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Mischertypen
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13.11.19 14:07
HB9 

WGF-Premiumnutzer

13.11.19 14:07
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Mischertypen

Hallo zusammen,

hier möchte ich mal verschiedene Mischertypen mit ihren Vor- und Nachteilen vorstellen. Da der Mischer normalerweise das schwächste Glied im Empfänger ist, lohnt es sich, sich darüber Gedanken zu machen, wenn man einen hochwertigen Empfänger bauen will.

Zuerst die grundsätzliche Funktion eines Mischers:
Dieser hat bekanntlich die Aufgabe, ein gewisses Frequenz-Spektrum um einen vorgegebenen Wert zu verschieben. Mathematisch bedeutet das, dass das Signalgemisch mit einem Sinus-Signal im Zeitbereich multipliziert wird, Die Frequenz des Sinussignals entspricht dabei der gewünschten Verschiebung, wobei zwei Spektren entstehen, einmal die Summe aus Eingangs- und Hilfssignalfrequenz und einmal die Differenz, wobei diese frequenzmässig gespiegelt wird, also die Reihenfolge der Frequenzen des Eingangssignals wird vertauscht, was bei SSB beachtet werden muss, da dies ein Vertauschen der Seitenbänder bedeutet.

Die bekanntesten und auch schlechtesten Mischer sind die Ein-Röhren- und Ein-Transistoren-Mischer, wie sie in jedem Röhrenradio (Profigeräte ausgenommen) sowie in allen IC-freien Transistorradios vorkommen. Dabei gibt es die 'additiven' Mischer, bei denen das Eingangssignal dem Oszillatorsignal überlagert wird, und die 'multiplikativen', bei denen das Oszillatorsignal die Verstärkung der Röhre über ein zusätzliches Gitter steuert. Bei der additiven Mischung kommt die Multiplikation dadurch zustande, dass das Oszillatorsignal so gross ist, dass der Verstärker komplett übersteuert wird und damit nur während einer Halbwelle des Oszillatorsignals das Eingangssignal verstärkt, er wirkt damit als Schalter. Auf Schaltungsbeispiele verzichte ich hier, die findet man im Kompendium.
Vorteil dieser Schaltungen ist einerseits die Einfachheit, andererseits die recht hohe Mischverstärkung, die eine ZF-Stufe einspart. Multiplikative Mischer mit Hexoden oder Oktoden rauschen dabei deutlich mehr als additive Mischer, sind dafür aber übersteuerungsfester und haben eine höhere Mischverstärkung als Trioden in additiven Mischern.
Die Multiplikation kann hier nur unvollständig erfolgen, da der Strom durch die Röhre (oder den Transistor) als Resultat der Multiplikation eigentlich positiv und negativ werden kann, was technisch nicht möglich ist. Damit es trotzdem geht, wird (implizit) dem Eingangs- und Oszillatorsignal eine Gleichspannung überlagert, so dass das Vorzeichen immer gleich ist und so das Resultat der Multiplikation immer dasselbe Vorzeichen hat:
I_ZF(t) = (U_HF(t) + DC_HF) * (U_OSZI(t) + DC_OSZI)
I_ZF ist der Anodenstrom, also das Mischprodukt, U_HF das HF-Eingangssignal, DC_HF die überlagerte Gleichspannung, damit U_HF + DC_HF immer dasselbe Vorzeichen hat. U_OSZI und DC_OSZI ist dasselbe für den Oszillator.
Wenn man obige Formel ausmultipliziert, sieht man sofort die Schwachstelle dieser Mischer:

I_ZF = U_HF(t) * U_OSZI(t) + U_HF(t) * DC_OSZI + U_OSZI(t) * DC_HF + DC_HF " DC_OSZI

Das Produkt 'U_HF * U_OSZI' ist das gewünschte Resultat, aber es gibt noch drei weitere Produkte, die bis auf das letzte unerwünscht sind:

