2021年12月08日
カテゴリー:アナログ,技術情報

Mixer (1)

長い間暖めていた回路の話を始めたいと思います・・・それはMixer(ミキサー)です。

その原理こそ数式で知ってはいたものの、深い動作のレベルでは納得の出来てない回路でした(今でも理解は足りないのですが)。

Mixerは混合器とも言い、2つの周波数を混ぜるからこの名前が使われています。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%B7%B7%E5%90%88%E5%99%A8_%28%E3%83%98%E3%83%86%E3%83%AD%E3%83%80%E3%82%A4%E3%83%B3%29

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ウィキペディアでは上のように書いてあり、

"2 つの異なる周波数 f1 f2 とを入力すると、ヘテロダインの原理により、その和と差の周波数 f1±f2 を出力する回路。"となっています。

数式だと分かり難いので、回路にしてみると次のようになります。

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回路はビヘイビアモデルを使った単純な掛け算(Vr×Vc)をする回路です。

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理想的な回路なので、その出力も計算通りの1MHz19MHzが混ざって出力されます。

波形VoutFFT演算結果を下記に示します。

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大きなスペクトラム成分として、入力した周波数の差分(1MHz)と和分(19MHz)が出てきている事が分かります。

注)それ以外の成分がたくさん見られますが、その説明は別の機会にします。。(汗)

もしfr10MHzにした場合(2つの周波数を同じにした場合)

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差周波数成分は無くなって、和の20MHz成分だけが出てきました。

続いてfr=11MHzとしてみました。

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frを逆に振っても計算通りの、1MHzの差周波数と、21MHzの加算した周波数が出てきます。

Mixerの用途としては、出力の差周波数の様子からからfr周辺の様子を探ることが多いです。つまり、高い周波数frを観測しやすい低い周波数にコピーしてその様子を調べるのです。

回路の動作は計算通りで問題は無いのですが、実用的にはちょっと問題が出てきます。

それは、高い周波数の様子を探ろうとしたとき、このままではfr9MHzなのか11MHzなのかの区別がつかないからです。

もう片方のfc10MHzから11MHzに変えてみれば分かるのですが、発信器の周波数を変えるのは手間が要ります。

実際には別の方法でfrがどちらに振れているのかを求めています。次回はその方法を紹介したいと思います。