Данные тригонометрические выражения позволяют выделять промежуточную частоту только от одного из каналов (выше или ниже частоты гетеродина). Однако для реализации такого преобразователя частоты потребуется две кольцевых схемы смесителей (транзисторных или диодных). Кроме того, на входы гетеродина сигнал требуется подавать со сдвигом по фазе на 45°. То есть гетеродин должен обеспечивать сигналы sin(wt) и cos(wt) одновременно.
Этот сдвиг фаз можно обеспечить при помощи фазовращателя, выполненного на LC элемента, но в настоящее время чаще применяется поворот фазы при помощи элементов цифровой техники. Учитывая, что на смеситель выгодно подавать прямоугольное напряжение, сдвиг фаз может быть обеспечен подачей напряжения гетеродина на вход счетных триггеров в противофазе. Тогда один триггер будет переключаться по нарастающему фронту входного сигнала, а другой - по спадающему. Упрощенная схема генератора прямоугольных колебаний, сдвинутых друг относительно друга на 90°, приведена на рисунке 1.
Рисунок 1 Схема формирования выходных сигналов, сдвинутых по фазе на 45°
В этой схеме напряжение гетеродина поступает на входы синхронизации триггеров в противофазе. Поэтому сигналы на выходе этих триггеров будут задержаны друг относительно друга на время, равное половине периода входного колебания. Учитывая, что на триггерах собраны схемы делителей частоты на два, выходные колебания будут сдвинуты на четверть периода друг относительно друга. Сдвиг периодического на четверть периода соответствует фазовому сдвигу на 90°.
Временные диаграммы входного сигнала гетеродина и сигналов, вырабатывающихся на выходе триггеров D1 и D2, соответствующие схеме, изображенной на рисунке 4, приведены на рисунке 2.
Рисунок 2 Временные диаграммы входного сигнала гетеродина
и сдвинутых по фазе на 45° выходных сигналов
Как видно из данного рисунка, на выходе схемы из входного сигнала гетеродина формируется два сигнала со сдвигом по фазе на 45°.
Микросхемы смесителей, реализованные по описанному принципу, выпускаются рядом фирм. В качестве примера можно привести такие микросхемы, как RF2713 RF2483 фирмы RF Micro Devices, ADL5385 фирмы Analog Devices, JCIQ-176D фирмы Mini-Circuits. В качестве примера на рисунке 3 приведена структурная схема микросхемы ADL5385 фирмы Analog Devices.
Рисунок 3 Схема квадратурного смесителя ADL5385
Следующим шагом является поворот входного сигнала на 90°. Это обычно выполняется при помощи LC схемы. Конечно такой поворот фазы осуществляется только в определенном, достаточно узком диапазоне частот, тем не менее, расчет подобных устройств подробно описан в ряде источников [1]. Учитывая, что диапазон принимаемых частот в системах мобильной радиосвязи достаточно узок, схема фазовращателя, обеспечивающего точность поворота фазы в заданном диапазоне порядка 1°, может быть достаточно простой. Подавление зеркального канала при этом может достигать значения 40 дБ. Пример принципиальной схемы подобной схемы делителя мощности со сдвигом фаз выходных сигналов на 90° приведен на рисунке 4.
Рисунок 4 Принципиальная схема делителя мощности со сдвигом фаз выходных сигналов на 90°
Рисунок 5 Принципиальная схема смесителя с подавлением зеркального канала, собранного на микросхеме ADL5385