DC_HF " DC_OSZI: ergibt den Ruhestrom, spielt hier keine Rolle
U_OSZI(t) * DC_HF: verstärktes Oszillatorsignal, kann 1. ZF-Stufe übersteuern, bei passendem Schaltungsdesign kein Problem
U_HF(t) * DC_OSZI: verstärktes Eingangssignal, 'ZF-Durchschlag' gibt immer wieder Ärger

Daneben gibt es auf Grund der Nichtlinearitöt der aktiven Bauteile Mischprodukte durch Mischen verschiedener Eingangssignale unter sich, was zu 'Phantomsendern' führt. Die ZF-Durchschläge (also Empfang auf der ZF) werden teilweise durch Sperrkreise reduziert, auch ein 2. Vorkreis hilft.

Eine bessere Lösung sind halbsymmetrische Mischer, die aber zwei Transistoren (oder Röhren) brauchen. Hier kann wahlweise das Eingangs- oder Oszillatorsignal am ZF-Ausgang unterdrückt werden. Hier ein Beispiel:

Das HF-Signal gelangt über den Symmetrie-Trafo L2 gegenphasig an die Gates der beiden Transistoren. Da die Drains parallelgeschaltet sind, heben sich die gegenphasigen Drainströme vom Eingangssignal auf, somit gibt es keinen ZF-Durchschlag. Das Oszillatorsignal wird über L1 gegenphasig auf die beiden Sources eingespeist, die Amplitude ist dabei so gross, dass die FETs nur während der negativen Halbwelle am jeweiligen Source-Anschluss leiten und damit das HF-Eingangssignal verstärken. Mit P1 wird der optimale Arbeitspunkt eingestellt.
Das Prinzip ist folgendes: Während der positiven Halbwelle vom Oszillator ist T3 gesperrt und T2 verstärkt das durch L2 invertierte Eingangssignal, somit ist (v ist Mischverstärkung):
I_ZF = v * U_OSZI * (-U_HF).
Während der negativen Halbwelle von Oszillator ist es genau umgekehrt:
I_ZF = v * U_OSZI * U_HF
Das Eingangssignal wird also entsprechend dem Vorzeichen der Oszillatorspannung invertiert oder nicht invertiert verstärkt, die Transistoren arbeiten hier als Schalter und Verstärker.

Weiter in Teil 2.

Gruss HB9

Zuletzt bearbeitet am 14.11.19 13:31

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13.11.19 14:32
HB9 

WGF-Premiumnutzer

13.11.19 14:32
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Mischertypen

Hallo zusammen,

weiter geht es mit Teil 2.

Der Zwei-Transistor-Mischer kommt also dem Ideal schon recht nahe, er unterdrückt sowohl das Eingangs- als auch das Oszillatorsignal am Ausgang. Er hat aber auch seine Schwächen:

Durch die Gate-Source-Kapazität wird das Oszillatorsignal auf den Eingang gekoppelt und somit abgestrahlt, falls nicht durch passende Schaltungsmassnahmen dieser Pfad zur Antenne unterbrochen wird. Zudem funktioniert diese Kopplung in beide Richtungen, somit muss auch der Oszillator mit einer Pufferstufe entkoppelt werden, damit er nicht durch das Eingangssignal unerwünscht moduliert wird.

Aus Sicht des Oszillators gibt es keine lineare Multiplikation, sondern es wird geschaltet. Somit wird das Eingangssignal nicht nur mit der Grundwelle, sondern auch mit allen Oberwellen des Oszillatorsignals gemischt. Solange die Oszillatorfrequenz höher als die Eingangsfrequenz ist, ist das kein Problem, umgekehrt gibt es aber Nebenempfangsstellen durch die Oszillator-Oberwellen, was bei der Frequenzwahl und Filterung des Eingangssignals beachtet werden muss. Da aber alle Mischertypen mehr oder weniger stark diese Eigenschaft haben, gilt das generell.

Eine weitere Schwachstelle ist die Nichtlinearität der Transistoren (oder Röhren), die hier wegen des Schaltens stärker stört als bei einem Verstärker, wo der Arbeitspunkt optimal eingestellt werden kann.

