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Mischer (Elektronik)

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Mischer (englischmixer) werden in derKommunikationstechnik zurFrequenzumsetzung (englischfrequency conversion) vonelektrischen Signalen verwendet. Sie bestehen auselektronischen Bauelementen wieDioden undTransistoren. Im Rahmen derdigitalen Signalverarbeitung kann man Mischer auch durchSoftware in einemSignalprozessor nachbilden.

Davon zu unterscheiden ist die additive Zusammenführung verschiedener Signalquellen in einemMischpult – bei diesem ist eine Frequenzumsetzung, außer bei Sondereffekten, im Regelfall unerwünscht.

Prinzip eines idealen multiplikativen Mischers mit nur zwei Ausgangsfrequenzen

Allgemeines

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Mit Hilfe von Mischern kann ein bestimmtes Frequenzband mit definierterBandbreite in ein höheres oder niedrigeres Frequenzband umgesetzt werden. Für diese Frequenzumsetzung ist neben der Mischstufe einLokaloszillator nötig, dessen Frequenz dieMittenfrequenz bei der Mischung bestimmt. Diese Frequenzumsetzung wird beispielsweise bei mehrstufigenFunkgeräten verwendet, um einmoduliertes Signal von einem Frequenzbereich, demZwischenfrequenzbereich, in den eigentlichen zur Funkausstrahlung vorgesehenen höherfrequenten Bereich umzusetzen. Bei mehrstufigenFunkempfängern, diese werden auch alsÜberlagerungsempfänger bezeichnet, erfolgt die Umsetzung mittels Mischstufe in umgekehrter Richtung in einen niederfrequenten Zwischenfrequenzbereich und anschließenderDemodulation zur Gewinnung des übertragenenNutzsignals.

Der Grund für die Verwendung von einer oder mehreren Mischstufen inFunkgeräten ist die damit erzielbare höhereTrennschärfe, im Vergleich zuGeradeausempfängern ohne Mischstufe. Weiters ist es technisch nicht möglich, Empfangsgeräte mit hoher Trennschärfe in Frequenzbereichen von einigenGHz aufwärts zu realisieren, ohne dazu Mischstufen und die Verfahren mit mehrstufigen Frequenzumsetzungen zu verwenden. Ein Beispiel einer solchen Mischstufe, welche sich im Regelfall außerhalb des eigentlichen Empfangsgerätes befindet, sind dierauscharmen Signalumsetzer (LNB), welche direkt im Brennpunkt derParabolantennen für denSatellitenempfang angebracht sind. Diese Mischstufe setzt das Empfangssignal in einen deutlich niedrigeren Zwischenfrequenzbereich um, welches mittelsKoaxialkabel zu den Empfangsgeräten geleitet wird.

Weitere Anwendung von Mischstufen ist die Umsetzung von Frequenzbändern beiRelaisstationen, wie sie z. B.Rundfunksatelliten darstellen. Dabei wird das Empfangsfrequenzband, welches von derBodenstation zum Satelliten übertragen wird, (derUplink) in einer Mischstufe im Satelliten in einen anderen Frequenzbereich umgesetzt und dann vom Satelliten alsDownlink ausgestrahlt.

Mischstufen und derenSperrschicht-Feldeffekttransistoren mit Arbeitsbereichen bis zu einigen 100 GHz werden u. a. ausHalbleitermaterialien mit einer hohenElektronenmobilität wieGalliumarsenid hergestellt.

Die Abgrenzung zurModulation ist dadurch bestimmt, dass dort ein niederfrequentes Nutzsignal dieAmplitude und/oder diePhasenlage einer höherfrequentenTrägerschwingung beeinflusst. Bei der Mischung dagegen wird ein bestimmter Frequenzbereich in der Lage seiner Mittenfrequenz geändert, idealerweise ohne dabei eine Veränderung der Signalanteile in diesem Frequenzband durchzuführen.^[1]

Prinzip eines Mischers

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Ausgangsspektrum eines Mischers mit quadratischerKennlinie. Die Eingangsfrequenzen sind 34 kHz und 653 kHz.

Ausgangsspektrum einesRöhrenmischers mit anderer Kennlinie. Die Eingangsfrequenzen sind wieder 34 kHz und 653 kHz.

