Wat is een frequentiemixer?
Een frequentiemixer is een niet-lineair of vermenigvuldiger elektrisch circuit dat in staat is om continue som- en verschilfrequenties van twee of meer ingangssignalen te produceren. Het apparaat wordt veel gebruikt in telecommunicatiezenders en -ontvangers. De wiskundige producten van sinusvormige signalen hebben additieve en subtractieve effecten op de resulterende frequenties. In de gewone superheterodyne-ontvanger zijn bijvoorbeeld de ingangen van de frequentiemixer het inkomende radiofrequentiesignaal (RF) en het lokale oscillatorsignaal (LO) en de resulterende som of het verschil van de twee ingangen is de middenfrequentie (IF). Naast de som- en verschilfrequenties zijn er andere uitgangen in kleinere amplitudes, waaronder harmonischen met een hogere frequentie of een hogere orde.
Het gebruik van de IF-versterkertrappen vereenvoudigt de eerste RF-versterkertrappen van de ontvanger. Gewoonlijk hoeft slechts één front-end podium af te stemmen op de ontvangerband. De rest van de RF-versterkers na de frequentiemixer zijn alleen afgestemd op de IF. Een speciale mixer, een subharmonische mixer genaamd, kan een LO-frequentie invoeren die de helft van de vereiste frequentie is, door een niet-lineair apparaat gaan en effectief een LO genereren met tweemaal de oorspronkelijke frequentie.
Wanneer vacuümbuizen of triodes werden gebruikt, kon een rooster tussen de kathode en de anode de stroom van elektronen regelen. Door een goed ontwerp was de triode in staat om RF-signalen te versterken en te oscilleren, gegeven de juiste passief afgestemde tankcircuits als frequentiereferentie. De triode is ontwikkeld om meer dan één besturingsrooster te hebben. In het begin van de 20e eeuw werd de pentagrid-omzetter gebruikt als een frequentiemixer waar een triode met vier extra roosters de versterker-, oscillator- en mixerfuncties uitvoerde, wat resulteerde in single-vacuum front-end voor ontvangers.
Ringmodulatie maakt het gebruik van transformatoren en een brugdiodeconfiguratie mogelijk om de gewenste vermenigvuldiging van het bericht en de draaggolffrequentie te produceren. Het resultaat is een frequentiespectrum met het bericht hoger in frequentie verschoven met een hoeveelheid gelijk aan de draaggolffrequentie. Aan de ontvangerzijde kan de productdetector worden gebruikt om de gemoduleerde draaggolf en de draaggolfreferentiefrequentie in te voeren om het oorspronkelijke bericht te herstellen.
Een Gilbert-cel is een bipolaire transistorschakeling die gebruik maakt van de stroomversterking van direct gekoppelde bipolaire transistortrappen om de vereiste analoge vermenigvuldiging te genereren voor het produceren van frequentiemengeruitgangen. Het eerste ingangssignaal wordt toegevoerd aan de basisaansluitingen van twee transistoren die werken als een differentieel paar, terwijl de tweede ingang wordt toegevoerd aan de basisaansluitingen van twee differentiële paren transistoren met emitters die de collectorstromen leveren voor het differentiële paar voor de eerste ingang signaal. De resulterende uitgang is beschikbaar bij de collectoren van de differentiaalparen voor het tweede ingangssignaal.
De frequentiemixer kan ook werken als een frequentievermenigvuldiger. Als hetzelfde signaal wordt toegevoerd aan de ingang van een frequentiemixer, omvatten de uitgangsfrequenties gehele veelvouden van de ingangsfrequentie. De tweede en derde harmonischen zullen beschikbaar zijn aan de uitgang, waarbij de tweede harmonisch een hoger niveau heeft dan de derde harmonisch.