Forum: HF, Funk und Felder Fragen zu HF Mischern


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von Hans-werner M. (hanswerner)


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In verschiedenen Schaltungen werden sogenannte Schaltmischer verwendet 
bei denen nicht ein Sinussignal sondern ein Rechtecksignal verwendet 
wird. Wo liegen die Vor- und Nachteile eines Schaltmischers ? Warum 
verwendet man Schaltmischer ?
Anstelle von Mischern (z.B. AD831) werden auch sogenannten 
Vier-Quadranten-Multiplizierer (z.B. AD835) verwendet. Auch hier die 
Frage nach den Vor- und Nachteilen. Welche Unterschiede ergeben sich bei 
der Verwendung eines Mischers oder eines Vier-Quadranten-Multiplizierers 
?
Ich bin Informatiker und quäle mich mit HF und Digitaler 
Signalverarbeitung herum.

von Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite


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Mixer sind informationstechnisch Multiplizierer, bei denen das 
Eingangssignal (meist RF genannt) mit dem Localoszillatorsignal 
(deswegen LO genannt) am Ausgang eine gewünschte Zwischenfrequenz IF 
(intermediate frequency) liefern (und die Spiegelfrequenz). Beim 
Analogmultiplizierer wie dem 835 ist das Ausgangssignal dann theoretisch 
nur 2 Sinussignale mit Summen- und Differenzfrequenz. Bei schaltenden 
Mischern gibt es der Fourierentwicklung des Rechtecksignale entsprechend 
mehr Ausgangssignale und auch Mehrfachmischungen, wenn die 
Eingangssignale mit den Oberwellen des LO-Rechteckes dann im Abstand 
auch zur IF passen. Such z.B. mal unter 'Ringmixer' und 'balanced 
modulator', da bekommt man das alles in epischer Breite serviert. Man 
kann auch an krummen Kennlinien von Bauelementen solche Effekte erzeugen 
('additive Mischung'). Ein riesiges Feld...

von Hans-werner M. (hanswerner)


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Gut, vielen Dank.
Du bist auf den ersten Punkt eingegangen.
Was ist mit der zweiten Frage ?
Lassen wir mal Punkte wie Additive und Multiplikative Mischer, 
Gilbert-Zelle usw. beiseite.
Mir ist der Unterschied zwischen einem Mischer und einem 
Vier-Quadranten-Multiplizierer immer noch nicht klar. Sind das nur 
Schlagwörter oder geht es hier um reale technische Unterschiede ?

von Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite


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Es gibt einen fundamentalen Unterschied, ich weiß nicht genau, ob dir 
Folgendes hilft: Der Analog-Multiplizierer AD835  würde auch bei DC 
funktionieren, der 'Schaltermischer' hingegen nicht. Der AD831hat im 
LO-Eingang einen Schmitt-Trigger, ist also ein Schaltermischer. Die 
funktionieren auf der Basis, dass einer der Multiplikanden prinzipiell 
AC sein muss, wobei seinen Amplitude zu 1 angenommen wird, nur die 
Frequenzkomponente ist interessant.

von Hans-werner M. (hanswerner)


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Danke,

ich werde mein Augenmerk mal auf die von dir erwähnten Punkte in den 
Datenblättern und Schaltungen legen. Soweit ich mich erinnere beinhaltet 
das Elektor SDR einen Schaltmischer unter Verwendung eines AD831.
Ich halte mal für mich fest:
Schaltmischer wenn die Amplitude keine Rolle spielt und einen nur die 
Frequenz interessiert obwohl man dadurch eine Menge zusätzlicher 
Oberwellen erhält. Vorteile keine.

von Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite


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Hans-werner M. schrieb:
> Vorteile keine.

Nur beim Einstandspreis, denn man kann preisgünstige Schaltermischer 
bereits aus CMOS-Analogschaltern bauen (angefangen mit 4066 u.Ä.); die 
Resultate sind verglichen mit 'richtigen' à la AD831 aber auch 
entsprechend medioker, also eher 'billig' und nicht preiswert.

von B e r n d W. (smiley46)


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>Nachteile eines Schaltmischers?
>Schaltmischer wenn die Amplitude keine Rolle spielt
Das zu mischende Signal bleibt auch bei Schaltmischern amplitudentreu, 
jedoch das Oszillatorsignal entspricht einem Rechteck.

Frequenzanteile eines Rechtecks:
Uosc = f + 3f/3 + 5f/5 ...

In der Praxis sind mehr oder weniger auch geradzahlige Vielfache 
vorhanden, jedoch deutlich schwächer (2f/a + 4f/b +6f/c ...).

Das Eingangssignal darf also keine Frequenzen enthalten, welche sich mit 
den ganzzahligen Vielfachen des Oszillatorsignales mischen könnten. Oft 
lassen sich diese störenden Frequenzen nur durch ein steiles Vorfilter 
entfernen.

>Vorteile eines Schaltmischers?
gute Großsignalfestigkeit
Ansteuerung mit TTL-Signal möglich
Erzeugung des Lo-Signals durch Frequenzteilung oder andere Logic
exakte 90° Phasenverschiebung realisierbar für Quadratur

>Analogschaltern
Mit den 4066 beschränkt man sich wohl auf <10MHz, mit schnelleren 
Analogschaltern sind 100MHz durchaus möglich und der On-Widerstand 
beträgt nur wenige Ohm. Darüber muß man wieder auf herkömmliche Mischer 
zurückgreifen.

Im Prinzip bildet der Analogschalter und die nachfolgenden Schaltung ein 
Sample-Hold-Glied. In der digitalen Signalverarbeitung kann ein 
schneller AD-Wandler mit Smaple-Hold das selbe bewirken.

von Günter R. (guenter-dl7la) Benutzerseite


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B e r n d W. schrieb:
> exakte 90° Phasenverschiebung realisierbar für Quadratur

...was die unsymmetrischen Ein/Aus-Schaltzeiten der Analogschalter dann 
wieder versauen ;-)


> mit schnelleren
> Analogschaltern sind 100MHz durchaus möglich

mit Betonung auf 'möglich', vgl. Schaltzeiten

> On-Widerstand
> beträgt nur wenige Ohm

n.b. nur der differentielle Widerstand des Kanals. Längere Kanäle 
bedingen leider aber größere Kapazitäten und kapazitive Unsymmetrien.

There is no such thing as a free lunch.

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