Ein Mischer verarbeitet zwei Eingangssignale:

Das „Eingangssignal“ mit der Frequenz f_e. Dieses Signal ist derInformationsträger, es enthält die Nutzinformation in Form einer Modulation.
Das Oszillatorsignal mit der Frequenz f_LO. Dieser Oszillator erzeugt je nach Anwendungsfall ein Sinus- oderRechtecksignal.

Der Mischer produziert daraus ein Ausgangssignal, das stets mehrere Frequenzen enthält. Zwei Anteile, die beiden „Seitenbänder“, sind erwünscht. Sie enthalten die Modulation des umzusetzenden Signals, haben aber andere Frequenzen. Im Regelfall wird nur eines der Seitenbänder durch einenBandpass zu den nachfolgenden Verstärkerstufen durchgelassen. Je nach Qualität erzeugt der Mischer aber auch andere Frequenzanteile unterschiedlicherAmplitude, die als unerwünschte Mischprodukte bezeichnet und ebenfalls unterdrückt werden müssen.

Im oberen Bild ist dasFrequenzspektrum eines qualitativ hochwertigen Gegentaktmischers aus zweiFeldeffekttransistoren gezeigt. Beide Eingangsfrequenzenf_e = 34 kHz undf_LO = 653 kHz gelangen wegen derSymmetrie der Schaltungnicht zum Ausgang. Dort kann man nur messen:

die beiden Seitenbänder (erwünscht) mit den Frequenzen
- f_LO +f_e = 687 kHz bzw.
- f_LO −f_e = 619 kHz
dieHarmonischen, also die doppelten Frequenzen, von Eingangs- und Oszillatorsignal (unerwünscht).

Bei einem idealenmultiplizierenden Mischer wärennur die beiden Seitenbänder vorhanden.

Das untere Bild zeigt das Spektrum, das eineElektronenröhre als Mischer aus den gleichen Eingangssignalen auf Grund ihrer anders gekrümmtenKennlinie erzeugt. Die beiden stärksten, unerwünschten Anteile sind die Eingangsfrequenzenf_e undf_LO. Neben deren Harmonischen werden bei diesem Mischertyp durch den hohenKlirrfaktor von Elektronenröhren weitere unerwünschte Mischprodukte erzeugt, die zum Teil recht nahe bei den gewünschten Seitenbändern liegen und durch erhöhten Filteraufwand unterdrückt werden müssen.

Funktionsprinzip

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Bei Mischstufen wird zwischen additiven Mischern und dem großen Bereich der verschiedenartig realisierten multiplikativen Mischer unterschieden. Da die multiplikativen Mischstufen die übliche Realisierungsvariante darstellen, wird unter einer Mischstufe im Regelfall die multiplikative Variante verstanden.

Zur Unterscheidung werden folgende Begriffe und Abkürzungen verwendet:

dieZwischenfrequenz (ZF oderenglischintermediate frequency,IF-Frequency) mit demFormelzeichen f_ZF ist die niedrigere Trägerfrequenz.
dieHochfrequenz (HF oder englischradio frequency,RF-Frequency) mit dem Formelzeichenf_HF ist die höhere Trägerfrequenz.
DieLokaloszillatorfrequenz (LO-Frequenz oder englischlocal oszillator frequency) mit dem Formelzeichen f_LO entspricht dem Frequenzversatz der Umsetzung.

Die Signale werden dementsprechend als ZF-, HF- und LO-Signale (s_ZF,s_HF unds_LO) bezeichnet. Statt der Frequenz f ist je nach Zusammenhang auch die Schreibweise mit derKreisfrequenz $\omega$ üblich.

Additive Mischung

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Prinzipschaltbild eines additiven Mischers

Bei der additiven Mischung wird die Zwischenfrequenz zur Lokaloszillatorfrequenz addiert und danach an einem Bauteil mitnichtlinearer Kennlinie verzerrt. Durch die nichtlineare Verzerrung entstehen aus der Summe der beiden Einzelfrequenzen viele Mischfrequenzen, die durch einen nachgeschaltetenBandpassfilter geeignet gefiltert werden.