Hier noch eine Schaltungsvariante, diesmal mit Röhren:



Das Oszillatorsignal gelangt über den Symmetriertrafo L10 gegenphasig an die beiden Gitter, das HF-Signal wird in die gemeinsame Kathode eingespeist, L13 sorgt dafür, dass die HF nicht nach Masse abfliesst. Die Eingangsimpedanz ist hier niedrig, da es aus Sicht des HF-Signals eine Gitterbasis-Schaltung ist, und die beiden parallelgeschalteten Trioden halbieren die Impedanz zusätzlich.
Ausgangsseitig wird die ZF symmetrisch über den Symmetriertrafo L12 ausgekoppelt, der hier auf ZF-Resonanz abgestimmt wird. Somit wird das Oszillatorsignal nicht unterdrückt, für dieses ist die Schaltung ein normaler Gegentaktverstärker. Das HF-Signal dagegen wird unterdrückt, da es gleichphasig eingespeist, aber gegenphasig ausgekoppelt wird. Auch hier muss das Oszillatorsignal so stark sein, dass die jeweilige Triode während der negativen Halbwelle am Gitter gesperrt ist. Die Multiplikation kommt dadurch zustande, dass je nach Polarität die eine oder andere Triode das Eingangssignal verstärkt, am Ausgang aber durch den Symmetrietrafo das Vorzeichen gedreht wird, je nachdem, welche der beiden Röhren das Eingangssignal verstärkt. Somit ist die Mischfunktion identisch zur Zwei-Transistorschaltung vom vorherigen Beitrag.

Der Nachteil ist hier die Verstärkung des Oszillatorsignals, was aber bei geeigneter Wahl der ZF und ausreichender Filterung vor der 1. ZF-Stufe kein Problem ist.
Der Vorteil liegt darin, dass das Oszillatorsignal nicht zum Eingang durchschlägt, da die beiden Gitter gegenüber der Kathode gegenphasig gespeist sind und sich somit die Spannungen an der Kathode aufheben. An Stelle der ECC91 kann man natürlich auch 'normale' HF-Trioden oder auch Pentoden verwenden, die Kathoden werden dann miteinander verbunden.

Bei diesen Schaltungen lohnt es sich, die Symmetrie einstellbar zu machen, damit der ZF-Durchschlag minimiert werden kann. So kann der erhöhte Aufwand für den Mischer durch eine einfachere Eingangsschaltung kompensiert werden. Für bessere Empfänger ist das auf jeden Fall eine lohnende Alternative bei relativ geringem Zusatzaufwand, auch bei Verwendung von Röhren. Ob man Röhren oder Transistoren verwendet, ist Geschmacksache, beide Schaltungen lassen sich mit Röhren oder Transistoren aufbauen. Verwendet man Pentoden, bekommt man eine sehr hohe Mischverstärkung, dasselbe geht natürlich mit einer Kaskodenschaltung auch mit Transistoren.

Im 3. Teil folgt der Diodenmischer.

Gruss HB9

Zuletzt bearbeitet am 13.11.19 14:33

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13.11.19 16:27
HB9 

WGF-Premiumnutzer

13.11.19 16:27
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Mischertypen

Hallo zusammen,

hier also der Diodenmischer, auch Ringmischer genannt:



Das HF-Signal wird über den Symmetrie-Trafo L1 eingespeist, das Oszillatorsignal über L2. Das ZF-Signal kann symmetrisch an den beiden Mittelanzapfungen abgenommen werden, so wie es gezeichnet ist, man kann aber auch die eine Mittelanzapfung auf Masse legen und an der anderen das ZF-Signal asymmetrisch abgreifen. Bei diesem Mischer ist es wichtig, dass alle Anschlüsse mit derselben Impedanz abgeschlossen werden (bei 1:1-Trafos), wobei der Wert der Impedanz von den Trafos abhängt, vor allem dann, wenn es breitbandig sein soll. Für schmalbandige Anwendungen können die Trafos auch mit Kondensatoren auf Resonanz abgestimmt werden. Bei den Dioden ist die richtige Beschaltung zu beachten: Es sieht fast wie eine Gleichrichterbrücke aus, aber eben nicht ganz.

