عنوان :

پروژه طراحی میکسرها و کاربردهای آنها

تعداد صفحات : ۴۰

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

در این مقاله درباره ویژگی اساسی میکسرها، الماسهای اساسی، تکنیک های میکسر کردن، طراحی میکسر single- ended، میکسرهای Double- balanced، ترانس کنداکتانس در میکسرهای FET، میکسرهای ترانزیستور دو قطبی، حالت کلی میکسرها، مدارهای مخلوط کننده عملی و مدارهای مبدل نیمه هادی را توضیح می دهد.

میکسرها به عناصر غیرخطی به تقویت نیاز دارند و بنابراین طراحی میکسر از طراحی تقویت کننده های خطی مشکل تر است. اما بهترین حالت در دریافت کننده ها قرار دادن میکسرها می باشد چون اگر فرکانس ورودی یا همان RF تغییر کند با وجود میکسر احتیاجی به این نیست که فرکانس کار تقویت کننده یا فیلتر را تغییر دهیم. بلکه با تغییر فرکانس اسیلاتور محلی به راحتی می توان سیگنال موردنظر را دریافت نمود.

در طراحی گیرنده معمولاً از مدار آشکارساز استفاده می کنیم. بیشتر مدارهای آشکارساز در حضور نویز یا سیگنالهای تداخلی به خوبی عمل نمی کنند و بسیاری از آنها در صورت کمتر بودن دامنه سیگنال ورودی از چند ولت اصلا کار نمی کنند در صورتی که سیگنال مطلوب در ورودی گیرنده ممکن است شدت میدانی در حدود میکرولت/متر داشته باشد. در صورتیکه rms نویز و شدت سیگنال تداخلی آنتن در حد ولت/متر است. واضح است که هم بهره و هم قدرت انتخاب در جلوی آشکارساز موردنیاز است.

واژه های کلیدی: میکسر، تزویجگر جهت دار، مبدل کاهشی، ترانس کنداکتانس، میکسرهای FET ، میکسرهای Double- balanced

فهرست مطالب

مقدمه    ۱
ویژگی اساسی میکسرها    ۳
الماسهای اساسی    ۵
تکنیک های میکسر کردن    ۸
طراحی میکسر single- ended    ۱۳
میکسرهای Double- balanced    ۲۵
ترانس کنداکتانس در میکسرهای FET    ۲۵
میکسرهای ترانزیستور دو قطبی    ۲۸
حالت کلی میکسرها    ۳۰
مدارهای مخلوط کننده عملی    ۳۱
مدارهای مبدل نیمه هادی    ۳۷
نتیجه گیری    ۳۹

مقدمه:

در طراحی گیرنده معمولاً از مدار آشکارساز استفاده می کنیم. بیشتر مدارهای آشکارساز در حضور نویز یا سیگنالهای تداخلی به خوبی عمل نمی کنند و بسیاری از آنها در صورت کمتر بودن دامنه سیگنال ورودی از چند ولت اصلا کار نمی کنند در صورتی که سیگنال مطلوب در ورودی گیرنده ممکن است شدت میدانی در حدود میکرولت/متر داشته باشد. در صورتیکه rms نویز و شدت سیگنال تداخلی آنتن در حد ولت/متر است. واضح است که هم بهره و هم قدرت انتخاب در جلوی آشکارساز موردنیاز است.

در قسمت گیرنده چون خیلی ضعیف است و دارای نویز نیز می‎باشد و مدوله شده هم است. بنابراین یک تقویت کننده قرار می‎دهیم که هم سیگنال دریافتی را تقویت کند و هم نویز را از بین ببرد. چون دامنه سیگنال ورودی در حدود میکروولت است و ما دامنه ای در حدود ولت داریم بنابراین بهره تقویت کننده باید حدود ۱۰^۶ باشد. بعد از تقویت کننده باید یک فیلتر قرار دهیم تا سیگنال نامطلوب را از بین ببریم.

ساختن مداری به این صورت دو مشکل دارد:

۱-  ساختن فیلتری که بر روی فرکانسهای  و … باشد و دارای گین موردنظر باشد مشکل است. یعنی این فیلتر نمی تواند روی باندی وسیع از فرکانسها قرار بگیرد.

۲-   اگر مدار گین بالا داشته باشد و دارای باند باریک نیز باشد به صورت زیر

اگر  ترانزیستور بتواند با  یک حلقه درست کند این مدار شروع به نوسان می‌کند و در ورودی و قبل از تقویت کننده یک موج سینوسی مستقل از فرکانس داریم که اصلا فرکانس در آن دخالت ندارد.