Als nichtlineares Bauelement in additiven Mischstufen könnenDioden mitexponentieller Kennlinie eingesetzt werden. Die Anzahl der unerwünschten Frequenzen lässt sich minimieren, wenn stattdessen ein Bauelement mit quadratischer Kennlinie eingesetzt wird, beispielsweise einFeldeffekttransistor (FET). Zur Einstellung desArbeitspunkts dieses Bauelements ist in der Abbildung der Addierstufe auch der zeitlich konstante SummandU₀ vorgesehen. Weil die additive Mischung in der Gesamtfunktion und im Gegensatz zur multiplikativen Mischung ein nichtlineares Übertragungsverhalten aufweist, treten bei der additiven Mischung vonmodulierten SignalenIntermodulationsverzerrungen auf.

Die Ursache der Frequenzvielfalt lässt sich mathematisch erklären: Das Eingangssignal sei die Summe zweier Frequenzen

x=\sin(\alpha )+\sin(\beta )

Der Zusammenhang zwischen der Ausgangsspannung y und der Eingangsspannung x eines Verstärkers und mancher anderer Bauelemente wie Dioden lässt sich mit einerTaylorreihe annähern:

y=a\cdot x+b\cdot x^{2}+c\cdot x^{3}+d\cdot x^{4}+\cdots

Dabei bedeuteta den Verstärkungs- oderDämpfungsfaktor.

Bei einem Bauelement mitlinearer Kennlinie giltb = c = d = 0, darum werdenkeine Mischfrequenzen erzeugt:

y=a\cdot (\sin \alpha +\sin \beta )

Bei einem FET giltb ≠ 0 undc = d = 0, die Potenzreihe wird etwas länger:

y=a\cdot (\sin \alpha +\sin \beta )+b\cdot (\sin \alpha +\sin \beta )^{2}

Diebinomische Formel liefert den Term „doppeltes Produkt“, der die Mischung verursacht (alle anderen interessieren hier nicht):

{\begin{aligned}y_{2}&=2b\cdot \sin \alpha \cdot \sin \beta \\&=b\cdot \cos(\alpha -\beta )-b\cdot \cos(\alpha +\beta )\end{aligned}}

Die Ausgangsspannung

y_{2}

ist also die Überlagerung von Summen- und Differenzfrequenz. Diese werden durch einenBandpass separiert.

Bei „krummen“ Kennlinien (Röhrenmischer) ist auchc ≠ 0, deshalb kommt ein weitererTerm dazu:

y_{\text{krumm}}=c\cdot (\sin \alpha +\sin \beta )^{3}

Dieser ist etwas mühsam auszuwerten und liefert Kombinationsfrequenzen, die üblicherweise unerwünscht sind und alsIntermodulation bezeichnet werden.

Multiplikative Mischung

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Das Funktionsprinzip eines multiplikativen Mischers wie derGilbertzelle oderRingmischer basiert darauf, dass zwei Eingangssignale miteinander multipliziert werden. Mathematischer Hintergrund sind dieAdditionstheoreme der Trigonometrie:

a_{1}\cos {\left({\omega }_{\mathrm {e} }t+{\varphi }_{\mathrm {e} }\right)}\cdot 2a_{2}\cos {\left({\omega }_{\mathrm {LO} }t\right)}=a_{1}a_{2}\left[\cos {\left(\left({\omega }_{\mathrm {e} }+{\omega }_{\mathrm {LO} }\right)t+{\varphi }_{\mathrm {e} }\right)}+\cos {\left(\left({\omega }_{\mathrm {e} }-{\omega }_{\mathrm {LO} }\right)t+{\varphi }_{\mathrm {e} }\right)}\right]

mit

{\omega }_{\mathrm {LO} }:=2\pi f_{\mathrm {LO} }\

Das Ergebnis ist eine Summe und Differenz der beiden Frequenzen, die sich durch einen nachgeschaltetenBandpassfilter trennen lassen. Die multiplikative Mischung ist im Idealfall linear. Es treten im Gegensatz zur additiven Mischung mit nachfolgendem nichtlinearen Glied keine Intermodulationsprodukte auf. Bei realen Mischstufen lassen sich nichtlineare Verzerrungen nicht vermeiden, da beispielsweise Sättigungseffekte oder Asymmetrien bei elektronischen Schaltern auftreten.

