Смесители

[ru0aog]

Доброго всем дня.
В связи с доработками радиостанции авторства Андрея UD0DAB (ex. UD0CAJ) возник вопрос:
- как сделать балансируемый ключевой смеситель/модулятор без симметрирующего НЧ-трансформатора или инвертивующего ОУ. На одном переключательном элементе?
- при этом смеситель должен быть обратимым.

Первоначальная схема для моделирования была принята вот такая:
.

.
1. Точная установка смещения для опорного генератора особой роли не играет и актуально для сигналов размахом 0,5...1,0 В. При 2 вольтах размаха эта балансировка практически не работает.
2. Смещение ключа требует электролита, иначе не хватает тока для работы переключателя. Можно замкнуть на землю.

Несущая проходит через этот смеситель с уровнем -40 dBm (2 мВ)
.

.
Продукты преобразования (два тона 1 и 2 кГц) идут примерно с тем же уровнем, что и несущая.
При таком уровне сигнала НЧ по краям начинают подниматься продукты интермодуляции 3-го порядка
.

.
Стоит задача максимально придавить несущую в похожей конфигурации смесителя.

[ru0aog]

Дальнейшие эксперименты привели к такой модификации схемы:
- НЧ-сигнал подаётся на переключающий контакт,
- в плечи добавлены нагрузочные резисторы,
- средняя точка трансформатора заземлена по переменному току, электролит по-прежнему нужен.
.

.
В итоге, уровень пролаза несущей не изменился,
но улучшилась линейность - можно подавать НЧ-сигнал бОльшей мощности без значительных искажений
.

.
на малых уровнях НЧ-сигнала тоже всё хорошо (кроме несущей)
.

.
Попытки как-то сбалансировать этот смеситель успеха не имели.
Введение конденсатора небольшой (20...220 пФ) ёмкости между плечом и землёй видимого результата не дало.
Подключение конденсатора малой ёмкости (2...5 пФ) между входом от опорного генератора и одним плечом снижает несущую на 1...2 дБ. Но настройка очень нестабильна.

[ru0aog]

Далее решил вернуться к похожим проверенным схемам на диодах.
Собрал макет кольцевого диодного модулятора.
Основным элементом балансировки тут является подстроечный конденсатор. Подстройка очень острая.
.

.
Первое включение показало недостаток уровня опорного генератора (волнушка по краям)
.

.
Поигрался уровнем опорника (4В размах, меандр), его балансом, уровнем НЧ, и триммером...
Вот лучшее, чего мне удалось достичь:
- подавление несущей -15...25 дБ в зависимости от уровня НЧ
- я бы даже сказал: -10...15 для слабых сигналов
.

.
P.S.
На подстройку влияет вообще любой чих.
Подключил к выходу щуп осциллографа, посмотреть сигнал
.

.
и подавление стало лучше
Повторить без щупа не получилось...
.

.
Вопрос номер 2:
- как повторить это на ключах? что-то не соображу.

[ru0aog]

Продолжаем.
Был испробован вариант с двумя ключами
.

.
уровень преобразованного сигнала стал побольше
Хороший АМ-модулятор
.

.
Потом убрал смещение по НЧ
.

.
Как только убрал смещение, так стало можно "балансировать" кондёриками.
Но это скорее не балансировка, а компенсация, ибо кондёрики понадобились в оба плеча
.

.
Поможет ли подача смещения на второй ключ?
.

[ru0aog]

но эти графики сняты при сигнале НЧ на входе - с размахом 3 В р-р
.

.
и сигнале опорника 1,3 В р-р
.

[ru0aog]

но возвращаясь к нашей радиостанции, мы имеем только 0,5 В размаха НЧ,
поэтому подавление несущей требуется гораздо глубже.

для уровня НЧ 0,5 В р-р лучше вывод 4 заземлить
.

.

.
Тут уже влияет подстройка полпитания на опорнике и подстройка уровня опорника (0,9...1,4 В р-р)
Протянул график на 20 дБ выше, чтобы лучше видеть шумовую полку
.

.
Но всё это в итоге - шаманство, т.к. подавление очень зависит от точки подключения вывода 4 к земле, взаимного расположения проводков, уровня гетеродина...
В итоге - нестабильность. Надо искать другой путь.

[ru0aog]

Сам спросил - сам ответил:
Делайте хорошую землю и всё будет хорошо

Долго мучил схему с одним ключом
.

.
выяснил, что незамкнутая земля в виде полоски жести не обеспечивает равные потенциалы по своей длине на частотах порядка 13,5 МГц.
Замкнул оплёткой. Конденсаторы в плечах стали не нужны.
.

.
но всё равно, это лучшее, чего можно было достичь на одном ключе от сигнала НЧ размахом в 0,5 В р-р
.

[ru0aog]

Вернулся к схеме на двух ключах
.

.
и с хорошей землёй всё получилось само.
Подавленная несущая
.

.
двухтоновый сигнал
.

.
пяти-тоновый сигнал но это уже баловство
.