Bộ KH & CN Bộ quốc phòng
Trung tâm KhKt - CnQs
Viện Rađa Đề tài độc lập cấp Nhà nớc:

1
mục lục

Chơng I: Tổng quan về các bộ trộn tần 2

1.1. Giới thiệu chung 2
1.2. Cơ sở lý thuyết trộn tần tín hiệu. 3
1.3. Các loại bộ trộn tần phổ biến hiện nay 8
1.3.1. Trộn tần đơn 8
1.3.2. Trộn tần cân bằng đơn. 9
1.3.3. Trộn tần cân bằng kép 11
1.3.4. Trộn tần cân bằng kép 2 lần 14
1.3.5. Trộn tần tích cực trên bán dẫn hiệu ứng trờng FET 16
1.3.5.1 Trộn tần FET kiểu cổng 18
1.3.5.2 Trộn tần FET kiểu máng 18
1.3.5.3 Trộn tần FET kiểu nguồn 18
1.3.5.4 Một số điểm cần lu ý khi thiết kế các bộ trộn tần tích cực trên FET 18
1.3.5.5 Các bộ trộn tần FET đơn 19
1.3.5.6 Các bộ trộn tần cân bằng đơn trên FET 21
1.3.5.7. Các bộ trộn tần cân bằng kép trên FET 23
1.3.5.8. Các bộ trộn tần trên FET có trở kháng 24
Chơng ii: Thiết kế bộ trộn tần cân bằng 27
2. 1. Thiết kế bộ trộn tần 3 GHz cho ra đa 37 27
2.1.1. Giới thiệu chung về đài ra đa 37 27
2.1.2. Tham số kỹ thuật chính của ra đa 37 27
2.1.3. Cơ sở thiết kế bộ trộn tần cho ra đa 37 27
2.2. Thiết kế, chế tạo bộ trộn tần cân bằng ở tần số 2.9 GHz 28

nhảy vọt phải nói đến thời điểm kể từ khi Edwin Armstrong phát minh ra máy
thu siêu ngoại sai. Armstrong cũng là ngời đầu tiên đa vào sử dụng bộ trộn tần
trên đèn điện tử nhằm đa tần số của tín hiệu đầu vào máy thu về tần số trung tần
(IF) và ở tần số này, tín hiệu đợc khuếch đại và tách sóng với độ chọn lọc tốt
nhất. Cho tới tận ngày nay, máy thu siêu ngoại sai, do cấu trúc tối u của mình,
vẫn đợc ứng dụng trong hầu hết các hệ thống thu vô tuyến.
Quá trình phát triển của các bộ trộn tần tín hiệu đợc bắt đầu từ khi chiến
tranh thế giới lần thứ II, khi ra đa quân sự xuất hiện và tỏ rõ vai trò của nó. Vào
thời điểm đầu của cuộc chiến tranh này, ngời ta sử dụng các bộ trộn tần điốt
đơn, tuy nhiên hệ số tạp của bộ trộn này tỏ ra rất kém, chỉ tới cuối những năm
1950, ngời ta đã có thể đạt đợc hệ số tạp của cả hệ thống là 7 dB. Còn ngày
nay, chúng ta đã có thể thiết kế, chế tạo đợc các bộ trộn tần đơn có hệ số tạp là
7 dB ở dải tần 200 GHz. Tuy nhiên, vấn đê độ nhạy và dải động của máy thu vẫn
phụ thuộc rất lớn vào các bộ trộn tần, đặc biệt là ở dải sóng cao tần và dải sóng
milimet. ở dải dới 100GHz, chúng ta sử dụng các bộ khuếch đại tạp thấp trên
cơ sở các bán dẫn GaAsFET để cải thiện hệ số tạp của hệ thống, song ở dải tần
số trên 100GHz, ta chỉ có thể sử dụng điốt nh một khuếch đại biến đổi tần số
tạp thấp mà thôi.

Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích cực
SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các bộ trộn tần

3
1.2. Cơ sở lý thuyết trộn tần tín hiệu.
Tiếp giáp đơn kim loại bán dẫn lần đầu tiên đợc Braun phát minh vào
năm 1874, trong phát minh này, ông mô tả trở kháng phi tuyến là 1 hàm của điện

0
, trong đó N
d
là mật độ cho. Trờng
điện khi đó đợc mô tả nh sau:
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích cực
SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các bộ trộn tần

4

()
[]
x
eN
xE
s
d










xx
eN
xV











=
2
0
5,0
(3)
Vùng chân không (năng lợng của các điện tử tự do)
e
s
e
m
e

Khoảng cách qua Khoảng cách qua

W
c1

e(-V) a) b) c)
Hình 1.2. Đồ thị năng lợng của barrier rào chắn Schottky nh 1 hàm của thiên
áp; a) Thiên áp 0; b) Thiên áp ngợc và c) Thiên áp thuận.
Điện dung của điốt cũng là 1 hàm của điện áp và có thể sử dụng mối quan
hệ sau đây để xác định:

2
1
)(2









=
d
sbi
eN
V


V
C
VC

(6)
Trong đó C
j0
là điện dung khi có thiên áp 0.

Đã có nhiều lý thuyết và các công trình nghiên cứu khoa học công bố về
mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện của điốt bán dẫn kim loại. Chúng ta sẽ
xem xét 1 mô hình do Bethe đa ra. Giả sử rằng vùng trống của lớp tiếp giáp là
nhỏ và các điện tử không bị va chạm khi đi ngang qua lớp tiếp giáp. Mô hình của
Bethe khi đó cho ta mối quân hêh giữa điện áp và dòng điện của điốt nh sau:

()













= 1




= 1
0
nkT
eV
epxIVI
(8)
Trong đó n là hệ số đồng nhất , n có giá trị từ 1,05 đến 1,4, hệ số này đôi
khi còn đợc gọi là hệ số lý tởng của đi ốt.
Có rất nhiều lý do để có thể giải thích trên thực tế tại sao các điốt lại
không tuân theo phơng trình của 1 điốt lý tởng, đó là các yếu tố sản xuất và
các yếu tố khác không có trong mô hình của 1 điốt đơn giản. Các yếu tố đó là:
Trở kháng nối tiếp, bề mặt không hoàn hảo, hiệu ứng biên và hiệu ứng đờng
hầm. Yếu tố quan trọng nhất trong các yếu tố này có ảnh hởng đến tham số
của bộ trộn là trở kháng nối tiếp.
Rất không may là các yêu cầu trong quá trình chế tạo điốt rào chắn
Schottky lại mâu thuẫn với các yêu cầu về trở kháng nối tiếp phải nhỏ, đây là 1
yêu cầu hết sức quan trọng và có ảnh hởng lớn tới tham số của bộ trộn
Hình 1.3 mô tả 1 bộ trộn tần điển hình. Bộ trộn này có thể làm việc ở 2
chế độ: Biến đổi tần lên (trộn lên) hoặc biến đổi tần xuống (trộn xuống). Tín
hiệu RF với tần số mang
s
và hàm điều chế M(t), cùng với tín hiệu của dao
động tại chỗ (LO hoặc bơm điện tích) là tín hiệu sin có tần số
p
. Trên cơ sở
lợng giác, chúng ta biết rằng tổng của 2 tín hiệu sẽ là tín hiệu có tần số hoặc là
tổng hoặc là tích các tần số.
7Hình 1.3. Mô hình bộ trộn tần lý tởng có cả 2 tính năng trộn lên và trộn xuống
Nh đã nói ở trên, thành phần tần số mong muốn thờng là tần số hiệu:

