RF moduliatorių supratimas: principai, dizainas ir programos

RF moduliatoriai yra tiltas, jungiantis įprastas elektronines prietaisus su sistemomis, suderintomis su radijo dažnio signalais.Šie moduliatoriai efektyviai paverčia išvestis iš tokių įrenginių kaip VCR, DVD grotuvai ir žaidimų pultai į formatus, kuriuos gali gauti per televiziją ir radiją.Šis konvertavimo procesas supaprastina vaizdo ar garso išvesties koregavimą, kad atitiktų priskirtinus televizoriaus dažnius, palaikančius nepertraukiamą ryšį.Supratimas apie šias sąveikas suteikia gilesnių įžvalgų apie jų dvigubą vaidmenį tiek istoriškai, tiek šiuolaikinėje aplinkoje.Nors pagrindinė technologija nesikeičia, moduliatorių pritaikomumas leidžia vartotojams jas įdarbinti unikaliais būdais, parodydami savo būdingą lankstumą.

Katalogas

RF moduliatoriaus darbo principas

Diodų hibridinis integruotas moduliatorius

„Ekin2-960“ yra tipiškas diodų hibridinis integruotas moduliatorius.Norėdami suprasti jo darbo principą, mes jį naudosime kaip pavyzdį.

1 paveikslas: Ekin2-960 vidinės struktūros schema

Moduliatorių sudaro maišytuvas, pagamintas iš diodų krūvų ir fazių keičiančio tinklo, pagaminto iš LC fazių perjungiklių.10dbm nešiklio signalas tiekiamas į LO (vietinio osciliatoriaus) prievadą.Šis signalas praeina per transmisijos transformatorių, konvertuodamas jį iš vieno tipo į diferencialo režimą.Diferencinis signalas yra padalintas į dvi vienodos amplitudės, fazės signalus ir siunčiamas į diodų krūvą maišyti.

Mišrūs I ir Q signalai, esantys šalia vietinio osciliatoriaus dažnio, išvedami per antrinę transformatoriaus apviją.Tuomet šie signalai praeina per 3DB kryptinės jungties fazės perjungiklį, kur I ir Q signalai prieš derinant, prieš juos sujungus.Šis procesas lemia modifikuotą išvestį su slopinamomis šoninėmis juostomis RF prievade.

Jei I ir Q bazinės juostos signalai yra vieno tono signalai su kvadratūros fazės santykiu, RF išvesties spektras pasirodo taip:

2 paveikslas: RF išėjimo spektrinės charakteristikos

Čia FC žymi nešiklio centro dažnį, o FI yra bazinės juostos signalo dažnis.Idealiu atveju išėjimo spektre turėtų būti tik FC+FI.Tačiau dėl netobulumų vežėjas ir šoninės juostos nėra visiškai slopinamos.Vežėjo atmetimas ir šoninės juostos atmetimas matuojamas kaip galios skirtumas tarp norimo signalo ir nepageidaujamų komponentų.

Be to, netiesiškumas maišytuve lemia antrą, trečią, ketvirtą ir penktąją harmoniką, taip pat dažnio komponentus, sugeneruotus moduliuojant nešikliu.

Signalo kelias ir varžos aspektai

Vietinis osciliatorius naudoja vieno ir diferencialo transmisijos transformatorių su 1: 4 varžos transformacijos santykiu.Tai reiškia, kad vienkartinio įvesties varža yra ketvirtadalis varžos diferencialo išvesties varžybose.

Diodų krūvos „Ekin2-960“ viduje veikia perjungimo režimu, kontroliuojamu vietinio osciliatoriaus signalu.Bet kuriuo metu du diodai yra nuosekliai kiekviename maišytuvo krūvoje, todėl diferencinė varža yra maždaug pusė jų kombinuoto pasipriešinimo.Kiekvieno diodo atsparumas paprastai yra maždaug 200Ω, užtikrinant, kad LO prievado varža išliks arti 50Ω.

I ir Q bazinės juostos signalams uosto varža nustatoma pagal lygiagrečią dviejų diodų atsparumą, maždaug 100Ω.Matavimai rodo, kad bazinės juostos prievado varža patenka į 70–80Ω diapazoną, suderinant su teoriniais lūkesčiais.

„Ekin2-960“ RF išvesties skyriuje yra 3DB tiesioginio sujungimo fazės perjungiklis, suprojektuotas su charakterine 50Ω varža.Dėl to tiek LO, tiek RF prievadai yra varžos iki 50Ω.

