周波数ミキサーとは？

周波数ミキサーは、2つ以上の入力信号の連続的な和と差の周波数を生成できる非線形または乗算器電気回路です。 このデバイスは、通信の送信機と受信機で広く使用されています。 正弦波信号の数学的積は、結果の周波数に加法および減法の効果があります。 たとえば、一般的なスーパーヘテロダイン受信機では、周波数ミキサー入力は入力される無線周波数（RF）信号とローカル発振器（LO）信号であり、2つの入力の合計または差は中間周波数（IF）です。 和と差の周波数に加えて、より高い周波数またはより高次の高調波を含む、より小さな振幅の他の出力があります。

IF増幅器段を使用すると、受信機の最初のRF増幅器段が簡素化されます。 通常、1つのフロントエンドステージのみを受信機帯域全体で調整可能にする必要があります。 周波数ミキサーの後の残りのRFアンプは、IFのみにチューニングされます。 分数調波ミキサーと呼ばれる特別なミキサーは、必要な周波数の半分であるLO周波数を入力し、非線形デバイスを通過して、元の周波数の2倍のLOを効果的に生成します。

真空管または三極管が使用されたとき、カソードとアノードの間のグリッドは電子の流れを制御することができました。 適切な設計により、三極管はRF信号を増幅し、周波数基準として適切なパッシブチューニングされたタンク回路があれば発振することができました。 三極管は、複数の制御グリッドを持つように開発されました。 1900年代初期、ペンタグリッドコンバーターは周波数ミキサーとして使用され、4つの追加グリッドを備えた3極管がアンプ、オシレーター、およびミキサー機能を実行し、受信機の単一真空フロントエンドを実現しました。

リング変調により、トランスとブリッジダイオード構成を使用して、メッセージとキャリア周波数の望ましい乗算を生成できます。 結果は、搬送周波数に等しい量だけ周波数が高くシフトされた周波数スペクトルです。 受信機側では、製品検出器を使用して、変調された搬送波と搬送波基準周波数を入力し、元のメッセージを復元できます。

ギルバートセルは、直接結合されたバイポーラトランジスタステージの電流ゲインを利用して、必要なアナログ乗算を生成し、周波数ミキサー出力を生成するバイポーラトランジスタ回路です。 最初の入力信号は、差動ペアとして動作する2つのトランジスタのベース端子に供給され、2番目の入力は、最初の入力の差動ペアにコレクタ電流を提供するエミッタを備えたトランジスタの2つの差動ペアのベース端子に供給されます信号。 結果の出力は、2番目の入力信号の差動ペアのコレクターで利用可能です。

周波数ミキサーは、周波数逓倍器としても機能します。 同じ信号が周波数ミキサーの入力に供給される場合、出力周波数には入力周波数の整数倍が含まれます。 2番目と3番目の高調波は出力で利用でき、2番目の高調波は3番目の高調波よりも高いレベルを持ちます。