Rob's web

Passive MOS-FET-Mischer der Super-high-level-klasse 2

Treiberstufen

Nachdem im ersten Teil dieses Beitrags in beam 4/87 die Schaltungstechnik des Mischers erläutert wurde, befaßt sich der zweite und letzte Teil mit Möglichkeiten zur Erzeugung der vom Mischer benötigten Oszillatorleistung.

Treiber-Schaltungspraxis

Die notwendige PLO von hier + 17 dBm kann von einem der zahlreichen handelsüblichen integrierten Treiberbausteine bereitgestellt werden. Ein Schaltungsbeispiel ergibt sich aus Bild 7 mit dem MWA-130, der bis zu etwa 400 MHz uniform rund 14 dB linearen Leistungsgewinn bewirkt. Eingang und Ausgang sind in 50 Ohm-Technik ausgeführt. Die Drossel ZD am IC-Pin 7 ist eines der bekannten Breitband-glieder sehr geringer Güte (Q ca. l; auf 6-Loch-Ferrit kern), dessen Blindwiderstand im konkret anstehenden Frequenzbereich über 500 Ohm messen muß.

Bild 7
Bild 7: Beschaltung des hybriden Breitband-Treibers MWA-130 (Motorola) für 0 bis 400 MHz und + 18 dBm Ausgangsleistung

Eine mittels diskreter Bauteile realisierte Schaltung vergleichbarer Struktur und Eigenschaften geht aus Bild 8 hervor. Sie ist, wie die vorangestellte, im Kollektor/Basis-Zug des Transistors sowie in dessen Emitterzweig mittels ohmscher Widerstände hochfrequent gegengekoppelt und gewährleistet so die notwendige lineare Aussteuerungsfähigkeit. Die 25-nH-Induktivität und die ihr assoziierten Parasitärkapazitäten im Kollektorzweig optimieren Frequenzgang und Verstärkung im oberen Abschnitt des Betriebsspektrums. Die beiden ZD sind wie schon angesprochen zu bemessen.

Bild 8
Bild 8: Vollständige Schaltung eines Breitband-Treibers als Alternative zur Anordnung in Bild 7

Wenn der Treiber maximal ausgesteuert werden soll/ muß, ist allemal einer Sättigung des Transistors durch die negativ gerichteten Ausgangssignal-Halbwellen vorzubeugen, da sie unzulässige Verformungen der fL-Kurvenform und Bandbreiteeinbußen zur Folge hätte. Schutz verschafft eine Schottky-Diode unmittelbar zwischen Basis und Kollektor des Transistors, wie es schematisiert aus Bild 9 hervorgeht. Es ist jedoch ratsam, dem Treiber von vornherein soviel Leistungsreserve zu geben, daß sich diese Maßnahme erübrigt.

Bild 9
Bild 9: Eine Schottky-Diode zwischen Kollektor und Basis des Transistors verhindert diesen Sättigung durch Übersicherung

Schließlich ist in Bild 10 die Schaltung eines Breitband-Treibers in Komplementärtechnik vorgestellt. Seine lineare Aussteuerungsfähigkeit fällt deutlich höher aus, als es für + 17 dBm notwendig wäre. Bei dieser Anordnung handelt es sich jedoch im Gegensatz zu den vorangestellten Schaltungen um einen reinen Leistungstreiber, d.h. Spannungsverstärkung kommt nicht zustande.

Bild 10
Bild 10: Schaltung eines Komplementärtreibers als bedingte Alternative zu den ^Cchaltungen in den Bildern 7 ,nd 8

Die angeführten Treiber rau...en mit etwa 5 bis 7 dB. Das ist einerseits erheblich mehr, als (mit höherem Aufwand) zu realisieren wäre. Andererseits aber besteht kein Grund zu Bedenken, wenn die Steuersignale, wie schon weiter vorn empfohlen, rauschoptimal aufbereitet worden sind.

Resümee

Insbesondere Empfänger relativ sehr großer Abstimmbreite, wie sie vor allem im unteren Abschnitt des Frequenzspektrums benutzt werden, verlangen nach passiven, d.h. ihren Folgezug entlastenden Mischern ungewöhnlich hoher Signalverträglichkeit. Derzeit sind schaltungstechnisch ausgereifte Anordnungen mit Input-Interceptpunkten 3. Ordnung um +40 dBm realisierbar. Das kommt sehr hohen Betriebsanforderungen entgegen. Die einschlägigen Bauelemente sind durchweg handelsüblich.

Der notwendige Aufwand ist allerdings erheblich. Das zeigt sich jedoch weniger bei diesen Mischern selbst, als vielmehr in der Aufbereitung optimaler Überlagerungssignale mit Flanken hoher und streng symmetrischer Steilheit. Einen weiteren, bislang hier noch nicht angesprochenen beachtlichen Kostenfaktor bilden die Mischer-Folgezüge.

Sie müssen der hohen Signalverträglichkeit dieser Umsetzer gewachsen sein und daneben Breitband-Impedanzanpassung bewirken. Das aber kann nur mittels aufwendiger und gemeinhin unkonventioneller Schaltungsmethoden realisiert werden, die mittlerweile ebenfalls in ausgereifter Form verfügbar sind.

Vor diesem insbesondere ökonomisch geprägten Hintergrund wird man den Einsatz von Mischern der hier beschriebenen Art und Leistungsklasse auf Fälle zwingender Notwendigkeit beschränken; und ansonsten weiterhin Schottky-DiodenRingen den Vorzug geben.

Teil 1 - Teil 2

Eric T. Red.