Bazinės juostos signalo galia apskaičiuojama atsižvelgiant į signalo šaltinio vidinį pasipriešinimą ir moduliatoriaus įvesties varžą.Tai užtikrina optimalų bazinės juostos energijos tiekimą.

Gilbertas integruotas moduliatorius

Integruotą „Gilbert“ moduliatorių sudaro vietinis osciliatoriaus fazės perjungiklis, du Gilberto maišytuvai ir išvesties stiprintuvas.„Gilbert Mixer“, išrastas 1967 m., Yra pagrindinis komponentas.

3 paveikslas: Gilberto integruoto moduliatoriaus vidinės struktūros schema

Vietinį osciliatoriaus įvestį sudaro diferencialiniai prievadai LOIN ir LOIP, kurie yra prijungti prie dviejų pakopų amplifikacijos ir fazių keitimo tinklo.Tai pagerina RF fazės perjungiklio fazės ortogonalumą ir amplitudės pusiausvyrą.Vietinis osciliatoriaus signalas yra pasformuotas fazėmis ir sustiprinamas, kad būtų pakankamai pavara „Gilbert“ maišytuvui.

I ir Q bazinės juostos signalai patenka per diferencialines poras (IBBP/IBBN ir QBBP/QBBN).Šie signalai praeina per įtampą iki srovės stiprintuvo prieš pasiekiant Gilberto maišytuvą.Mišrios I ir Q signalai derinami su vietiniu osciliatoriaus signalu ir sustiprinami, kad būtų gautas galutinis RF išėjimas.

LO uosto aspektai

Vietinis osciliatoriaus prievadas paprastai yra diferencialas, kuris padeda slopinti nepageidaujamus vietinius osciliatorių signalus.Diferencialinė konfigūracija sumažina bendrojo režimo trukdžius ir pagerina nešiklio slopinimą.

Norėdami pagerinti RF fazės poslinkio tikslumą, LO fazių poslinkio tinkle yra RC pagrįsta kelių etapų fazių perjungiklis ir diferencialinis stiprintuvas.Kai kurie moduliatoriai pirmame etape naudoja RC fazės perjungiklį, o kiti naudoja diferencialinį stiprintuvą.LO įvesties varža yra suprojektuota taip, kad standartiniam atitikimui būtų arti 50Ω.

Dizainuose, kuriuose LO įvesties nėra vidinio nuolatinės srovės blokavimo kondensatoriaus, reikalingas išorinis kondensatorius.

I/Q signalo kelias ir išvesties varža

I ir Q bazinės juostos signalai tiekiami į diferencialinį stiprintuvą su didele įvesties varža (keli kilo-OHM).Kadangi bazinės juostos signaluose yra reikšmingų žemo dažnio komponentų, paprastai naudojamas ne DC jungtis, todėl reikia išorinės grandinės, kad būtų užtikrintas diferencialo stiprintuvo įvesties paklaida.

Maišymo viduje I ir Q signalai yra moduliuojami LO signalu, naudojant dvigubai subalansuotą maišymo struktūrą.Gautas signalas sustiprinamas per diferencialinį stiprintuvą prieš pasiekiant RF išėjimą.

Jei RF išvesties etapas yra diferencialas, išvesties struktūra išlieka subalansuota.Kai kurie moduliatoriai turi diferencialinį ar vienareikšmišką konvertavimo etapą, leidžiantį vienos rūšies RF išėjimą.Nepriklausomai nuo konfigūracijos, RF išvesties varža paprastai yra artima 50Ω.

Jei RF išvesties etape nėra integruoto DC blokavimo kondensatoriaus, reikia pridėti išorinį kondensatorių.

Pažanga ir ateities keliai RF moduliatoriaus evoliucijoje

Dimensijų, įperkamumo ir funkcijų proveržiai

RF moduliatoriaus kraštovaizdis liudija įtikinamą evoliuciją labiau kompaktiškų dydžių, ekonominio įgyvendinamumo ir daugybinių funkcijų integracijai.Istoriškai tradicinius diodų RF moduliatorius buvo kankinamas dėl didelių išlaidų ir kintamumo dėl daug darbo reikalaujančios gamybos, tačiau labiau pažengusių modelių atsiradimas žymi aiškų judėjimą į priekį.Įtraukus LTCC (žemos temperatūros keramikos) technologiją, moduliatorių dizainai pastebimai sumažino dydį ir kainą, pastebimai pagerindamas našumo patikimumą.„IQBG-2000“ įrenginys yra LTCC pažangų teikiamų galimybių pavyzdys.