Eingangssignale und Mischprodukt
Erste Frequenz mit 1404 kHz
Zweite Frequenz mit 1859 kHz
Produkt der Mischstufe

In der obigen Darstellung sind zwei einzelne Frequenzen mitf₁ = 1404 kHz undf₂ = 1859 kHz im Zeitverlauf dargestellt. Beispielsweise kann bei einem Funkempfängerf₁ die von einemLokaloszillator erzeugte Schwingung sein,f₂ die von einer Funkausstrahlung empfangeneTrägerfrequenz. Daneben ist das daraus gebildete Produkt der beiden Frequenzen abgebildet. Deutlich erkennbar ist die tiefe Frequenzkomponenentef₂ −f₁ mit 455 kHz und überlagert die oberen Frequenzkomponentef₂ +f₁ mit 3263 kHz. Die tiefe Frequenzkomponenentef₂ −f₁ mit 455 kHz wird dann in einemÜberlagerungsempfänger durch den nachfolgenden ZF-Filter von der höheren Frequenzkomponente getrennt und stellt mit 455 kHz eine beispielsweise bei Kurzwellenempfängern üblicheZwischenfrequenz dar.

Die multiplikative Mischung wird besonders einfach, wenn für die lokale Oszillatorfrequenz ${\omega }_{\mathrm {LO} }$ eineRechteckschwingung verwendet wird, da sich in diesem Fall die Multiplikation auf die Werte0 und1, oder alternativ als bipolares Signal mit−1 und+1, reduzieren lässt. Diese Mischer können durch Schalter wie beispielsweiseDioden oder mit verschiedenen Typen vonTransistoren realisiert werden, wie in den folgenden Kapiteln dargestellt.

Ringmodulator

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Schaltbild eines symmetrischen Diodenmischers, auch alsRingmischer bezeichnet

Symmetrische Dioden-Mischer zeichnen sich durch Rauscharmut und geringe Intermodulation aus, sie können – bei ausreichend hoher Leistung des lokalen Oszillators – auch deutlich höhere Eingangsspannungen als andere Mischer verarbeiten. Die beiden Eingangsfrequenzenf₁ undf₂ erscheinen nicht im Ausgangssignal, was die anschließende Filterung erleichtert. Ringmodulatoren werden meist bei höheren Frequenzen eingesetzt, da dann die beiden Transformatoren klein sind. FET-Mischer, die anstelle von DiodenFeldeffekttransistoren als gesteuerte Schalter verwenden, übertreffen im Großsignalverhalten die Daten von Diodenmischern trotz verminderter Leistungsaufnahme.

Ringmodulatoren werden auch inMusikinstrumenten und zur Sprachverzerrung (Vocoder) eingesetzt.

Gilbertzelle

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Die Gilbertzelle stellt einen multiplikativen Mischer dar, der sich aufgrund der Struktur und dem Fehlen von induktiven Bauelementen besonders einfach inintegrierten Schaltungen realisieren lässt. Die Gilbertzelle wird des Weiteren in spannungsgesteuerten Verstärkern eingesetzt.

DerSO42P war einer der frühen Integrierten Schaltkreise mit einer symmetrischen Mischstufe. Die in ihm enthaltene Gilbertzelle kann prinzipiell Signale bis zu Gleichspannungen herunter verarbeiten. Weitere ähnliche Schaltkreise sind z. B. derNE612, der zusätzlich einen Oszillator enthält, oder diverse AM-Empfänger-IC, die auch alle weiteren Funktionalitäten (z. B. geregelter ZF-Verstärker) enthalten.

Wird die Gilbertzelle in allen Eingängen übersteuert, entspricht sein Verhalten demExklusiv-Oder-Gatter der Digitaltechnik, das erheblich einfacher aufgebaut ist und mit Rechtecksignalen betrieben werden muss. Speist man einen Eingang mit 5 MHz und den anderen mit 4,9 MHz, enthält das sehr komplexe Ausgangssignal auch die Differenzfrequenz 0,1 MHz. Ein Tiefpassfilter kann die anderen, unerwünschten Komponenten beseitigen.