Da dieser Mischer passiv arbeitet, gibt es einen Signalverlust von ca. 6dB, der durch eine Verstärkerstufe kompensiert werden muss, für maximale Empfindlichkeit vor dem Mischer, damit das Rauschen minimiert wird.

Bei diesem Mischer wird sowohl das HF- als auch das Oszillatorsignal am ZF-Ausgang unterdrückt. Eine weitere Besonderheit besteht darin, dass die Anschlüsse auch fast beliebig vertauscht werden könnnen. So kann man am ZF-Eingang ein Signal einspeisen und bekommt am HF-Anschluss das Mischprodukt, ebenso lässt sich der Oszillator- mit dem HF-Eingang vertauschen. Der ZF-Anschluss ist gegenüber den anderen beiden privilegiert: Da das ZF-Signal nicht durch einen Trafo muss, funktioniert der ZF-Anschluss auch für beliebig tiefe Frequenzen inklusive Gleichstrom. So kann man z.B. durch einen einstellbaren Gleichstrom einstellen, wie viel vom Oszillatorsignal am HF-Anschluss rauskommen soll, auch eine perfekte Amplitudenmodulation ist so möglich, und zwar auch für einen Modulationsgrad > 100%.

Nun zur Funktion. Die Dioden arbeiten hier als HF-Schalter, dabei ist zu beachten, dass die Schaltung mit idealen Dioden nicht funktionieren würde, die Vorwärts-Fluss-Spannung ist für die Funktion obligatorisch und ein wichtiges Kriterium: Eine hohe Fluss-Spannung ergibt eine hohe Dynamik, erfordert aber eine hohe Oszillatorleistung, während eine niedrige Fluss-Spannung (Schottky-Dioden) weniger Oszillatorleistung braucht, dafür weniger Dynamik bietet. Die Oszillatorspannung muss deutlich grösser als zwei Fluss-Spannungen sein, damit die Dioden leiten können, während das HF-Signal deutlich kleiner als eine Fluss-Spannung sein muss, sonst gibt es üble Verzerrungen.

Hier sind die Strompfade für das HF-Signal (hellblau) und das Oszillatorsignal (rot) für beide Polaritäten des Oszillatorsignals eingezeichnet:

Bei positiver Stromrichtung des Oszillatorsignals (rechtes Bild) fliesst der Oszillatorstrom über D4 und D1, somit sind diese beiden Dioden 'eingeschaltet' und sorgen dafür, dass der HF-Strom (hellblau) vom oberen Ende von L1 über D1 und D4 nach L2 und von dort über die Mittelanzapfung zum ZF-Ausgang fliesst und von dort zurück zur Mittelanzapfung von L1. Für die HF bildet dabei L2 einen Kurzschluss, da der Strom in den beiden Spulenhälften gegensinnig fliesst und sich so die Magnetfelder kompensieren. Da durch D2 und D3 kein Oszillator-Strom fliesst, sind sie gesperrt und können als nicht existent angesehen werden. Somit fliesst der ZF-Strom vom unteren zum oberen Anschluss. Wird der HF-Strom umgepolt, fliesst auch der ZF-Strom in umgekehrter Richtung, weil für den HF-Pfad alles symmetrisch ist.
Wird die Polarität des Oszillatorsignals umgedreht, gilt das linke Bild. Jetzt fliesst der Oszillatorstrom durch D2 und D3, während D1 und D4 gespeert sind. Somit muss auch der HF-Strom durch die unteren Dioden fliessen. Da die untere Hälfte von L1 gegenüber der oberen aus Sicht des HF-Stroms umgekehrt angeschlossen ist, bedeutet das, dass der ZF-Strom (bei gleicher Richtung des HF-Stroms) jetzt umgekehrt fliesst. Somit hat man also einen Umschalter, der im Takt des Oszillatorsignals die Polarität des HF-Signals umdreht, was einer Multiplikation gleichkommt. Da der Signalpfad für das HF-Signal völlig linear ist, gibt es so gut wie keine unerwünschten Mischprodukte, solange die HF-Amplitude nicht so gross wird, dass die gesperrten Dioden zu leiten beginnen. Weiter muss auch das Oszillatorsignal so gross sein, dass die leitenden Dioden auch bei maximaler HF-Spannung leitdend bleiben.
In der Praxis bedeutet das bei Schottky-Dioden und 50 Impedanz ca. 7dBm Oszillatorsignal (ca. 1V Amplitude) und maximal etwa -10..0dBm HF-Signal (ca, 100mV Amplitude). Da die Dioden kein Rauschen erzeugen, ist die Dynamik sehr gross und wird hauptsächlich durch das Phasenrauschen des Oszillators und das Verstärkerrauschen des ZF-Verstärkers begrenzt. Dadurch kann in vielen Fällen auf eine schmalbandige Vorselektion vor dem Mischer verzichtet werden.

