Analysis of diode mixers using the method of node potentials in generalized matrix form in the frequency domain. Part 2. Isolation between ports, miscondition effect, noise level

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A method for theoretical analysis of “input-output” and “local oscillator-output” decouplings of three types of diode frequency converters is presented: balanced, double balanced, triple balanced. For two operating modes of the local oscillator – “non-intensive” and “intensive” – the dependences of the “input-output” decoupling of the balanced mixer on the load conductivity and on the amplitude of the local oscillator voltage were obtained. Theoretical analysis and modeling were carried out. It is shown that the error between the calculated results and the simulation results does not exceed 3 dB. Expressions are obtained for errors introduced by the technological spread of diode parameters, which make it possible to estimate the maximum achievable values of the mixer characteristics (transmission coefficient and port isolation). A method for analyzing the noise properties of mixers is presented, the output noise spectra are calculated for each of the circuit elements (input resistance, diodes and output resistance), and analytical expressions for noise coefficients are obtained. Theoretical noise figure estimates are confirmed by simulation results with an accuracy of 1 dB.

Full Text

Restricted Access

About the authors

A. S. Korotkov

Peter the Great St-Petersburg Polytechnic University

Email: golovan_oa@spbstu.ru
Russian Federation, St-Petersburgh

O. A. Golovan

Peter the Great St-Petersburg Polytechnic University

Author for correspondence.
Email: golovan_oa@spbstu.ru
Russian Federation, St-Petersburgh

References

  1. Korotkov A.S., Golovan O.A. // Radioelectronics and Communications Systems. 2022. V. 65. № 2. P. 81.
  2. Henderson B. Microwave Mixer Technology and Applications. N. Y.: Artech House, 2013.
  3. Аверина Л.И., Бобрешов А.М., Шапошникова Ж.В. // Вестн. Воронеж. гос. ун-та. Серия: Физика. Математика. 2011. № 1. С. 5.
  4. Korotkov A., Golovan O. // 2021 Int. Symp. Signals, Circuits and Systems. Iasi. 15–16 Jul. 2021.N.Y.: IEEE, 2021. P. 9497452. https://doi.org/10.1109/ISSCS52333.2021.9497452
  5. Roychowdhury J., Long D., Feldmann P. // IEEE J. Solid-State Circuits. 1998. V. 33. № 3. P. 324.
  6. Darabi H., Abidi A.A. // IEEE J. Solid-State Circuits. 2015. V. 35. № 1. P. 15.
  7. Nitsch J.B., Solovyeva E.B., Korovkin N.V., Scheibe H.-J. // IEEE Trans. 2008. V. EC-50. № 4. P. 887.
  8. Головань О.А., Коротков А.С. // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). 2022. № 3. С. 190.
  9. Vitee N., Ramiah H., Mak P.-I., Yin J., Martins R.P. // IEEE Trans. 2020. V. VLSI-28. № 3. P. 700.
  10. Mollaalipour M., Miar-Naimi H. // IEEE Trans.2016. V. VLSI-24. №6. P. 2275.
  11. Jiang J., Holburn D.M. // Proc. Europ. Conf. on Circuit Theory and Design. Antalya, 23–27 Aug. 2009. N.Y.: IEEE, 2009. P. 675.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Equivalent (a) and modified (b) circuits of a balanced mixer for analyzing the input-output decoupling: circuit nodes 1…6 are numbered in accordance with the numbering of the rows and columns of the mixer Y-matrix.

Download (105KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Equivalent circuit of a balanced mixer for analyzing the “heterodyne-output” decoupling: circuit nodes 1…4 are numbered in accordance with the numbering of the rows and columns of the mixer Y-matrix.

Download (56KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Equivalent noise circuit of a balanced mixer, transformed to a symmetrical form.

Download (64KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Equivalent circuit for analyzing the noise properties of the resistance RS: circuit nodes 1…3 are numbered in accordance with the numbering of the rows and columns of the mixer Y-matrix.

Download (51KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Equivalent circuit for analyzing the noise properties of a diode: circuit nodes 1…2 are numbered in accordance with the numbering of the rows and columns of the Y-matrix.

Download (58KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Equivalent circuit for analyzing the noise properties of the RL resistance: circuit nodes 1…3 are numbered in accordance with the numbering of the rows and columns of the mixer Y-matrix.

Download (49KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Dependence of the input-output decoupling of the balanced mixer circuit on the load conductivity (a) and on the local oscillator voltage amplitude (b) for the “intensive” (1, 2) and “non-intensive” (3, 4) local oscillator operating modes: 1, 4 calculation, 2, 3 modeling.

Download (141KB)
Indexing metadata

Note

Первая часть статьи “Анализ диодных смесителей методом узловых потенциалов в обобщенном матричном виде в частотной области. Часть 1. Коэффициент передачи” опубликована на русском языке в журнале “Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника” и на английском языке в “Radioelectronics and Communications Systems” (2022. Т. 65. № 2).


Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».