Gilbertzellen sind bis zu Signalspannungen von 25 mV brauchbar,^[2] wogegen Ringmischer und FET-Schalter erst bei Eingangsspannungen über 1 V übersteuert werden.

Mischung mit rechteckförmigem LO-Signal

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Das Signal vom Lokaloszillators_LO kannunipolar (0…1) oderbipolar (−1…1) sein.

Ersatzschaltung bei rechteckförmigem Eingangssignal
Unipolar	Bipolar
Mit „Einschalter“ (Pull-up)	Mit Logisch-Nicht-Gatter undWechselschalter

Mit „Ausschalter“ (Pull-down)	MitKreuzwechselschalter bzw. zwei Wechselschaltern

Für Rechteckssignale ergeben sich daraus dieFourierreihen:

s_{\mathrm {LO} }(t)={\begin{cases}{\frac {1}{2}}+{\frac {2}{\pi }}\sum \limits _{n=0}^{\infty }{\frac {\left(-1\right)^{n}}{2\cdot n+1}}\cos \left[\left(2n+1\right)\cdot \omega _{\mathrm {LO} }\cdot t\right]&{\text{unipolar}}\\{\frac {4}{\pi }}\sum \limits _{n=0}^{\infty }{\frac {\left(-1\right)^{n}}{2\cdot n+1}}\cos \left[\left(2n+1\right)\cdot \omega _{\mathrm {LO} }\cdot t\right]&{\text{bipolar}}\end{cases}}

Dabei kommen nurungerade Vielfache der LO-Frequenz vor. Für ein moduliertes ZF-Signal

s_{\mathrm {ZF} }=a(t)\cos \left[\omega _{\mathrm {ZF} }\cdot t+\varphi (t)\right]

erhält man durch Multiplikation mit dem unipolaren Rechtecksignal am Ausgang:

$s_{\mathrm {M} }\left(t\right)={}$	${\frac {a\left(t\right)}{2}}\cos \left[\omega _{\mathrm {ZF} }\cdot t+\varphi \left(t\right)\right]$
	${}+{\frac {a\left(t\right)}{\pi }}\left\{\cos \left[\left(\omega _{\mathrm {LO} }+\omega _{\mathrm {ZF} }\right)\cdot t+\varphi \left(t\right)\right]+\cos \left[\left(\omega _{\mathrm {LO} }-\omega _{\mathrm {ZF} }\right)\cdot t-\varphi \left(t\right)\right]\right\}$
	${}-{\frac {a\left(t\right)}{3\cdot \pi }}\left\{\cos \left[\left(3\cdot \omega _{\mathrm {LO} }+\omega _{\mathrm {ZF} }\right)\cdot t+\varphi \left(t\right)\right]+\cos \left[\left(3\cdot \omega _{\mathrm {LO} }-\omega _{\mathrm {ZF} }\right)\cdot t-\varphi \left(t\right)\right]\right\}$
	${}+\cdots$

Für das bipolare Rechteckssignal entfällt entsprechend dem Koeffizientenvergleich der Fourierreihenentwicklungen der Gleichanteil und somit erste Term des Mischsignals $s_{\mathrm {M} }\left(t\right)$ und zugleich verdoppelt sich dieAmplitude [a(t)_bi = 2·a(t)_uni] aller Wechselanteile.

Anwendungsbereiche

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Da eine Mischstufe verschiedene Summen- als auch Differenzfrequenzen erzeugt, wird je nach Anwendungsfall und Art des Filters zwischen der Aufwärtsmischung und der Abwärtsmischung unterschieden.

Aufwärtsmischer

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Beim Aufwärtsmischer wird am Eingang das ZF-Signal

{\begin{aligned}s_{\mathrm {ZF} }(t)&=i(t)\cdot \cos {\left({\omega }_{\mathrm {ZF} }\cdot t\right)}-q(t)\cdot \sin {\left({\omega }_{\mathrm {ZF} }\cdot t\right)}\\&=a(t)\cdot \cos {\left[{\omega }_{\mathrm {ZF} }\cdot t+{\varphi }(t)\right]}\end{aligned}}

angelegt und mit dem LO-Signal

s_{\mathrm {LO} }(t)=2\cdot \cos {\left({\omega }_{\mathrm {LO} }\cdot t\right)}

multipliziert.