p
-
s
, song đôi khi ta lại muốn lấy tần số tổng :
p
+
s
, đây là tần số mong
muốn khi ta xây dựng các bộ biến đổi tần số lên (trộn tần lên).
Theo tính chất tuyến tính hoặc theo phần tử chuyển mạch sử dụng trong
mạch, các bộ trộn tần đợc chia ra làm nhiều loại khác nhau: Trộn tần đơn, trộn
tần cân bằng đơn, trộn tần cân bằng kép. Phụ thuộc vào lĩnh vực ứng dụng, các
đặc điểm chế tạo, mỗi một loại trộn tần có những u điểm và nhợc điểm khác
nhau. Trên hình 1.2a là sơ đồ đơn giản nhất của 1 bộ trộn tần: Sơ đồ gồm 1 điốt
và 1 mạch lọc. Trong sơ đồ này ta không thấy rõ ràng về phân cách các tín hiệu
nh RF, tín hiệu của LO và tín hiệu trung tần IF, song thực chất mạch lọc đã
thực hiện nhiệm vụ này đó là cách ly ở một mức cần thiếtt các tín hiệu kể trên.
Ngoài ra, về cấu trúc, trộn tần đơn có nhiều u điểm so với các loại bộ trộn khác
bởi tính đơn giản của nó. Các yêu cầu về tín hiệu của dao động tại chỗ cũng ở
mức thấp nhất do chỉ sử dụng 1 điốt và thiên áp 1 chiều cũng có thể dễ dàng sử
dụng để giảm thiểu các yêu cầu khác.
Tuy nhiên, sơ đồ này cũng có nhiều hạn chế: Độ nhạy kém, không khử đợc
8
1.3. Các loại bộ trộn tần phổ biến hiện nay.
Hiện nay, trên thực tế đang phổ biến rộng rãi các loại trộn tần sau: Trộn
tần đơn, trộn tần cân bằng đơn, trộn tần cân bằng, trộn tần cân bằng kép và trộn
tần kép 2 lần, ngoài ra, trong 1 số ứng dụng đặc biệt còn có các loại trộn tần tích
cự trên bán dẫn hiệu ứng trờng FET (Field Effect Transistors)
1.3.1. Trộn tần đơn
Do yêu cầu về độ rộng dải và dải động lớn ở các dải tần số trên 20 GHz,
ngày nay trộn tần đơn ít đợc sử dụng trong thực tế hơn so với thời điểm chiến
tranh thế giới lần thứ II.
Tuy nhiên, trộn tần đơn vẫn đợc sử dụng rộng rãi trong dải sóng mm.
Qúa trình thiết kế 1 bộ trộn tần cân bằng đơn hoàn toàn tơng tự nh khi
ta thiết kế 1 mạng 4 cực. Đối với bộ trộn tần cân bằng đơn, yêu cầu chính, hay
nói cách khác chức năng chính của mạng là 1 công cụ biến đổi tần số, còn phối
hợp trở kháng chỉ là chức năng thứ 2.
Tuy nhiên, trớc khi thiết kế mạng, trở kháng trong mạng do diode gây ra
phải đợc xác định trớc để làm cơ sở cho quá trình thiết kế mạng.
Hình 1.4 mô tả sơ đồ bộ trộn tần cân bằng đơn, đây là sơ đồ thờng đợc
ứng dụng nhiều trong thực tế. Đây là loại trộn tần đơn giản nhất do nó chỉ sử
dụng 1 diode. Trên hình 1.4 các cổng L, R và I về điện là hoàn toàn tơng tự
nhau, tuy nhiên có 1 điểm cần lu ý là giữa các cổng này có các bộ lọc nhằm
đảm bảo sự cách ly giữa các cổng này với nhau. Dải thông của các bộ lọc phải
đủ lớn nếu có yêu cầu cao về sự phân cách giữa các cổng.
Hình 1.4. Mô hình đơn giản của 1 bộ trộn tần cân bằng đơn
L: Tín hiệu dao động ngoại sai

tại B, -90
0
tại D và 0
0
tại C (nếu nó có cuộn dây giữa). Khi các
góc pha đó đợc duy trì, balun khi đó đợc coi là cân bằng tốt. Ngoài ra, tổn hao
chèn, tỉ số trở kháng đầu ra - đầu vào cũng là các tham số quan trọng của 1
balun. Hình 1.5. Mô hình bộ trộn tần cân bằng đơn có cấu tạo từ 2 bộ trộn đơn
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích cực
SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các bộ trộn tần

