Электронный микшер - Electronic mixer

О кухонной утвари см. миксер (готовка).

Простой трехканальный пассивный аддитивный смеситель. Можно добавить больше каналов, просто добавив больше входных разъемов и резисторов микширования.

Смеситель активных добавок «виртуальный грунт». Буферные усилители служат для уменьшения перекрестных помех и искажений.

An электронный микшер представляет собой устройство, объединяющее два или более электрических или электронный сигналы в один или два композитных выходных сигнала. Есть две основные схемы, в которых используется термин Смеситель, но это очень разные типы схем: аддитивные смесители и мультипликативные смесители. Смесители добавок также известны как "аналоговые сумматоры"отличить от родственных схемы цифрового сумматора.

Использование простых смесителей добавок Законы цепи Кирхгофа чтобы сложить токи двух или более сигналов вместе, и эта терминология («микшер») используется только в области аудио электроника куда аудиомикшеры используются для сложения звуковые сигналы Такие как голос сигналы, Музыка сигналы, и Звуковые эффекты.

Мультипликативные смесители умножают два изменяющихся во времени входных сигнала мгновенно (мгновенно). Если два входных сигнала оба синусоиды указанных частоты ж₁ и е₂, то на выходе смесителя будут две новые синусоиды, сумма которых равна f₁ + f₂ частота и разность частот абсолютная величина | f₁ - ж₂|.

Любой нелинейный электронный блок, управляемый двумя сигналами с частотами f₁ и е₂ будет генерировать интермодуляционные (смешивающие) продукты. Умножитель (который является нелинейным устройством) в идеале будет генерировать только суммарную и разностную частоты, тогда как произвольный нелинейный блок также будет генерировать сигналы с 2 · f₁-3 · ж₂и т. д. Поэтому вместо более сложного умножителя в качестве смесителей использовались обычные нелинейные усилители или просто одиночные диоды. Умножитель обычно имеет то преимущество, что он подавляет - по крайней мере частично - нежелательные интермодуляции более высокого порядка и больший коэффициент преобразования.

Смесители присадок

Смотрите также: Микшерный пульт

Смесители присадок добавить два или более сигналов, выдавая составной сигнал, содержащий частотные составляющие каждого из исходных сигналов. Простейшие аддитивные смесители представляют собой схемы резисторов и, следовательно, чисто пассивный, а более сложный матричные смесители нанять активный компоненты, такие как буферные усилители за согласование импеданса и лучшая изоляция.

Мультипликативные смесители

Основная статья: Частотный смеситель

Идеальный мультипликативный смеситель производит выходной сигнал, равный произведению двух входных сигналов. В коммуникациях мультипликативный микшер часто используется вместе с осциллятор для модуляции частот сигнала. Мультипликативный смеситель может быть объединен с фильтром для преобразования с повышением или с понижением частоты входного сигнала, но они чаще используются для преобразования с понижением частоты до более низкой частоты, чтобы обеспечить более простые конструкции фильтров, как это сделано в супергетеродинные приемники. Во многих типичных схемах единственный выходной сигнал фактически содержит несколько форм волны, а именно те, которые составляют сумму и разность двух входных частот и гармонических форм волны. Выходной сигнал может быть получен путем удаления других составляющих сигнала с помощью фильтра.

Дальнейшая информация: Промежуточная частота

Математическая обработка

Полученный сигнал можно представить в виде

${\displaystyle E_{\mathrm {sig} }\cos(\omega _{\mathrm {sig} }t+\varphi )\,}$

а гетеродин можно представить как

${\displaystyle E_{\mathrm {LO} }\cos(\omega _{\mathrm {LO} }t).\,}$

Для простоты предположим, что вывод я детектора пропорциональна квадрату амплитуды:

${\displaystyle I\propto \left(E_{\mathrm {sig} }\cos(\omega _{\mathrm {sig} }t+\varphi )+E_{\mathrm {LO} }\cos(\omega _{\mathrm {LO} }t)\right)^{2}}$

${\displaystyle ={\frac {E_{\mathrm {sig} }^{2}}{2}}\left(1+\cos(2\omega _{\mathrm {sig} }t+2\varphi )\right)}$

