Chương 3: Bộ chuyển pha 90 độ băng rộng
3.2.2 Mạng Polyphase không đối xứng
Vấn đề dải tần khớp biên độ hẹp ở mạch trước có thể được giải trong một mạng RC nhiều pha không đối xứng trình tự [22] được thể hiện trong Hình 3.4. Mạch này có hai thiết bị đầu cuối đầu vào được kết nối với tín hiệu đầu vào vi sai và bốn thiết bị đầu cuối đầu ra tạo ra một cặp cầu phương tín hiệu xuất ra dưới dạng vi phân. Mạng nhiều pha này có thể được tích hợp với các giá trị điện trở và tụ điện hợp lý ở tần số giảm xuống ít nhất 10 MHz [23].
Hình 3.4
Nếu mạng nhiều pha chỉ có một giai đoạn và chỉ có một đầu vào đầu vào thì được sử dụng với một nối đất khác, sau đó nó hoạt động giống hệt như mạch trước đó. Sự khác biệt là trong một mạng nhiều pha, một số giai đoạn có thể xếp tầng để tăng băng thông băng tần chăm sóc của nó. Nguyên tắc được mô tả như sau. Thứ nhất, như trong mạng RC / CR, độ lệch pha giữa tín hiệu đầu ra của mạng nhiều pha là 90 độ (nếu không có sai lệch thành phần) và không phụ thuộc vào tần số. Thứ hai, sai số biên độ có thể được thực hiện nhỏ trong một băng thông rộng hơn nhiều bằng cách sử dụng các giá trị khác nhau của R và C để thu được tần số trung tâm khác nhau trong từng giai đoạn. Bằng cách thiết kế quá nhiều dây đeo, có thể tránh được quá trình điều chỉnh hoặc cắt tỉa. Vì vậy, bộ lọc nhiều pha có thể chịu được các biến thể lớn của R và C.
Biểu thức rõ ràng cho lỗi pha liên quan đến sự không khớp thành phần là rất phức tạp và khó có được vì có nhiều điện trở hơn và tụ điện hơn một mạng RC / CR đơn giản. Nhưng nó có thể được ước tính thông qua mô phỏng Monte Carlo.
31
Ví dụ 3.1. Giả sử chúng ta muốn thiết kế một mạng nhiều pha để tạo ra thành phần
cầu phương của tín hiệu LO ở 1,7 GHz và sự thay đổi của thời gian không đổi Re là ± 30% trong công nghệ được sử dụng. Các tần số trung tâm của hai giai đoạn RC / CR có thể được thiết kế thành cơ sở tương ứng là 2,2 GHz và 1,2 GHz về thông tin của phương sai RC. Kết quả được đưa ra như sau. Hình 3.5 (a) cho thấy đáp ứng cường độ của tín hiệu đầu ra phức tương đương 𝑣𝑜𝑢𝑡,𝐼(𝑗𝜔) + 𝑗𝑣𝑣𝑜𝑢𝑡,𝑄(𝑗𝜔). Từ hình bên ta quan sát rõ hai vết khía ở -1,2 GHz và -2,2 GHz. Hình 3.5 (b) cho thấy hiệu suất loại bỏ hình ảnh, tức là mức độ triệt tiêu tín hiệu hình ảnh ở tần số âm.
Hình 3.5
Từ con số này, chúng ta có thể thấy rằng tỷ lệ loại bỏ hình ảnh của nó tốt hơn 33 dE trong dải tần từ 1,2 GHz đến 2,2 GHz. Việc lựa chọn giá trị R và C cho một hằng số thời gian nhất định Re phụ thuộc vào tải đầu vào và đầu ra của mạng. Nếu bộ đệm được chèn trước đầu vào và sau đầu ra, thì giá trị của R hoặc C có thể tùy ý. Tuy nhiên, các bộ đệm này tiêu hao công suất lớn trong dải tần số vô tuyến và do đó không được mong muốn.
Bằng cách xếp tầng nhiều tầng RC / CR hơn, có thể đạt được độ loại bỏ hình ảnh tốt hơn. Tuy nhiên, nếu không có bộ đệm giữa các tiểu bang, tín hiệu sẽ bị suy giảm do năng lượng tiêu tán trên điện trở. Mỗi giai đoạn cộng thêm 3 dE mất mát ở tần số trung tâm của nó.