10
Các bộ trộn cân bằng đơn có độ phân cách tốt giữa các cổng L-I và L-R
nhờ sợ cân bằng của balun và phối hợp của đi ốt. Trên thực tế, balun không hoàn
toàn cân bằng cũng nh các điốt không hoàn toàn phối hợp, do đó cần thiết phải
có các bộ lọc tại các cổng R và I.
Dòng RF trên hình 1.4 đi từ catốt tới anốt của D2. Đi ốt đợc cấp thiên áp
ngợc có thể đợc coi nh 1 chuyển mạch có thể ở 2 trạng thái: Đóng hoặc mở.
Nếu nó là chuyển mạch đóng thì nó cho phép dòng điện đi theo cả 2 hớng. Nếu
dòng RF qua D2 nhỏ hơn nhiều so với dòng LO đặt thiên áp trên nó, D2 sẽ là
chuyển mạch đóng đối với dòng RF. Dòng điện của tín hiệu nhỏ RF sẽ chặn
phần lớn dòng của LO, dịch chuyển điểm làm việc trung bình của D2 ở mức điện
áp thấp hơn. Tơng tự nh vậy, dòng Rf đi qua D1 sẽ đợc cộng với dòng của

phân cách giữa các cổng tốt hơn so với bộ trộn đơn ở cùng 1 mức công suất RF
đầu vào do điện áp RF đợc phân tán trên 2 điốt so với 1 điốt trên bộ trộn tần
đơn.
Nếu hệ thống yêu cầu phải nén đợc hài IM, độ phân cách giữa các cổng
L-R, L-I cao trong suốt dải thông, nếu việc lắp thêm các bộ lọc vào mạch trộn
đơn giản, giá thành của các điốt không đắt lắm thì bộ trộn cân bằng đơn là lựa
chọn tốt hơn rất nhiều so với bộ trộn đơn.
1.3.3. Trộn tần cân bằng kép.
Trên hình 1.8 và 1.9 là 2 bộ trộn cân bằng kép đợc hình thành từ việc kết
hợp 2 bộ trộn tần cân bằng đơn theo dạng vòng và theo dạng hình sao. Về hiệu
quả, bộ trộn cân bằng kép tỏ ra tốt hơn so với bộ trộn tần cân bằng đơn do nó sử
dụng tới 2 balun. Độ phân cách giữa các cổng L-R, L-I trong các bộ trộn tần cân
bằng kép đạt đợc giá trị theo yêu cầu cũng nh trong bộ trọn tần cân bằng đơn,
ngoài ra balun cổng R làm cho điện áp của LO tại cổng R cân bằng với sai lệch
điện áp tại các điểm J
1
và J
2
trên hình 1.8.
Về lý tởng, các tín hiệu điện áp nhỏ do Lo tạo ra sẽ bằng 0 do có dây dất
ảo, tuy nhiên, trên thực tế, cân bằng tron balun và phối hợp của các điốt không
hoàn toàn lý tởng nh ta mong muốn. Các tín hiệu điện áp nhỏ khác của LO
xuất hiện tại cổng I chính là tổng các tín hiệu điện áp tại các điểm J
1
và J
2
.
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích cực
SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các bộ trộn tần