Gruss HB9

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13.11.19 16:45
HB9 

WGF-Premiumnutzer

13.11.19 16:45
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Mischertypen

Fortsetzung Diodenmischer:

Wie der 2-Transistor-Mischer ist auch der Diodenmischer ein schaltender Mischer, somit wird das Signal auch mit den Oberwellen des Oszillators gemischt, was bei der Frequenzwahl und Filterung des Eingangssignals beachtet werden muss. Für eine maximale Unterdrückung des Eingangssignals (ZF-Durchschlag) muss das Oszillatorsignal absolut symmetrisch sein, das bedeutet auch, dass die Treiberstufe für die positive und negative Halbwelle dieselbe Ausgangsimpedanz haben muss, was ohne Gegentaktstufe schwierig wird. Für Frequenzen bis in den KW-Bereich gibt es für diesen Zweck mittlerweile preiswerte und einfach zu beherrschende OpAmps, z.B. den AD8021 von Analog Devices, der ist bis etwa 20MHz als Treiber einsetzbar. Durch die leitenden Dioden wird das Oszillatorsignal am Mischereingang natürlich verzerrt, die Sinus-Spitzen werden 'plattgedrückt', so sieht man auch, ob die Amplitude ausreichend ist. Als Trafos kann man z.B. von CoilCraft preiswerte Breitband-Übertrager verwenden, man kann sie aber auch selber machen, solange die Anforderungen an Breitbandigkeit nicht allzu hoch sind. Geeignet sind Breitband-Ferritkerne (z.B. FT37-43 oder FT50-43 von Amidon) sowie Doppellochkerne. Die Sekundärspulen mit der Mittelanzapfung werden dabei bifilar gewickelt, damit die Kopplung der beiden Spulenhälften möglichst gut ist. Die Primärwicklung soll möglichst wenig kapazitiv auf die Sekundärwicklung koppeln, was eine Herausforderung ist. Durch eine dickere Isolation sowie eine passende Verteilung der Windungen kann die Koppelkapazität minimiert und so verteilt werden, dass sich die eingekoppelten Spannungen möglichst aufheben.
Als Alternative gibt es auch fertige Diodenmischer, z.B. den SBL1 von MiniCircuits sowie baugleiche unter verschiedenen Namen. Diese schaffen den Frequenzbereich von 1..500MHz für HF und Oszillator, und am ZF-Anschluss geht es ab Gleichstrom bis 500MHz. Die ZF- und Oszillator-Unterdrückung ist mit 40..60dB sehr gut.

Wegen der hohen Oszilllatorleistung muss man vor allem bei höheren Frequenzen mit einem sauberen Aufbau dafür sorgen, dass das Oszillatorsignal keinen Weg zur Antenne findet. 7dBm sind ja immerhin ca. 5mW HF-Leistung, da kommt man schon weit...
Statt einem sinusförmigen Oszilllatorsignal geht auch ein symmetrisches Rechtecksignal, wegen dem Störpotential sollen die Flanken nicht allzu steil sein.

