مازج الترددات

التبديل

• انظر كذلك
• مضاعف التردد
• التضمين البيني

ومن ناحية أخرى، الهدف من خلاط التبديل هو تحقيق عملية خطية فوق مستوى الإشارة عن طريق التبديل الثابت، مدفوعًا بالمذبذب المحلي. رياضيا، خلاط التبديل لا يختلف كثيرا عن خلاط الضرب. بدلاً من مصطلح الموجة الجيبية LO، سنستعمل دالة الإشارة. في مجال التردد، تؤدي عملية خلاط التبديل إلى ترددات المجموع والفرق المعتادة، ولكن كذلك إلى مصطلحات أخرى مثل ± 3 f LO، ± 5 f LO، إلخ. تتمثل ميزة خلاط التبديل في أنه يمكن أن يحقق (بنفس الجهد) عامل ضوضاء أقل (NF) وكسب تحويل أكبر. وذلك لأن ثنائيات التبديل أو الترانزستورات تعمل إما كمقاوم صغير (مفتاح مغلق) أو مقاوم كبير (مفتاح مفتوح)، وفي كلتا الحالتين يتم إضافة حد أدنى من الضوضاء. من منظور الدائرة، يمكن استخدام الكثير من خلاطات المضاعفة كخلاطات تبديل، فقط عن طريق زيادة سعة LO. لذلك يتحدث مهندسو RF ببساطة عن مازجات الترددات، بينما يقصدون تبديل مازجات الترددات.

وعلى صعيد آخر، يعمل شكل آخر من مازجات الترددات عن طريق التبديل، حيث يتم تمرير إشارة الدخل الأصغر معكوسة أو غير مقلوبة بحسب مرحلة المذبذب المحلي (LO). سيكون هذا نموذجيًا لأسلوب التشغيل العادي لخلاط مزدوج متوازن معبأ، مع محرك مذبذب محلي أعلى بكثير من سعة الإشارة.

من جانب آخر، الدائرة خلاط يمكن استخدامها ليس فقط لتغيير تردد إشارة المدخلات كما هو الحال في المتلقي، ولكن كذلك باعتباره كشف المنتج، المغير، المرحلة كاشف أو مضاعف التردد. مثلًا، قد يحتوي مستقبل الاتصالات على مرحلتين من جهاز الخلط لتحويل إشارة الدخل إلى تردد وسيط وخلاط آخر يستعمل ككاشف لإزالة تشكيل الإشارة.

الأنواع

من جهة ثانية، يمكن تصنيع مازجات الترددات من مكونات منفصلة، وقد تكون جزءًا من دوائر متكاملة، أو يمكن تسليمها كوحدات هجينة.

علاوةً على ذلك، يسمح مازج الترددات غير المتوازن، فضلًا عن إنتاج إشارة المنتج، بالمرور عبر إشارات الإدخال والظهور كمكونات في الخرج.

علاوةً على ذلك، يتم ترتيب مازج الترددات المتوازن الفردي مع تطبيق أحد مدخلاته على دائرة متوازنة ( تفاضلية ) بحيث يتم منع المذبذب المحلي (LO) أو إدخال الإشارة (RF) عند الخرج، ولكن ليس كلاهما.

وفي السياق ذاته، يحتوي مازج الترددات المزدوج المتوازن على كل من مدخلاته المطبقة على الدوائر التفاضلية، بحيث لا تظهر أي من إشارات الإدخال وإشارة المنتج فقط عند الإخراج. تعتبر مازجات الترددات المزدوجة المتوازنة أكثر تعقيدًا وتتطلب مستويات قيادة أعلى من التصميمات غير المتوازنة والمتوازنة.

