Sekoitin

Sekoitin (engl. mixer) on epälineaarinen radiosysteemin osa, jolla saadaan syötesignaalien summa ja erotaajuudet. Riippuu käytetystä rakenteesta, myös monia muita sekoitustuloksia voi syntyä (tai olla syntymättä.)

Nimityksiä

Sekoittimia kutsutaan joskus muilla nimillä riippuen käyttötavasta.

• Esi-ilmaisin (first detector)
  • Vastaanottimen ensimmäisen sekoittimen tyypillinen nimitys
• Ilmaisin (Detector)
  • Demodulaattori (Demodulator)
    • Yleisnimitys zzz?
  • Tuloilmaisin (Product Detector)
    • Viittaa rakenteen tapaan analogisesti kertoa keskenään syötesignaalien jännitteet (tai ainakin niiden etumerkit) tuottamaan lähtösignaalia
  • Synkroninen ilmaisin (Synchronous detector)
    • Viittaa ilmaisuun käyttäen refrenssitaajuutta (paikallisoskillaattoria)
• Modulaattori (Modulator)
  • Kun hyötysignaali ja välitaajuus/(apu)kantoaalto sekoitetaan keskenään saaden välitaajuus/RF

Aktiivikomponentteja

Sekoittimena voi toimia mikä tahansa komponentti jolla on epälineaarinen jännite/virta toimintakäyrä. Ideaalisen sekoittimen lähtösignaalin amplitudi on lineaarisessa suhteessa toiseen syötesignaaliin, kun toinen (yleensä paikallisoskillaattori) pidetään vakioamplitudisena.

Sekoittimen aktiivikomponenteiksi käyvät esimerkiksi: diodit, bipolaaritransistorit, liitosfetit (JFET), yksi- ja kaksihilaiset MOSFETit, sekä niiden elektroniputkivastineet.

Erilaisilla puolijohdekomponenteilla on erilaisia etuja ja haittoja kun niitä käyttää sekoittimissa:

Puolijohde		Etuja		Haittoja
Bipolaarinen transistori		Pieni kohinaluku, suuri vahvistus, pieni tasavirtateho		Suuri keskinäismodulaatiotuotto, helppo ylikuormittaa, herkkä rikkoa ylikuormalla
Diodi		Pieni kohinaluku, korkeahko tehonkäsittelykyky, vaikea särkeä		Vaatii paljon LO tehoa, sovitus IF asteeseen, muuntovaimennus
JFET		Pieni kohinaluku, antaa muuntovahvistusta, erinomaiset neliölain vasteominaisuudet, erinomainen ylikuorman sieto, sietää paljon ylikuormaa		Optimi muuntovahvistus ei tapahdu neliölain vasteen optimialueella, vaatii paljon LO tehoa
Kaksoishila- MOSFET		Pieni IM särö, AGC, neliölakiominaisuudet		Korkea kohinaluku, herkkä vikaantumaan ylitehoisalla syötteellä, epästabiili

Sekoitustulokset

Sekoittimen syötesignaali $f_{s}\,$ sisältää hyötysignaalia ja $f_{o}\,$ on apusignaali jolla tavoitellaan hyötysignaalin siirtoa jollekin positiiviselle taajuudelle: $\pm N*f_{s}\pm M*f_{o}$. Normaalisti $M$ ja $N$ toivotaan olevan ykkösiä, mutta muitakin (positiivisia) kokonaislukuarvoja voi esiintyä ja ne tunnetaan harmoonisina. Sekoituksen tulos sisältää aina molemmat syötesignaalit, niiden summat ja erot, sekä harmoonisten summat ja erot. Jos taajuudet on valittu huonosti, tällainen harha-tulos saattaa osua päällekäin halutun hyötysignaalin kanssa jossainpäin viritysaluetta, jolloin lopputuloksena on ylimääräinen visertäjä (birdie, suomeksi myös: poikanen, härö, spurgu, vinku) Lähettimissä tulee ylimääräisiä harhalähetteitä (spurious.)

Sekoitustulosten määrää saadaan pienennettyä käyttämällä balansoitua sekoitinta, jossa toinen syöteportti on balansoitu ja toinen balansoimaton. Balansoituun porttiin syötetty signaali ei tuota parillisia harmoonisiaan. Jos molemmat sekoittimen portit ovat balansoituja, puhutaan kaksoisbalansoidusta sekoittimesta ja siinä parillisten harmoonisten eliminaatio tapahtuu molemmille syötesignaaleille.