Im Teil 5 folgt noch die Gilbert-Zelle, wie man sie in Mischer-ICs findet,

Gruss HB9

13.11.19 17:01
Matu 

WGF-Premiumnutzer

13.11.19 17:01
Matu 

WGF-Premiumnutzer

Re: Mischertypen

Hallo HB9,

sehr schöner Beitrag.

Dazu habe ich gleich eine Frage: Es gibt ja noch einen Mischer mit 2 antiparallel geschalteten Dioden der ist wohl unter dem Namen
"Poljakow-Miischer" bekannt. Man findet zum Mischer sehr wenig Informationen, ich weiß dass mit halber Oszillatorfrequenz gearbeitet wird, aber mehr Informationen über die Funktion habe ich nicht. Kannst Du etwas mehr zu dem Mischer sagen?

Grüße Matu

13.11.19 17:24
Martin.M 

WGF-Premiumnutzer

13.11.19 17:24
Martin.M 

WGF-Premiumnutzer

Re: Mischertypen

klasse Beitrag, herzlichsten Dank dafür !

Kleine Anmerkung zum Diodenmischer:
Es gibt im Handel fix- und fertige Bausteine die schon alles enthalten ( IE500 und Verwandte),
wenn man sich den Mischer selbst aufbaut ich bin mir nicht sicher ob man da einfach vier gleiche Dioden für nehmen kann.
Es gab für diesen Zwecke Sätze bestehend aus vier selektierten Dioden, so einen findet man zB. im Telefunken E108Lw4 vorne.
Der Diodensatz nennt sich OA154Q wobei das Q für Quartett steht.

Ich hätte große Lust mal den einen und anderen Mischer aufzubauen zumal die Messumgebung hier ideal für solche Experimente ist.

lG Martin

13.11.19 17:33
HB9 

WGF-Premiumnutzer

13.11.19 17:33
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Mischertypen

Hallo zusammen,

hier nun die 'Gilbert-Zelle', wie man sie in vielen Mischer-ICs wie dem NE612 oder dem SO42P antrifft. Das ist sozusagen die aktive Variante des Diodenmischers und hat somit auch eine Mischverstärkung. Hier die vereinfachte Schaltung, es fehlen die Widerstände für die Arbeitspunkteinschtellung und die Abblockkondensatoren:


Die Grundlage dazu bildet der 2-Transistor-Mischer. Wenn man diesen genau betrachtet, stellt man fest, dass er am Ausgang ebenfalls nur eine Stromrichtung kennt, so wie beim Ein-Transistor-Mischer. Die Röhrenvariante hat zwar dank Symmetrietrafo am Ausgang beide Stromrichtungen, dafür nur eine Spannungspolarität am asymmetrischen HF-Eingang. Will man an beiden Eingängen und am Ausgang beide Spannungs- und Strompolaritäten, also einen echten 4-Quadranten-Multiplizierer (wie der Diodenmischer), braucht man mindestens 4 Transistoren (oder Röhren), für gleiche Impedanzen an den beiden Eingängen braiucht es 6 Transistoren, so wie im Bild (an Stelle von T1 und T2 könnte man die Ausgänge von L2 direkt mit den Emittern von T3/T4 und T5/T6 verbinden, aber dann ist die Eingangsimpedanz sehr niedrig).

Vorerst betrachten wir die linke Hälfte aus T1, T3 und T4. Diese ist praktisch identisch zum 2-Röhren-Mischer, nur dass HF und Oszillator vertausch sind, was eigentlich keine Rolle spielt. T1 sorgt wie schon geschrieben für eine höhere Eingangsimpedanz des Oszillatoreingangs. Somit ist die Funktion dieser Hälfte klar. Der Trick ist nun, dass für die andere Polarität des Oszillators eine identische, jedoch gegenphasig angesteuerte Stufe parallelgeschaltet wird, die aus T2, T5 und T6 besteht. Für die positive Oszillator-Halbwelle ist T1 leitend und T2 gesperrt, somit arbeitet der Mischer mit T3 und T4, während für die negative Halbwelle des Oszillators T1 gesperrt ist und T2 leitet, womit T5 und T6 als Mischer arbeiten.
Die Transistoren T3..T6 werden so angesteuert, dass entsprechend dem Vorzeichen der Oszillatorspannung die HF-Spannung invertiert oder nicht invertiert zum ZF-Ausgang geschaltet wird. Das gilt auch umgekehrt, also je nach Vorzeichen der HF-Spannung wird die Oszillatorspannung invertiert oder nicht invertiert zum ZF-Ausgang durchgeleitet:

