Квадратура змішувач на зустрічних хвилях
Для повного опису радіосигналу треба ставити два його параметри: поточну амплітуду А і поточну фазу # 936 ;. На комплексній площині сигнал зображується вектором А, поверненим на кут # 936; (Рис. 1).
Однак практичне уявлення настільки різнорідних параметрів у вигляді електричних величин вкрай незручно. Набагато краще використовувати проекції вектора сигналу на речову вісь I = A cos # 936; і на уявну вісь Q = A sin # 936 ;. Ці параметри однорідні і відображаються напругою постійного (але змінюється при модуляції) струму при перетворенні на нульову частоту, або напругою змінного струму, коли # 936; = # 969; t + # 966 ;. За відомим I і Q завжди можна знайти А і # 936 ;: А2 = I2 + Q2, # 936; = Arctg (Q / l). Позначення сигналів прийняті в зарубіжній літературі: I - in phase і Q - quadrature. Традиційна техніка побудови квадратурних перетворювачів передбачає використання високочастотного (ВЧ) фазовращателя, встановленого в ланцюзі подачі гетеродинного напруги на змішувачі (рис. 2, а). На виходах змішувачів утворюються сигнали різницевої частоти, а оскільки фази сигналів перетворюються точно так же, як і частоти, ці сигнали будуть мати відносний фазовий зсув π / 2. Іноді, наприклад в оборотних односмугових перетворювачах, з метою збереження виділеної бічний смуги високочастотний перетворювач встановлюють в ланцюзі сигналу (рис. 2, б).
Високочастотні фазовращатели по рис. 2, а зручно виконувати на цифрових мікросхемах одночасно з поділом частоти гетеродина на 4, але частотний діапазон цифрових фазовращателей обмежений десятками мегагерц. Не набагато ширше і діапазон фазовращателей, виконаних на дискретних LCR-елементах, оскільки на високих частотах починає сильно позначатися вплив паразитних індуктивностей і ємностей монтажу та інших елементів схеми. У всякому разі, без елементів підстроювання фазообертач на дискретних елементах виконати не вдається.
Загальною тенденцією при переході до високих частот є використання ланцюгів з розподіленими параметрами, зокрема, довгих ліній. ВЧ фазообертач також можна виконати на лінії з електричної довжиною а / 4. Практично зручніше взяти лінію довжиною всього # 955; / 8 і направити ВЧ сигнали зі входу і від гетеродина назустріч один одному, як показано на рис. 3.
При практичній реалізації квадратурного змішувача на зустрічних хвилях доцільно (але не обов'язково) використовувати в лінії режим біжучих хвиль. З цією метою вхідні опору змішувачів з паралельно підключеними вихідними опорами джерел сигналів повинні рівнятися хвильовому опору лінії. Вхідні і вихідні ємності треба компенсувати паралельним підключенням индуктивностей або іншим способом. Лінію можна виконати у вигляді відрізка коаксіального кабелю, в вигляді друкованої мікрополоскової лінії або на зосереджених елементах.
Як приклад практичної реалізації змішувача на рис. 4 наведена практична схема вхідної частини експериментального гетеродинного приймача на частоту 46 МГц. Вхідний контур утворений елементами L1C1, а УРЧ зібраний за схемою истокового повторювача на польовому транзисторі VT1. Точно за такою ж схемою зроблений і буферний каскад гетеродина на транзисторі VT3. Гетеродин приймача виконаний за схемою ємнісної тритонки на біполярному транзисторі VT2 з використанням кварцового резонатора на частоту 23 МГц. У ланцюзі харчування гетеродина встановлений підлаштування резистор R6, що дозволяє підібрати рівень сигналу гетеродина на діодах змішувача з метою отримання максимального коефіцієнта передачі.
Через розділові ємності C3 і С8 ВЧ сигнали подаються на кінці лінії з підключеними до них змішувачами на діодах VD1-VD4. Сама лінія, через не надто високої частоти, виконана у вигляді П-образного ланки фільтра нижніх частот на зосереджених елементах
L2C9C10. Частота зрізу ланки лежить набагато вище частоти сигналу, тому воно вносить лише фазовий зсув, а не згасання ВЧ сигналів. Вихідні ємності Істоковий повторителей і вхідні ємності змішувачів враховуються при налаштуванні відповідним коригуванням ємностей ланки Конденсатори підлаштування С9 і С10. Конденсатори С11 і С12 фільтрують високочастотні компоненти на виходах змішувача і обмежують смугу пропускання звуковими частотами.
Котушка L1 містить 7 витків дроту ПЕЛ 0,5 і виконана на каркасі діаметром 5 мм з магнетитовим під-строечніком. котушка лінії L2 намотана на високочастотному кільці із зовнішнім діаметром 9 мм (щічка муздрамтеатру СБ-9) і містить 8 витків дроту ПЕЛ 0,25. Дросель L3 потрібен лише для замикання ланцюга змішувача по постійному струму, його індуктивність некритична.
Описаний пристрій забезпечило чутливість, обмежену шумами, кількох мікровольт (завдання отримання максимальної чутливості не ставилася) і точність фазового зсуву сигналів на виходах краще декількох градусів, у всякому разі, форма фігури на екрані осцилографа була не відрізняється від кола у всьому діапазоні частот биття від постійного струму до декількох кілогерц.