Введение

Схема, создающая новые частоты из двух сигналов посредством нелинейного смешивания, работающего в частотной области.

В электронике смеситель, или частотный смеситель, – это электрическая схема, создающая новые частоты из двух входных сигналов. В наиболее распространенном применении на смеситель подаются два сигнала, и он генерирует новые сигналы, частоты которых равны сумме и разности исходных частот. В практическом частотном смесителе могут генерироваться и другие частотные компоненты. Смесители широко используются для переноса сигналов из одного частотного диапазона в другой, процесс, известный как гетеродинирование, для удобства передачи или дальнейшей обработки сигнала. Например, ключевым компонентом супергетеродинного приемника является смеситель, используемый для преобразования принятых сигналов к общей промежуточной частоте. Частотные смесители также используются для модуляции несущей частоты в радиопередатчиках.

Переключение

Другая форма смесителя работает посредством переключения, что эквивалентно умножению входного сигнала на прямоугольную волну. В двухбалансном смесителе (меньший) входной сигнал попеременно инвертируется или не инвертируется в зависимости от фазы локального осциллятора (LO). То есть входной сигнал эффективно умножается на прямоугольную волну, которая чередуется между +1 и -1 с частотой LO. В однобалансном переключающем смесителе входной сигнал попеременно пропускается или блокируется. Таким образом, входной сигнал эффективно умножается на прямоугольную волну, которая чередуется между 0 и +1. Это приводит к тому, что частотные компоненты входного сигнала присутствуют на выходе вместе с произведением, поскольку умножающий сигнал можно рассматривать как прямоугольную волну со смещением по постоянному току (то есть компонентой нулевой частоты). Цель переключающего смесителя – достижение линейной работы посредством жесткого переключения, управляемого локальным осциллятором. В частотной области работа переключающего смесителя приводит к обычным суммарным и разностным частотам, а также к дополнительным членам, например, ±3fLO, ±5fLO и т.д. Преимущество переключающего смесителя заключается в том, что он может обеспечить (при тех же затратах) меньший коэффициент шума (КШ) и большее усиление по преобразованию. Это связано с тем, что переключающие диоды или транзисторы ведут себя либо как малое сопротивление (переключатель замкнут), либо как большое сопротивление (переключатель разомкнут), и в обоих случаях добавляется лишь минимальный шум. С точки зрения схемотехники, многие умножающие смесители могут использоваться как переключающие смесители, просто увеличив амплитуду LO. Поэтому RF-инженеры обычно говорят о смесителях, подразумевая переключающие смесители. Схема смесителя может использоваться не только для сдвига частоты входного сигнала, как в приемнике, но и в качестве детектора произведения, модулятора, фазового детектора или умножителя частоты. Например, коммуникационный приемник может содержать две ступени смесителя для преобразования входного сигнала в промежуточную частоту и еще один смеситель, используемый в качестве детектора для демодуляции сигнала.