Oszillatorspannung positiv:
T1 leitet, T2 sperrt -> HF mit T3/T4 im Gegentakt invertiert verstärkt, L3 invertiert -> ZF-Ausgang in Phase mit HF-Eingang
Oszillatorspannung negativ:
T2 leitet, T1 sperrt -> Gegentaktverstärkung mit T5/T6, Eingänge gegenüber T3/T4 vertauscht, Ausgänge nicht -> ZF in Gegenphase zu HF

Aus Oszillatorsicht:
HF positiv:
T4 und T6 leiten, T3 und T5 gesperrt -> Oszillatorspannung wird im Gegentakt mit T1/T4 und T2/T6 verstärkt und von T1/T2 sowie L3 invertiert, also effektiv ZF-Signal in Phase mit Oszillatorspannung
HF negativ:
T3 und T5 leiten, T4 und T6 gesperrt -> Oszillatorspannung wird im Gegentakt mit T1/T3 und T2/T5 verstärkt, jetzt ist L3 gegenüber vorher umgepolt -> ZF-Ausgang in Gegenphase zum Oszillatorsignal

Somit hat man also eine echte 4-Quadranten-Mischung und es spielt keine Rolle, welchen Eingang man für das HF- und das Oszilllatorsignal verwendet. Auch dieser Mischer arbeitet als Schalter, das Oszillatorsignal muss daher eine ausreichende Amplitude haben, so dass T1 und T2 sauber gesperrt und durchgeschaltet werden.
Die Symmetrierung kann statt mit Trafos auch mit Transistoren gemacht werden, was in ICs natürlich praktischer ist. Beim SO42P können die Transistoren T1 und T2 als Oszillator geschaltet werden.
Wie bei jedem aktiven Mischer ist auch hier die Dynamik durch das Rauschen und die Verzerrungen der Transistoren begrenzt. Durch Gegenkopplungen können die Verzerrungen reduziert werden.

Gegenüber 1-Transistor-Mischer sind diese klar überlegen, und in IC-Form ist der Aufwand gering, da auch der Oszillator im IC enthalten ist. Wichtig ist das Einhalten der korrekten Impedanzen und Signalpegel, damit die Dynamik möglichst gut genutzt wird. Eine schmalbandige Vorselektion ist nicht zwingend, aber sehr empfehlenswert. In Röhrentechnik wird man das kaum realisieren, das gibt ein 'Röhrengrab' und ein Diodenmischer samt Treiberstufe gibt dann mit weniger Röhren (bei Verwendung von Halbleiterdioden) ein besseres Resultat.

Ich hoffe, alle Klarheiten beseitigt zu haben
Die Bastler können nun schon mal den Lötkolben anheizen und wahlweise einen bestehenden Empfänger aufrüsten oder ein neues Spitzengerät bauen... Der Diodenmischer ist dabei der Favorit, der funktioniert effektiv mit einem simplen Tiefpass für die Spiegelfrequenzunterdrückung.

Gruss HB9

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13.11.19 18:16
MB-RADIO 

WGF-Premiumnutzer

13.11.19 18:16
MB-RADIO 

WGF-Premiumnutzer

Re: Mischertypen

Hallo HB9,

saustark und leichtverständlich geschrieben. So wünschte ich mir das in vielen Büchern.

Ich habe da gleichmal ein Problem mit einem Diodenringmischer als Synchrongleichrichter.

Ich habe das Millivoltmeter URV3/2.
Das ist mit einem Chopperverstärker und einem Wiederergleichrichter auf der Basis eines Ringmischers aufgebaut.

