Смеситель: новый взгляд или повторение пройденного?

[Oleg 9]

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.

[RW3DKB]

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!...

[YES]

Да , практика- это хороший охлаждающий душ на горячии головы теоретиков.

[Илья RW3FY]

Возражение вызывает только методика по среднегеометрическом у сопротивлению. Она мне давнооо не нравится . 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]

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!

[sev_n_v]

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.

[sev_n_v]

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 ) 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.

[Oleg 9]

Что нужно сделать (как выбрать элементы схемы) чтобы мощность на входе ОУ (на Rвх) была максимальной.
73! Николай.

Согласовывать 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)

[sev_n_v]

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.

[vadim_d]

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.