Aktive Mischer – Teil 2 Multiplikative Mischer am Beispiel eines Dualgate-Feldeffekt-Transistors

Aktive Mischer – Teil 2Aktive Mischer – Teil 2

Multiplikative MischerMultiplikative Mischer

am Beispiel eines Dualgate-Feldeffekt-am Beispiel eines Dualgate-Feldeffekt-TransistorsTransistors

Von Ulrich Hilsinger – EN8 – WS2000/2001

Multiplikative MischungMultiplikative Mischung

Bei multiplikativer Mischung werden Signal- und Pump- (LO-) Spannung zwei getrennten Steuereingängen zugeführt.

Es gibt vier Typen multiplikativer Mischer:• Mehrgitter-Röhren

• Doppelgate-MOS-Feldeffekttransistoren

• Schaltungen mit Bipolartransistoren

• Gegentaktdiodenmischer

Dualgate-MOSFET-MischerDualgate-MOSFET-Mischer

Prinzipschaltbild Aufbau des Dualgate-FETs

Dualgate-FET-MischerschaltungDualgate-FET-Mischerschaltung

(Darstellung des Dualgate-FETs durch 2 FETs, nach [2])

Dualgate-MOSFET-MischerDualgate-MOSFET-Mischer

)()()()()(2211tutStutSti

SGSGDFür den Drain-Strom gilt:

S sind die Steilheiten bezogen auf das jeweilige Gate. Nach weiteren Umformungen [1] ergibt sich, daß bei der Mischung beider Eingangssignale am Ausgang neben den Eingangssignalen weitere Komponenten mit der Summen- und Differenzfrequenz des Eingangssig-nals ergeben. Für die Steilheit werden dabei lineare Funktionen angenommen.

Durch Nichtlinearitäten entstehen allerdings weitere Komponenten!

AusgangsspektrumAusgangsspektrum

fLO = 11 GHz fS = 1 GHz

PLO = 3 dBm PLO = -17 dBm

Theorie:

Mit n und m = 1 sollten neben den Eingangssignalen also folgende Frequenzen auftreten (Eingangsfrequenzen 1 GHz und 11 GHz):

| 11 GHz + 1 GHz| = 12 GHz

| 11 GHz – 1 GHz| = 10 GHz

|-11 GHz + 1 GHz| = 10 GHz

|-11 GHz - 1 GHz| = 12 GHz

||SLOoutfmfnf

AusgangsspektrumAusgangsspektrum

fLO = 11 GHz fS = 1 GHz

PLO = 3 dBm PLO = -17 dBm

SCHÖN WÄR‘S ......

Mischprodukte höherer OrdnungMischprodukte höherer OrdnungDie Kennlinie ist nichtlinear, das LO-Signal hat Oberwellen, .....

Es entstehen weitere Komponenten für m und n 1,

Intermodulationsprodukte, ....

Die Zusammensetzung des Ausgangssignals hängt davon ab, in welchem

Bereich der Kennlinie der Transistor arbeitet.

In Serenade SV 8.5 sind bis zu 31 Spektrallinien darstellbar, Einstellung

im Frequenzblock mit nLo (Zahl der LO-Vielfachen) und nBand (Zahl der

Seitenbänder.

Zuerst nBands = 2 und nLO = 3, nachfolgend nBands = 3 und nLO = 4

Mischprodukte höherer OrdnungMischprodukte höherer Ordnung

Noch mehr Mischprodukte....Noch mehr Mischprodukte....

LiteraturverzeichnisLiteraturverzeichnis

[1] Rainer Geißler/Werner Kammerlohrer/Hans Werner Schneider: Berechnungs- und Entwurfsverfahren der Hochfrequenztechnik, Kapitel 2.2.: Multiplikative Mischung (Vieweg-Verlag)

[2] Zinke/Brunswig: Hochfrequenztechnik 2 – Elektronik und Signalverarbeitung, 4. Auflage, Kapitel 7.4.2.5.: Dual-Gate-FET (Hrsg.:Vlcek und Hartnagel, Springer-Lehr-buch-Verlag)