فرض کنید آشکارساز یک مدار RC باشد.

یک رابطه باید بین RC و فرکانسها برقرار باشد تا این مدار آشکارساز پوش باشد. یعنی آشکارسازی این مدار بر فرکانس v_I و فرکانس carrier بستگی دارد. طراحی آشکارساز بستگی به فرکانس carrier دارد و طراحی آن بر روی باند وسیعی از فرکانس محال است.

ایده: خواسته شد که فیلتر و تقویت کننده بر روی یک فرکانس یکسان ساخته شوند.

بنابراین متوجه می شویم که مشکلات مهمی که در تقویت کننده فرکانس حامل یا RF برگیرنده فرکانس ثابت وجود دارند عبارتند از:

۱-   کنترل نویز خروجی چنانچه به حد کافی از سطح سیگنال ورودی کمتر باشد.

۲-   کنترل غیرخطی عنصر فعال برای جلوگیری از اعوجاج سیگنال و برهم کنش با سیگنال ناخواسته.

۱-   برای جلوگیری از نوسان تقویت کننده باند باریک بهره- بالای طبقه آخر.

علاوه بر مشکلات فوق باید بتوانیم روی باند وسیعی از فرکانس طراحی کنیم.

در ابتدا تصمیم گرفته شد که آشکارساز و کل بهره و قابلیت انتخاب همگی براساس فرکانس- ثابت باشند و همه سیگنالهای مدوله شده ورودی را به یک فرکانس میانی یا IF که ثابت است انتقال دهیم که برای این کار یک گیرنده سوپرهترودین پیشنهاد شد. این گیرنده شامل Mixer است.

ویژگیهای اساسی میکسرها:

میکسرها عموماً برای مالتی پلکس کردن سیگنالهایی با فرکانسهای مختلف در انتقال فرکانسی به کار می رود.

با توجه به اینکه سیگنالهای RF ورودی در فاصله بسیار نزدیک و متراکم قرار دارند برای فیلتر کردن سیگنال مطلوب به یک فیلتر با Q بسیار بالا نیاز داریم. اما اگر فرکانس سیگنال RF بتواند کاهش یابد یا در میان سیستمهای مخابراتی down convert شده خیلی بیشتر قابل کنترل خواهد بود.

یکی از بهترین سیستمهای شناخته شده down convert گیرنده سوپر هیترودین است که در شکل (۲) نمای کلی آن آمده است.

بعد از دریافت سیگنال RF به وسیله آنتن و تقویت در تقویت کننده (LNA) low- noise یک میکسر که وظیفه آن ضرب سیگنال ورودی که بر روی فرکانس f_RF متمرکز شده با یک سیگنال از اسیلاتور محلی با فرکانس مرکزی f_LOمی‎باشد. سیگنالی که بعد از میکسر حاصل می‎شود شامل فرکانسهای  می‎باشد. و بعد از عبور از یک فیلتر پائین گذر سیگنالی با فرکانس پائین تر یعنی  به دست می‎آید که این سیگنال را با عنوان فرکانس میانی (IF) نشان می دهند. که این سیگنال برای پروسه های دیگری مورد استفاده قرار می‎گیرد.

دو عضو اساسی در میکسرها عبارتند از ترکیب کننده و آشکارساز. ترکیب کننده می‎تواند از یک تزویجگر جهت دار (directional coupler) با زاویه ۹۰ درجه (یا ۱۸۰ درجه) استفاده کند.

آشکارسازهای قدیمی یک دیود تنها را به عنوان عنصر غیرخطی به کار می بردند. اما دیودهای دوبل غیرموازی و ترکیبات دیودی تعادلی دوبل بیشتر استفاده می‎شود.

علاوه بر دیودها، میکسرهای MOSFET , BJT با عدد نویز پائین و گین تبدیل بالا در باند X طراحی شده اند.

اما مشکلاتی که گیرنده سوپر هیترودین اضافه می‌کند عبارتند از:

–    میکسر و نوسان کننده محلی را باید طراحی نمود و نوسان کننده محلی باید مدارهای غیرخطی جلوی میکسر را تعقیب کند.

_–    چون غالباً میکسرها نویز بیشتری نسبت به تقویت کننده ها تولید می‌کنند و چون با توجه به طبیعتشان دارای خواص غیرخطی هستند حتما نیاز به تقویت کننده RF در جلوی میکسر داریم.

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .