Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Архитектура и схемотехника управляемых усилителей и смесителей сигналов

Прокопенко Н Н, Будяков П С,

13.2. Моделирование классической ячейки Гильберта

Большой практический интерес представляет сравнение параметров предлагаемого смесителя с классическим смесителем Гильберта (рис. 13.19–13.21).

Резисторы R20, 21, 22, 23, источник тока I9 и транзисторы Q7, 6, 17 и 16 в схеме рис. 13.19 задают смещение цепи для входных RF напряжений. Резисторы R20, 21, 22 и 23 необходимы, чтобы обеспечить большое входное сопротивление. Источник тока I9 нужен для задания активного режима транзисторов Q7, 6, 17 и 16 в диодном включении. Транзисторы Q7, 6, 17 и 16 в диодном включении рассчитаны на смещение примерно по 0,8 В каждый. Это позволяет получить смещение 3,1 и 1,5 В на каждом входе.

Напряжение питания схемы 5,5 В, что значительно больше, чем в предлагаемой схеме на токовых зеркалах. Емкости С0, С1, С2, С3 необходимы для подачи на вход напряжений сигналов RF и LO от общей шины.

На рис. 13.22 показано, что коэффициент преобразования ячейки Гильберта равен 36 дБ при мощности гетеродина минус 10 дБм. На вход подавались частоты Frf = 5ГГц + 10 МГц и Flo = 5 ГГц.

Рис. 13.19. Классическая ячейка Гильберта в среде Cadence

Рис. 13.20. Статический режим ячейки Гильберта

Рис. 13.21. Тестовая схема для исследования ячейки Гильберта

Рис. 13.22. Зависимость коэффициента преобразования от мощности сигнала гетеродина plo (дБм)

Из 13.23-13.25 видно, что коэффициент преобразования практически не зависит от частоты сигнала IFдо 10 МГц, коэффициент шума равен около 6дБ, а выходной шум равен около минус 150 дБ.

Из 13.26–13.28 видно, что изоляция LO-IF равна минус  185 дБ,
RF-IF – минус 43 дБ, а RF-LO – минус 97 дБ.

Данная характеристика рис. 13.29 определяет линейность устройства и в ячейке Гильберта оказалась меньше, чем у предлагаемой схемы на токовых зеркалах.

Точка пересечения продуктов третьего порядка с основной гармоникой наступает при меньшей мощности, чем у схемы на токовых зеркалах. Как видно из рис. 13.30 IP3 составляет –12 дБм

Рис. 13.23. Зависимость коэффициента преобразования от выходной промежуточной частоты IF. Flo = 5ГГц, plo = -10дБм

Рис. 13.24. Зависимость коэффициента шума от промежуточной частотыFlo = 5ГГц

Рис. 13.25. Зависимость выходного шума от промежуточной частоты Flo = 5ГГц

Рис. 13.26. Изоляция (прохождение сигнала) от порта RF (сигнал радиочастоты) к порту LO (гетеродин)

Рис. 13.27. Изоляция (прохождение сигнала) от порта RF (сигнал радиочастоты) к порту IF (нагрузка)

Рис. 13.28. Изоляция (прохождение сигнала) от порта LO (гетеродин)
к порту IF (нагрузка)

Рис. 13.29. Однодецибельная точка компрессии (–22 дБм Flo = 5 ГГц)

Рис. 13.30. Точка пересечения третьего порядка (–12 дБм Flo = 5 ГГц)