يمكن كذلك تصنيف مازجات الترددات حسب طوبولوجيتها:

وفي السياق ذاته، السمة الأساسية للخلاط هي أنه ينتج مكونًا في خرجه وهو نتاج إشاري الدخل. يمكن للجهاز الذي له خاصية غير خطية (مثل الأسية ) أن يعمل كخلاط. تستعمل مازجات الترددات السلبية واحدًا أو أكثر من الثنائيات وتعتمد على علاقتها غير الخطية بين الجهد والتيار لتوفير عنصر المضاعفة. في مازج الترددات السلبي، تكون إشارة الخرج المرغوبة دائمًا ذات طاقة أقل من إشارات الإدخال.

وفي هذا الصدد، تتميز دوائر مازج الترددات بخصائصها مثل كسب التحويل (أو الخسارة) وشكل الضوضاء.

ومن ناحية أخرى، تستعمل مازجات الترددات النشطة جهاز تضخيم (مثل الترانزستور أو الأنبوب المفرغ ) لزيادة قوة إشارة المنتج. تعمل مازجات الترددات النشطة على تحسين العزل بين المنافذ، ولكن قد يكون لها ضوضاء أعلى واستهلاك أكبر للطاقة. يمكن أن يكون مازج الترددات النشط أقل تحملاً للحمل الزائد.

اختيار نوع مازج الترددات هو مقايضة لتطبيق معين.

علاوةً على ذلك، تشتمل المكونات الإلكترونية غير الخطية المستعملة كخلاطات على الثنائيات، والترانزستورات المنحازة بالقرب من القطع، وفي الترددات المنخفضة، المضاعفات التناظرية. كما تم استخدام المحاثات ذات النواة المغناطيسية الحديدية التي يتم دفعها إلى التشبع. في البصريات غير الخطية، تُستعمل البلورات ذات الخصائص غير الخطية لخلط ترددين من ضوء الليزر لإنشاء تغاير بصري.

الصمام الثنائي

وفي هذا السياق، افترض أن اثنين من الجيوب الأنفية المدخلة بترددات مختلفة يتم إدخالها في الصمام الثنائي، على هذا النحو و . الإشارة يصبح:

من جانب آخر، المصطلح الأول على اليمين هو الإشارتان الأصليتان، كما هو متوقع، متبوعًا بمربع المجموع، والذي يمكن إعادة كتابته على النحو التالي ، حيث تكون الإشارة المضاعفة واضحة. تمثل علامة القطع جميع القوى الأعلى للمجموع والتي نفترض أنها لا تذكر للإشارات الصغيرة.

علاوةً على ذلك، تجاهل كل المصطلحات باستثناء المصطلح والاستفادة من هوية التهيئة البديلة (المنتج إلى الخلاصة)،

يوضح كيفية إنشاء ترددات جديدة من مازج الترددات.

عائدات،

توسيع عوائد المدى التربيعي:

إضافةً إلى ذلك، افترض أن مجموع إشاري الدخل يتم تطبيقه على الصمام الثنائي، ويتم إنشاء جهد خرج يتناسب مع التيار عبر الصمام الثنائي (ربما عن طريق توفير الجهد الموجود عبر المقاوم المتسلسل مع الصمام الثنائي). فيما بعد، بغض النظر عن الثوابت في معادلة الصمام الثنائي، سيكون لجهد الخرج الشكل:

في هذا الإطار، يمكن استخدام الصمام الثنائي لإنشاء خلاط بسيط غير متوازن. ينتج هذا النوع من مازجات الترددات الترددات الأصلية فضلًا عن مجموعها وفرقها. الخاصية المهمة للديود هنا هي عدم الخطية (أو السلوك غير الأومي)، مما يعني أن استجابته (التيار) لا تتناسب مع مدخلاته (الجهد). لا يعيد الصمام الثنائي إنتاج ترددات جهده الدافع في التيار من خلاله، مما يسمح بمعالجة التردد المطلوب. يتم إعطاء التيار I عبر الصمام الثنائي المثالي كدالة للجهد V عبره:

كذلك، ويمكن تقريبه من أجل x الصغيرة (أي الفولتية الصغيرة) من خلال الشروط القليلة الأولى من تلك السلسلة:

حيث المهم أن V يظهر في الأس e. يمكن توسيع الأسي كـ