Hình 1.9. Bộ trộn cân bằng kép hình sao (B) đợc tạo ra từ (B) do kết hợp 2 bộ
trộn cân bằng đơn trên hình 6(A).
Về lý thuyết, các bộ trộn tần cân bằng kép chỉ tạo ra 1/4 các hài IM, các
hài này chứa các hài lẻ f
R
và f
L
, các hài IM khác sẽ bị khử hết, mức độ khử các
hài IM này phụ thuộc vào độ cân bằng của balun và sự phối hợp của đi ốt.
Mức công suất của LO trong các bộ trộn tần cân bằng kép luôn cao hơn 3
dB so với các bộ trộn tần cân bằng đơn do các bộ trộn tần cân bằng kép sử dụng
số lợng điốt nhiều gấp 2 lần so với các bộ trộn tần cân đơn. Điểm nén 1-dB của
các bộ trộn tần cân bằng kép luôn cao hơn so với điểm nén 1-dB của các bộ trộn
tần cân bằng đơn, dẫn đến dải động và hệ số khử các hài IM của các bộ trộn tần
cân bằng kép luôn cao hơn so với các bộ trộn tần cân bằng đơn.
Các bộ trộn tần cân bằng dạng vòng sử dụng công nghệ điện môi mềm
(PTFE) (ngợc với nó là công nghệ film mỏng) đang ngày càng trở nên ứng
dụng rộng rãi hơn so với dạng các bộ trộn tần hình sao sử dụng công nghệ đó, do
công nghệ điện môi mềm là sử dụng vòng đi ốt, trong vòng này có 4 điốt rào
chắn Schottky đợc sắp xếp theo 1 vòng, vòng điốt này có 4 chân, mỗi chân
đợc gắn với điểm nối giữa 2 đi ốt. Còn các bộ trộn tần ccan bằng kép hình sao
sử dụng các vòng điốt có 2 cầu, song chỉ sử dụng 1/2 số điốt trong các cầu này,
đây rõ ràng là điểm kém hiệu quả so với các bộ trộn tần dạng vòng. Các vòng
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích cực
SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các bộ trộn tần

bằng 3 lần) đợc mô tả trên hình 1.10.

Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích cực
SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các bộ trộn tần

15

Hình 1.10. Các bộ trộn tần cân bằng kép 2 lần đợc hình thành từ 2 bộ trộn tần
cân bằng kiểu vòng (A) và 2 bộ trộn tần cân bằng hình sao (B). (A) và (B) là 2 sơ
đồ tơng đơng nhau.
Trộn tần cân bằng kép 2 lần là loại trộn tần có cổng I cân bằng, bộ trộn
này không đòi hỏi dòng phản hồi xuống đất qua vỏ, điều này làm giảm hiệu ứng
tổn hao qua vỏ.
Một cách tổng quát, bộ trộn cân bằng kép 2 lần có các tham số tốt hơn hẳn
các bộ trộn trớc đó vì cả 3 cổng của nó là cổng I, cổng R và cổng L đều đợc
cân bằng nh trên hình 1.10.
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích cực
SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các bộ trộn tần

16
Do các bộ trộn tần cân bằng kép 2 lần có số lợng điốt gấp đôi so với các
bộ trộn tần cân bằng kép, vì vậy chúng cũng đòi hỏi công suất của LO nhiều hơn

1.3.5. Trộn tần tích cực trên bán dẫn hiệu ứng trờng FET.
FET đợc sử dụng rộng rãi trong các bộ trộn tần MMIC (Monolithic
Microwave Intergrated Circuits), nh nhiều mạch cao tần khác đợc đúc kín dựa
trên cấu trúc của MESFET. Ngày nay, nhiều công nghệ hiện đại đợc ứng dụng
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích cực
SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các bộ trộn tần

17
cho phép chúng ta chế tạo đợc các bộ trộn tần dạng FET trên cùng 1 chíp tích
hợp với các khối, hệ thống cao tần khác nh các bộ khuếch đại cao tần, các bộ
dao động và các bộ chuyển mạch.

