Auf-/Abwärts-Konverter und Mixer

Auf-/Abwärts-Konverter und Mischer sind Vorrichtungen zur Umsetzung analoger Signale zwischen einer niedrigeren Frequenz und einer höheren Frequenz. Bei der Umsetzung in eine höhere Frequenz wird von Aufwärtsumsetzung gesprochen, bei der Umsetzung in eine niedrigere Frequenz von Abwärtsumsetzung. Sie werden üblicherweise in Empfängereingängen oder im Sendesignalpfad eingesetzt, um das HF-Signal für die nachfolgende Verstärkung zu erzeugen.

Diese Vorrichtungen sind üblicherweise mit einem rauscharmen Verstärker ausgestattet, um die Stärke der empfangenen Signale ändern zu können. Es ist wichtig, dass das Rauschen gering ist, da durch den Verstärker erzeugtes Rauschen das in den empfangenen Signalen bereits vorhandene Rauschen erhöht und zudem selbst durch die Vorrichtung verstärkt wird, sodass die Rauschzahl steigt. Die Verstärkung kann regelbar sein. Das Signal wird dann an ein Mischerelement weitergeleitet, bei dem es sich meist um ein aktives Bauelement in einer Doppelgegentakttopologie handelt. Der Mischer mischt das HF-Eingangssignal im Zeitbereich mit einer Referenzfrequenz des lokalen Oszillators (LO).  Dadurch werden zwei Frequenzprodukte erzeugt (Differenz und Summe). Aufgrund der Doppelgleichtakttopologie wird das Summenprodukt unterdrückt, während das Differenzprodukt der Ausgang ist. Bei diesem Differenzprodukt handelt es sich entweder um eine niedrigere Frequenz für die zusätzliche Abwärtsumsetzung, die als Zwischenfrequenz (IF) bezeichnet wird, oder es wird abwärts auf den Ursprung umgesetzt (Basisband oder null Hz). Der Ausgang ist meist ein Differenzausgang, der bei einer Zwischenfrequenz an ein Anpassungsnetzwerk weitergeleitet wird, in dem er dann vor der Weiterleitung an den Demodulator über ein Element wie einen Keramik- oder Quarz-Bandpassfilter gefiltert wird.

Beim Senderpfad wird die Zwischenfrequenz oder ein basisbandmoduliertes Signal an einen Mischer geleitet, der zur Erzeugung des HF-Signals durch einen LO vervielfacht wird. Das HF-Signal wird anschließend durch einen externen Bandpassfilter gefiltert (z. B. einen akustischen Oberflächenwellenfilter), um unerwünschte Frequenzprodukte zu eliminieren, und dann an einen Leistungsverstärkertreiber mit regelbarer Verstärkung weitergeleitet. Dieser Leistungsverstärkertreiber kann in das Element integriert sein. Das HF-Signal wird an einen weiteren externen Bandpassfilter weitergeleitet, bevor es zur Übertragung an den Leistungsverstärker gesendet wird.

Eine wichtige Spezifikation für diese Elemente ist der Schnittpunkt der dritten Ordnung (IP3). IP3 ist ein Maß für den Term dritter Ordnung der polynomischen Reihe, die die nichtlineare Kennlinie des Elements beschreibt. Die Koeffizienten der Terme erster und dritter Ordnung haben beim Eingangsleistungspegel dieselbe Amplitude. Dies bezieht sich auf den 1-dB-Kompressionspunkt des Verstärkers, an dem das sinusartige Signal beginnt, eine Rechteckform anzunehmen. Diese Art von Elementen wird in Mobilfunksendern, ISM-Bandempfängern und weiteren Kommunikationsanwendungen eingesetzt.