Kylantis Gilberto integruotų moduliatorių vaidmuo

„Gilbert“ integruoti moduliatoriai, sukurti per nustatytas integruotų grandinių metodikas, atspindi veiklos paradigmos poslinkį.Šie vienetai puikiai praleidžia savo diodų pirmtakus su puikiu harmoniniu slopinimu, suporuotais su integruotomis galimybėmis, tokiomis kaip RF išvesties išjungimo valdymas.Dėl šių savybių jie ypač naudingi dinamiškoje mobiliųjų ryšių dažnių arenoje.Pagrindinės įmonės, tokios kaip ADI ir RFMD čempionas „Gilbert“ požiūris, pasisako už savo plačią integraciją dėl savo išsiskyrimo, ekonominio jautrumo ir erdvės taupymo naudos.

Pramonės srityje palankumas yra linkęs į „Gilbert“ integruotus sprendimus kaip pageidaujamą pasirinkimą, po to seka diodų moduliatoriai, pagaminti naudojant LTCC procesus.Tie, kurie pagaminti rankiniu būdu, yra mažiausiai palankūs dėl būdingų nesėkmių.Rinkos nuostatos pastebimai daro įtaką strateginiams verslo sprendimams, nes įmonės stengiasi patobulinti savo pasiūlą ir efektyviai patenkinti klientų lūkesčius.

Dažnai užduodami klausimai [DUK]

1. Kokie yra RF moduliacijos painiavos?

RF moduliacija apima elektroninių signalų konvertavimą į formatus, tinkamus perduoti ir priimti per radijo dažnio (RF) kanalus.Moduliatorius sukonfigūruotas išsiųsti šiuos signalus nurodytuose kanaluose, leidžiančiuose susieti televizoriams pasiekti juos tinkamai suderintus.Sudėtingose ​​sistemose, tokiose kaip CATV, signalo paskirstymo ir kanalų paskirstymo niuansai sukuria galimybes padidinti signalo efektyvumą ir kokybę.Supratimas apie šiuos sudėtingumus gali padidinti perdavimo našumą.

2. Ar yra rizika, kad RF moduliatorius paveiks DVD grotuvą?

Šiuolaikiniai RF moduliatoriai yra sukurti siekiant sumažinti galimą prijungtų įrenginių garso ir vaizdo įrašų išėjimus.Nepaisant ankstesnių baimių, moduliatoriai, integruoti į VCD grotuvus, DVD grotuvus ar žaidimų sistemas, paprastai palaiko vaizdo ir garso kokybės vientisumą.Televizoriai, sukurti prieš plačiai pritaikant DVD technologiją, gali priklausyti nuo koaksialinių jungčių, atspindinčių sklandų tiltą tarp senesnių sistemų ir pažangių prietaisų.

3. Kaip RF moduliatorius turėtų būti prijungtas prie televizoriaus?

RF moduliatoriaus prijungimui prie televizoriaus reikia, kad koaksialinis laidas būtų susietas iš RF moduliatoriaus „TV“ į „Jack“ su TV RF įvesties lizdu.Kai nėra tiesioginio RF TV šaltinio nebuvimas, ši sąranka užtikrina suderinamumą ir tinkamą signalo perdavimą.Šis kruopštus ryšio procesas vaidina svarbų vaidmenį pasiekiant optimalią žiūrėjimo patirtį.

4. Kokius vaidmenis atlieka RF moduliatorius?

RF moduliatorius aptarnauja signalus iš įvairių įrenginių, tokių kaip medijos grotuvai, vaizdo grotuvai ir žaidimų pultai, paversti signalus, suderinamus su įrenginiais, kurie gali apdoroti moduliuotus RF įvestis, įskaitant radijo imtuvus ir televizorius.Gebėjimas įjungti senesnius įrenginius naudojant naują transliavimo įrangą prailgina šių prietaisų funkcinę tarnavimo laiką.

5. Kaip RF moduliatorius prisideda prie žiniasklaidos valdymo?

RF moduliatorius įgauna garso ir vaizdo signalų pertvarkymo į formas, kurias galima perduoti per RF kanalus, vaidmenį, kilusį iš tokių šaltinių kaip vaizdo kameros, kompiuteriai, nešiojami VCR ar palydoviniai imtuvai.Konvertuodami šiuos signalus į VHF TV signalus, tradiciniai televizorių imtuvai gali juos pasiekti.Siekdami įvairių žiniasklaidos šaltinių, moduliatoriai siūlo patikimą požiūrį į signalo valdymą ir suderinamumą.