D
-
Vg
S
CgdRg
G
HI
Cds
Rs
+
Cgs

Hình 1.11. Các phần tử phi tuyến đặc trng trong các bộ trồn tần tích cực FET
Trộn tần tích cực FET cho phép ta đạt đợc hệ số khuếch đại biến đổi theo

mô tả các điểm cấp thiên áp và các đờng đặc tuyến I-V đối với mỗi kiểu loại
trộn tần cổng, máng và nguồn.
1.3.5.1 Trộn tần FET kiểu cổng
Tín hiệu của LO đợc đa vào chân cổng của FET và độ hỗ dẫn là tác
nhân gây ra quá trình trộn tần tín hiệu. Cổng đợc cấp 1 thiên áp rất nhỏ, còn
máng đợc cấp thiên áp V
dd
sao cho có đặc tuyến trộn tốt nhất. Trong các điều
kiện nh này, giá trị của các thành phần phi tuyến khác trong sơ đồ hầu nh
không đổi.
1.3.5.2 Trộn tần FET kiểu máng
Độ phi tuyến tại điểm uốn của các đờng cong I-V đợc ứng dụng cho
quá trình trộn tần. Ngoài ra, 1 thiên áp tối u đợc cấp trên máng nguồn là khi
V
ds
=V
knee
. Tín hiệu Lo trong kiểu bộ trộn này đợc đa vào chân máng và tác
nhân gây ra quá trình trộn tần tín hiệu chính là điện kháng giữa các cực máng
nguồn.
1.3.5.3 Trộn tần FET kiểu nguồn
Trong dạng bộ trộn tần này, FET đợc sử dụng dới dạng máng chung.
FET đợc cấp thiên áp ở điểm giữa của đặc tuyến I-V, còn tín hiệu của LO đợc
đa và cực nguồn để điều chế cả V
gs
lẫn V
ds
. Theo đánh giá các kết quả phân
tích, kiểu trộn này là kiểu trộn phức tạp nhất so với các kiểu trộn khác do các
phần tử phi tuyến khác biến đổi theo thời gian.

ds
(t) giữ nguyên giá trị
1 chiều của nó. Điều kiện này đạt đợc khi ta ngắn mạch cực máng tại tất cả các
hài của LO. Sau đó dòng cực máng có thể có giá trị cực đại không thể gây ra sự
thay đổi của điện áp cổng máng. Điện áp RF qua điện dung giữa cổng máng
khi đó là nhỏ nhất do đó dòng phản hồi cũng là nhỏ nhất. Ngoài ra, cực cửa cũng
nên ngắn mạch tại tần số IF để tránh sự mất ổn định.
1.3.5.5 Các bộ trộn tần FET đơn
Hình 1.13 mô tả các khối chính của 1 bộ trộn tần FET đơn. Bộ trộn này
làm việc nh 1 bộ trộn cổng. FET đợc cấp 1 thiên áp rất nhỏ còn LO đợc đa
vào cực cổng để điều chế phần tử hỗ dẫn giữa giá trị 0 và giá trị cực đại. Để
chắc chứan rằng hỗ dẫn thay đổi giữa 2 giá trị này, cực máng phải đợc ngắn
mạch đối với LO và tất cả các hài của nó. Tín hiệu RF đợc đơa tới cực cổng để
thay đổi độ hỗ dẫn theo thời gian. Cũng giống nh trong các bộ trộn tần đơn
trên đi ốt, bộ trộn này cũng yêu cầu phải có các bộ lọc diplexer tại các đầu vào
RF và LO nhằm cách ly các cổng này với nhau. Tín hiệu IF đợc lấy ra từ cực
máng. Một mạch ngắn mạch về IF đợc đặt tại cực cổng nhằm tránh cho FET bị
ảnh hởng của bất kỳ một tạp nhiễu IF nào làm cho FET bị mất ổn định trong
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích cực
SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các bộ trộn tần