(Im Weiteren wird nur noch die Darstellung mit derAmplitudenmodulation $a(t)$ und derWinkelmodulation ${\varphi }(t)$ angegeben, da diese kürzer ist als die Darstellung mit denQuadraturkomponenten.)

Am Ausgang erhält man das HF-Signal:

{\begin{aligned}s_{\mathrm {HF} }(t)&=s_{\mathrm {ZF} }(t)\cdot s_{\mathrm {LO} }(t)\\&=a(t)\cdot \cos {\left[{\omega }_{\mathrm {ZF} }\cdot t+{\varphi }(t)\right]}\cdot 2\cdot \cos {\left({\omega }_{\mathrm {LO} }\cdot t\right)}\\&=\underbrace {a(t)\cdot \cos \left[\left({\omega }_{\mathrm {LO} }+\omega _{\mathrm {ZF} }\right)\cdot t+\varphi (t)\right]} _{{\text{Oberband }}\left(f>f_{\mathrm {LO} }\right){\text{ in Gleichlage}}}+\underbrace {a(t)\cdot \cos \left[\left({\omega }_{\mathrm {LO} }-\omega _{\mathrm {ZF} }\right)\cdot t-\varphi (t)\right]} _{{\text{Unterband }}\left(f<f_{\mathrm {LO} }\right){\text{ in Kehrlage}}}\end{aligned}}

Der alsOberband bezeichnete Anteil ( $f=f_{LO}+f_{ZF}$ ) weist dieselbe Frequenzfolge auf wie das ZF-Signal. Dies wird alsGleichlage bezeichnet.
DasUnterband weist eine gegenüber dem ZF-Signal invertierte Frequenzfolge auf ( $f=f_{LO}-f_{ZF}$ ). Dies wird alsKehrlage bezeichnet.

Jedes dieser Bänder kann als Ausgangssignal verwendet werden, das jeweils andere wird mit einem Filter unterdrückt.

Aufwärtsmischer werden in Sendern undChopper-Verstärkern verwendet.

Abwärtsmischer

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Beim Abwärtsmischer wird am Eingang ein HF-Signal

s_{\mathrm {HF} }(t)=a(t)\cdot \cos {\left[{\omega }_{\mathrm {HF} }\cdot t+{\varphi }(t)\right]}

angelegt und mit dem LO-Signal (s. o.) multipliziert.

Am Ausgang erhält man das Mischsignal s_M:

{\begin{aligned}s_{M}(t)&=s_{\mathrm {HF} }\left(t\right)\cdot s_{\mathrm {LO} }(t)\\&=a(t)\cdot \cos {\left[\omega _{\mathrm {HF} }\cdot t+\varphi (t)\right]}\cdot 2\cdot \cos {\left(\omega _{\mathrm {LO} }\cdot t\right)}\\&={\begin{cases}a(t)\cdot \cos \left[\left(\varpi _{\mathrm {HF} }+\omega _{\mathrm {LO} }\right)\cdot t+\varphi (t)\right]+a(t)\cdot \cos \left[\left(\varpi _{\mathrm {HF} }-\omega _{\mathrm {LO} }\right)\cdot t+\varphi (t)\right]&{\rm {Gleichlage}}\,(f_{\mathrm {HF} }>f_{\mathrm {LO} })\\a(t)\cdot \cos \left[\left(\varpi _{\mathrm {HF} }+\omega _{\mathrm {LO} }\right)\cdot t+\varphi (t)\right]+a(t)\cdot \cos \left[\left(\varpi _{\mathrm {LO} }-\omega _{\mathrm {HF} }\right)\cdot t-\varphi (t)\right]&{\rm {Kehrlage}}\,(f_{\mathrm {HF} }<f_{\mathrm {LO} })\end{cases}}\end{aligned}}

Abwärtsmischer in Gleichlage (f_HF >f_LO)

Das Signal s_M setzt sich zusammen aus

dem Signal mit $f_{HF}+f_{LO}$ (rechts; wird nicht benötigt und mit einem Filter entfernt) und
einem Signal s_ZF (links).