Auf jedem Falle ist die Anzeige generell etwas zu niedrig.
Das Instrument und Vorwiderstände sind in Ordnung.

Ein Erhöhen der Ausgangsspannung bringt aber 0-Punkt-Probleme.
Demnach vermute ich die Amplitude des Oszillators am Mischer.

Den Schaltungsauszug und dessen Beschreibungsauszug habe ich angehängt.

Wie geht nun die Amplitude des Oszillators auf die Ausgangsgleichspannung ein, ohne daß der 0-Punkt sich verändert ?




Viele Grüße
Bernd



Zwei Dinge sind unendlich, das Universum und die menschliche Dummheit, aber bei dem Universum bin ich mir noch nicht ganz sicher. (Albert Einstein)

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13.11.19 19:36
HB9 

WGF-Premiumnutzer

13.11.19 19:36
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Mischertypen

Hallo zusammen,

offenbar gab es Leser

@Matu: Diesen Mischertyp kenne ich nicht. Es gibt aber noch diverse weitere Typen, so der 1-Dioden-Mischer (hat nur Nachteile, daher höchstens für das Lehrbuch), der 2-Dioden-Mischer (wurde gerne als Phasenvergleicher in PLL-Schaltungen verwendet) und CMOS-Schalter, wenn die Frequenzen nicht allzu hoch sind.

@Martin: Die Dioden sehe ich nicht als kritisch an, ich verwendete schon öfter mit Erfolg die BAR43 (gibt es auch als Doppeldiode, Achtung! richtige Version nehmen) sowie die 1N4148 für höhere Signalpegel. Bei Germaniumdioden ist wegen der weniger stark geknickten Kennlinie eine Aussortierung auf möglichst gleiche Kennlinien wichtiger als bei Si-Dioden. Kritischer sehe ich die Symmetrie-Trafos bei höheren Frequenzen (ab KW), wenn man sie selber wickeln will. Da wird es wohl ein paar 'Ehrenrunden' geben...
Als Alternative eignen sich die CoilCraft-Breitbandtrafos. Das sind zwar SMDs, aber mit 10*10mm Gehäusegrösse und 2.54mm Pin-Abstand sind sie problemlos zu verarbeiten.
Der Oszillator gibt wegen dem nötigen Pegel und der Rückwirkung etwas mehr Aufwand als bei einer aktiven Lösung. Ohne Pufferstufe geht es nicht.
Im Gegensatz zu wirklich guten aktiven Mischern sind Diodenmischer aber recht pflegeleicht.

Gruss HB9

13.11.19 19:47
HB9 

WGF-Premiumnutzer

13.11.19 19:47
HB9 

WGF-Premiumnutzer

Re: Mischertypen

Hallo Bernd,

die Oszillatoramplitude hat praktisch keinen Einfluss auf die Ausgangsspannung, solange sie genug hoch und symmetrisch ist. Eine Asymmetrie bringt einen amplitudenabhängigen Offset. Je nach Diodentyp kann es auch sein, dass die Dioden nicht mehr über alle Zweifel erhaben sind. Selen-Dioden sind Verbrauchsmaterial, die dürften weggedriftet sein, während Ge- oder Si-Dioden stabiler sind, aber auch die könnne altern. Mit einem Ohmmeter können sie auf Gleichheit in Durchlassrichtung geprüft werden, dabei müssen sie einseitig abgehängt werden, was auf der Seite der Widerstände gut möglich sein sollte. Vor dem Messen unbedingt eine längere Abkühlpause einlegen, da die Fluss-Spannung stark temperaturabhängig ist.
Wenn die Dioden in Ordnung sind, sollte man die Kurvenform des Oszillatorsignals anschauen, das muss symmetrisch sein, also beide Halbwellen gleiche Amplitude und Form. Im Fall einer emissionsschwachen Röhre kann es durchaus Verzerrungen geben, wenn sie den nötigen Spitzenstrom nicht mehr bringt.

Gruss HB9

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