20
quá trình làm việc. Các mạch phối hợp trở kháng đợc sử dụng giữa các cổng
LO/RF, IF và phần tử tích cực. Trở kháng đầu vào và đầu ra của FET là một
hàm của công suất LO, nh 1 điều kiện thiên áp tốt. Chúng có thể đợc sử dụng
nh 1 bộ mô phỏng phi tuyến. Sơ đồ cấu trúc điển hình của các mạch đầu cuối và

FET kia đợc cấp thiên áp ở vùng tuyến tính. Để quá trình trộn tần đợc hiệu
quả, FET ở vị trí thấp hơn đợc cấp thiên áp ở vùng tuyến tính để nó có thể làm
việc nh 1 bộ trộn dạng máng, còn FET ở trên đợc cấp thiên áp trên vùng bão
hoà để làm việc nh 1 bộ trộn kiểu nguồn. Tín hiệu LO đợc đa vào FET ở vị
trí bên trên để tạo ra các tín hiệu thay đổi theo thời gian G
m
và G
ds
ở FET thấp
hơn. Quá trình trộn tần số đợc thực hiện ở FET bên dới, cực cổng của nó đợc
cấp tín hiệu của RF, còn tín hiệu IF đợc lấy ra từ cực máng. Bằng việc kết hợp 2
LO/RF
diplexer
Mạch
ngắn
mạch LO
Mạch
phối hợp
LO/RF
Mạch
ngắn
mạch IF
Mạch
phối hợp
IF
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích cực
SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các bộ trộn tần
50 Ohm Hình 1.15. Bộ trộn cân bằng đơn trên FET sử dụng các bộ gép lai Hybrid
Mạch
phối hợp
LO/RF
Mạch
phối hợp
IF
Mạch
phối hợp
LO/RF

90
o
or 180
o

Hybrid

180
o

Hybrid
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích cực
SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các bộ trộn tần

RF
Hình 1.17. Bộ trộn cân bằng đơn trên FET có cực cổng mở rộng LO Balun IF Balun

IF Balun
Đề tài: ĐTĐL- 2005/28G Nghiên cứu thiết kế chế tạo mạch tích hợp thụ động và tích cực
SCT sử dụng phần mềm thiết kế mạch SCT và công nghệ gia công mạch dải.
Báo cáo khoa học: Nghiên cứu thiết kế, chế tạo các bộ trộn tần

23
1.3.5.7. Các bộ trộn tần cân bằng kép trên FET
LO
RF
IF
24
của LO tơng đơng. Ngoài ra, các cổng cách ly của FET có 2 cực cổng luôn
làm tăng thêm độ cách ly giữa các cổng LO và RF.
Kết hợp 2 bộ trộn 1 cực cổng trên hình 1.17 cho ta bộ trộn tần cân bằng
trên hình 1.19. Kiểu bộ trộn này đợc gọi là kiểu trộn tế bào BJT Gilbert, đợc
sử dụng nh 1 bộ trộn tích cực ở dải tần thấp nhờ những tham số rất tốt của nó.
1.3.5.8. Các bộ trộn tần trên FET có trở kháng
Nh ta đã biết, sử dụng các phần tử phi tuyến để trộn tần thờng xuất hiện
các hài không mong muốn. Nếu ta thay thế chúng bằng các phần tử mạch đợc
điều khiển bằng điện áp hay dòng điện mà có hàm truyền đạt thay đổi tuyến
tính, ta có thể thiết kế đợc 1 loại trộn tần mà không có các hài nhiễu. Bộ trộn
này đợc gọi là bộ trộn trên FET có trở kháng và đợc nhà vật lý Maas giới thiệu
lần đầu tiên.
S
DG
CgdRg
-
Rs
+
Cgs
Vg
Rd
Gd(Vg)

Hình 1.20. Sơ đồ mạch tơng đơng của FET có trở kháng
Hình 1.20 mô tả sơ đồ mạch tơng đơng của FET có mức thiên áp thấp ở cực