Man erhält ein ZF-Signal

in Gleichlage mit gleicher Frequenzfolge, wenn die HF-Frequenz größer ist als die LO-Frequenz
in Kehrlage mit invertierter Frequenzfolge, wenn die HF-Frequenz kleiner ist als die LO-Frequenz.

Abwärtsmischer werden verwendet inEmpfängern (Rundfunkempfang, Funktelefon,Satellitenempfänger), die nach demSuperheterodyn-Prinzip arbeiten, sowie in Empfängern vonFM-Radar und Geräten zurGeschwindigkeitskontrolle.

Spiegelfrequenz

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Beim Abwärtsmischer tritt häufig der Fall auf, dass von dem Signal, das am HF-Eingang anliegt,

zusätzlich zur erwünschten Empfangsfrequenz mit $f_{\mathrm {HF} }=f_{\mathrm {LO} }\pm f_{\mathrm {ZF} }$
auch ein unerwünschtesSpiegelsignal mit derSpiegelfrequenz $f_{\mathrm {HF,Sp} }=f_{\mathrm {LO} }\mp f_{\mathrm {ZF} }$ empfangen wird, weil es ebenfalls auf f_ZF herabgesetzt wird.

Der Mischer arbeitet in diesem Fall in Gleich- und Kehrlage gleichzeitig.

Normalerweise dämpfen ein oder mehrere abstimmbare Vorkreise die Spiegelfrequenz so weit, dass Störungen nur bei starken Sendern auf der Spiegelfrequenz auftreten. Diese Vorselektion ist umso schwieriger, je niedriger die ZF-Frequenz ist, da dann die Empfangs- und die Spiegelfrequenz relativ nahe beieinander liegen (Abstand 2·f_ZF). Auch möchte man ja den Aufwand an abstimmbaren Kreisen gering halten.

Mit digitalen Mischern oderPhasenmethode ist es möglich, die Spiegelfrequenz auch ohne Filter weitgehend zu unterdrücken (Digital Down Converter).

Literatur

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Ulrich Tietze, Christoph Schenk:Halbleiter-Schaltungstechnik. 12. Auflage. Springer, 2002,ISBN 3-540-42849-6.
Otto Zinke, Heinrich Brunswig:Hochfrequenztechnik. Hrsg.: Anton Vleck, Hans Ludwig Hartnagel. 4. Auflage.Band 2. Springer, 1993,ISBN 3-540-55084-4.
Ekbert Hering, Klaus Bressler, Jürgen Gutekunst:Elektronik für Ingenieure und Naturwissenschaftler. Springer Verlag, Berlin/Heidelberg 2014,ISBN 978-3-642-05499-0.
Burkhard Kainka, Herbert Bernstein:Grundwissen Elektronik. Die Grundlagen für Hobby – Ausbildung und Beruf, Franzis Verlag, Poing 2011,ISBN 978-3-6456-5072-4.
Dieter Sautter,Hans Weinerth:Lexikon Elektronik und Mikroelektronik. 2. Ausgabe, Springer Verlag, Berlin / Heidelberg 1997,ISBN 978-3-5406-2131-7.
Holger Heuermann:Hochfrequenztechnik. Komponenten für High-Speed- und Hochfrequenzschaltungen. 2. Auflage. Vieweg+Teubner-Verlag, Wiesbaden 2009,ISBN 978-3-8348-0769-4.

Weblinks

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Commons: Mixer circuits – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Mischprinzipien (abgerufen am 14. September 2017)
Mischer (abgerufen am 14. September 2017)
Aktiver Hochleistungsmischer löst Konstruktionsprobleme von HF-Sendern (abgerufen am 14. September 2017)
Frequenzkonverter (abgerufen am 14. September 2017)

Belege

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↑Otto Zinke, Heinrich Brunswig:Hochfrequenztechnik. Hrsg.: Anton Vleck, Hans Ludwig Hartnagel. 4. Auflage.Band 2. Springer, 1993,ISBN 3-540-55084-4.
↑Skript zum Thema Mischer (PDF)

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