${\displaystyle +{\frac {E_{\mathrm {LO} }^{2}}{2}}(1+\cos(2\omega _{\mathrm {LO} }t))}$

${\displaystyle +E_{\mathrm {sig} }E_{\mathrm {LO} }\left[\cos((\omega _{\mathrm {sig} }+\omega _{\mathrm {LO} })t+\varphi )+\cos((\omega _{\mathrm {sig} }-\omega _{\mathrm {LO} })t+\varphi )\right]}$

${\displaystyle =\underbrace {\frac {E_{\mathrm {sig} }^{2}+E_{\mathrm {LO} }^{2}}{2}} _{constant\;component}+\underbrace {{\frac {E_{\mathrm {sig} }^{2}}{2}}\cos(2\omega _{\mathrm {sig} }t+2\varphi )+{\frac {E_{\mathrm {LO} }^{2}}{2}}\cos(2\omega _{\mathrm {LO} }t)+E_{\mathrm {sig} }E_{\mathrm {LO} }\cos((\omega _{\mathrm {sig} }+\omega _{\mathrm {LO} })t+\varphi )} _{high\;frequency\;component}}$

${\displaystyle +\underbrace {E_{\mathrm {sig} }E_{\mathrm {LO} }\cos((\omega _{\mathrm {sig} }-\omega _{\mathrm {LO} })t+\varphi )} _{beat\;component}.}$

Выход имеет высокую частоту (${\displaystyle 2\omega _{\mathrm {sig} }}$, ${\displaystyle 2\omega _{\mathrm {LO} }}$ и ${\displaystyle \omega _{\mathrm {sig} }+\omega _{\mathrm {LO} }}$) и постоянные составляющие. При гетеродинном обнаружении высокочастотные компоненты и обычно постоянные компоненты отфильтровываются, оставляя промежуточную частоту (биения) на уровне ${\displaystyle \omega _{\mathrm {sig} }-\omega _{\mathrm {LO} }}$. Амплитуда этой последней составляющей пропорциональна амплитуде сигнального излучения. При соответствующем анализ сигналов фаза сигнала также может быть восстановлена.

Если ${\displaystyle \omega _{\mathrm {LO} }}$ равно ${\displaystyle \omega _{\mathrm {sig} }}$ тогда составляющая биений является восстановленной версией исходного сигнала с амплитудой, равной произведению ${\displaystyle E_{\mathrm {sig} }}$ и ${\displaystyle E_{\mathrm {LO} }}$; то есть принятый сигнал усиливается путем смешивания с гетеродином^{[требуется разъяснение ]}. Это основа для Приемник прямого преобразования.

Реализации

Мультипликативные смесители были реализованы разными способами. Самыми популярными являются Клетка Гилберта миксеры, диод смесители, смесители диодные кольцевые (кольцевая модуляция ) и переключение смесителей. Диодные смесители используют нелинейность диодных устройств для получения желаемого умножения в квадрате. Они очень неэффективны, поскольку большая часть выходной мощности приходится на другие нежелательные значения, которые необходимо фильтровать. В недорогих AM-радиоприемниках по-прежнему используются диодные смесители.

Электронные микшеры обычно изготавливаются из транзисторы и / или диоды организовано в сбалансированная схема или даже двухбалансную схему. Они легко производятся как монолитные интегральные схемы или же гибридные интегральные схемы. Они предназначены для широкого спектра частотных диапазонов, и они массовое производство с жесткими допусками на сотни тысяч, что делает их относительно дешевыми.

Смесители с двойной балансировкой очень широко используются в микроволновая связь, спутниковая связь, сверхвысокая частота (УВЧ) связь передатчики, радиоприемники, и радиолокационные системы.

Смесители клеток Гилберта представляют собой схему транзисторов, которая умножает два сигнала.

Переключение смесителей использовать массивы полевые транзисторы или же вакуумные трубки. Они используются как электронные переключатели для изменения направления сигнала. Они управляются микшируемым сигналом. Они особенно популярны среди радиоприемников с цифровым управлением. Переключаемые смесители пропускают большую мощность и обычно вносят меньше искажений, чем смесители с ячейками Гилберта.