измерителя КСВ, а на вольтметре --- напряжение, во много раз больше, чем в предыдущем опыте. С ростом частот Fг и Fвх напряжение остаётся постоянным до тех пор, до каких позволяет широкополосность использованного трансформатора.
Делаем выводы.
73!
Приветствую всех участников и гостей этой темы форума!
Эксперимент 2.
То же самое, но вместо мощметра включаем вольтметр с высокоомной головкой.
Илья, а как можно прокомментировать тот момент, что в Пилигриме ФНЧ нагружен высоким входным сопротивлением измерительного усилителя на DA1-DA4. Очень похоже на Эксперимент 2.
Илья RW3FY
18.05.2007, 12:46
Илья, а как можно прокомментировать тот момент, что в Пилигриме ФНЧ нагружен высоким входным сопротивлением измерительного усилителя на DA1-DA4. Очень похоже на Эксперимент 2.
А Вы проделайте "эксперимент 1,2,3" своими руками (а не на симуляторе) примерно в том виде, как они описаны (тепловой мощметр можно заменить вольтметром с резистором параллельно щупу, спектроанализатор использовать компьютерный в сочетании с ППП, для измерений КСВ воспользоваться датчиком на основе моста на резисторах (хотя от измерений КСВ можно и вообще отказаться)) --- и всё прокомментируете без моего участия. Я эту ситуацию уже комментировал --- это вынужденный шаг разработчика ТПП --- сделать, чтоб всё было "по-честному" в плане согласования ему ооочень сложно --- оптимальное сопротивление нагрузки для смесителя не равно входному сопротивлению ОУ, но оптимальное для ОУ выходное сопротивление источника сигнала близко к выходному сопротивлению смесителя --- требование оптимальности по одному пункту противоречит требованию оптимальности по другому пункту --- в итоге автор выбирает меньшее из двух зол, идя на компромисс. Более того, в своём супергетеродинном тракте я сам использую аналогичное решение --- только не на входе тракта, а почти что на его выходе --- для построения SSB-детектора. Т.е. там, где это никак не влияет на чувствительность тракта.
73!
Powered by vBulletin® Version 4.1.12 Copyright © 2024 vBulletin Solutions, Inc. All rights reserved. Перевод: zCarot