Erilaisten sekoitustulosten muodostuminen erityyppisissä sekoitinrakenteissa:

Balansoimaton sekoitin
	$f_{o}\,$	$2f_{o}\,$	$3f_{o}\,$	$4f_{o}\,$	$5f_{o}\,$
$f_{s}\,$	$\pm f_{o}\pm f_{s}$	$\pm 2f_{o}\pm f_{s}$	$\pm 3f_{o}\pm f_{s}$	$\pm 4f_{o}\pm f_{s}$	$\pm 5f_{o}\pm f_{s}$
$2f_{s}\,$	$\pm f_{o}\pm 2f_{s}$	$\pm 2f_{o}\pm 2f_{s}$	$\pm 3f_{o}\pm 2f_{s}$	$\pm 4f_{o}\pm 2f_{s}$	$\pm 5f_{o}\pm 2f_{s}$
$3f_{s}\,$	$\pm f_{o}\pm 3f_{s}$	$\pm 2f_{o}\pm 3f_{s}$	$\pm 3f_{o}\pm 3f_{s}$	$\pm 4f_{o}\pm 3f_{s}$	$\pm 5f_{o}\pm 3f_{s}$
$4f_{s}\,$	$\pm f_{o}\pm 4f_{s}$	$\pm 2f_{o}\pm 4f_{s}$	$\pm 3f_{o}\pm 4f_{s}$	$\pm 4f_{o}\pm 4f_{s}$	$\pm 5f_{o}\pm 4f_{s}$
$5f_{s}\,$	$\pm f_{o}\pm 5f_{s}$	$\pm 2f_{o}\pm 5f_{s}$	$\pm 3f_{o}\pm 5f_{s}$	$\pm 4f_{o}\pm 5f_{s}$	$\pm 5f_{o}\pm 5f_{s}$
Balansoitu sekoitin - puolet vähemmän sekoitustuloksia
	$f_{o}\,$	$2f_{o}\,$	$3f_{o}\,$	$4f_{o}\,$	$5f_{o}\,$
$f_{s}\,$	$\pm f_{o}\pm f_{s}$	$\pm 2f_{o}\pm f_{s}$	$\pm 3f_{o}\pm f_{s}$	$\pm 4f_{o}\pm f_{s}$	$\pm 5f_{o}\pm f_{s}$
$2f_{s}\,$	-	-	-	-	-
$3f_{s}\,$	$f_{o}\pm 3f_{s}$	$2f_{o}\pm 3f_{s}$	$3f_{o}\pm 3f_{s}$	$4f_{o}\pm 3f_{s}$	$5f_{o}\pm 3f_{s}$
$4f_{s}\,$	-	-	-	-	-
$5f_{s}\,$	$f_{o}\pm 5f_{s}$	$2f_{o}\pm 5f_{s}$	$3f_{o}\pm 5f_{s}$	$4f_{o}\pm 5f_{s}$	$5f_{o}\pm 5f_{s}$
Kaksoisbalansoitu sekoitin - neljännes sekoitustuloksia
	$f_{o}\,$	$2f_{o}\,$	$3f_{o}\,$	$4f_{o}\,$	$5f_{o}\,$
$f_{s}\,$	$f_{o}\pm f_{s}$	$-$	$3f_{o}\pm f_{s}$	$-$	$5f_{o}\pm f_{s}$
$2f_{s}\,$	-	-	-	-	-
$3f_{s}\,$	$f_{o}\pm 3f_{s}$	$-$	$3f_{o}\pm 3f_{s}$	$-$	$5f_{o}\pm 3f_{s}$
$4f_{s}\,$	-	-	-	-	-
$5f_{s}\,$	$f_{o}\pm 5f_{s}$	$-$	$3f_{o}\pm 5f_{s}$	$-$	$5f_{o}\pm 5f_{s}$

Sekoitustuloksia nimitetään kertalukujen mukaan siten, että: $\pm N*f_{s}\pm M*f_{o}$ tuottaa kertalukua $N+M$ olevan tuloksen. Pienimmillään sekoitustulos on toista kertalukua, $3f_{s}+f_{o}$ tuottaa neljännen kertaluvun sekoitustuloksen.

Sekoitin voi vahvistaa tai vaimentaa läpikulkevaa hyötysignaalia ja tavalliseen tapaan sitä mitataan desibeleinä. Positiivinen desibeliluku tarkoittaa vahvistusta ja negatiivinen vaimennusta.

Sekoitinten alityyppejä

• Aliharmooninen sekoitin
• Sekoitin
• Balansoitu sekoitin
• Kaksoisbalansoitu sekoitin