आवृत्ति मिक्सर

इलेक्ट्रानिक्स में, एक मिक्सर, या आवृत्ति मिक्सर, एक इलेक्ट्रिकल सर्किट है जो उस पर लागू दो संकेतों से नई आवृत्तियों का निर्माण करता है।इसके सबसे सामान्य अनुप्रयोग में, दो संकेतों को एक मिक्सर पर लागू किया जाता है, और यह मूल आवृत्तियों के योग और अंतर पर नए संकेतों का उत्पादन करता है।अन्य आवृत्ति घटकों को एक व्यावहारिक आवृत्ति मिक्सर में भी उत्पादित किया जा सकता है।

मिक्सर का उपयोग व्यापक रूप से एक आवृत्ति रेंज से दूसरे में संकेतों को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है, एक प्रक्रिया जिसे हेटेरोडिंग के रूप में जाना जाता है, ट्रांसमिशन या आगे सिग्नल प्रोसेसिंग में सुविधा के लिए।उदाहरण के लिए, एक सुपरहेटरोडीन रिसीवर का एक प्रमुख घटक एक मिक्सर है जिसका उपयोग प्राप्त संकेतों को एक सामान्य मध्यवर्ती आवृत्ति के लिए स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है।फ़्रीक्वेंसी मिक्सर का उपयोग ट्रांसमीटर में एक वाहक सिग्नल को मॉडुलन करने के लिए भी किया जाता है।

प्रकार
एक मिक्सर की आवश्यक विशेषता यह है कि यह अपने आउटपुट में एक घटक का उत्पादन करता है जो दो इनपुट संकेतों का उत्पाद है।दोनों सक्रिय और निष्क्रिय सर्किट मिक्सर का एहसास कर सकते हैं।निष्क्रिय मिक्सर एक या अधिक डायोड का उपयोग करते हैं और गुणा तत्व प्रदान करने के लिए वोल्टेज और वर्तमान के बीच उनके गैर-रैखिक संबंध पर भरोसा करते हैं।एक निष्क्रिय मिक्सर में, वांछित आउटपुट सिग्नल हमेशा इनपुट संकेतों की तुलना में कम शक्ति का होता है।

सक्रिय मिक्सर एक एम्पलीफाइंग डिवाइस (जैसे कि एक ट्रांजिस्टर या वेक्यूम - ट्यूब) का उपयोग करते हैं जो उत्पाद सिग्नल की ताकत को बढ़ा सकता है।सक्रिय मिक्सर बंदरगाहों के बीच अलगाव में सुधार करते हैं, लेकिन उच्च शोर और अधिक बिजली की खपत हो सकती है।एक सक्रिय मिक्सर अधिभार के कम सहिष्णु हो सकता है।

मिक्सर को असतत घटकों से बनाया जा सकता है, एकीकृत सर्किट का हिस्सा हो सकता है, या हाइब्रिड मॉड्यूल के रूप में वितरित किया जा सकता है।

मिक्सर को उनके टोपोलॉजी (विद्युत सर्किट) द्वारा भी वर्गीकृत किया जा सकता है: एक मिक्सर प्रकार का चयन एक विशेष अनुप्रयोग के लिए एक व्यापार बंद है। मिक्सर सर्किट को उनके गुणों जैसे कि रूपांतरण लाभ (इलेक्ट्रॉनिक्स) (या हानि), शोर आकृति और गैर -रेखीयता जैसे गुणों की विशेषता है। मिक्सर के रूप में उपयोग किए जाने वाले nonlinear इलेक्ट्रॉनिक घटकों में कटऑफ के पास डायोड और ट्रांजिस्टर पक्षपाती शामिल हैं।रैखिक, समय-भिन्न उपकरण, जैसे कि अनुरूप गुणक, बेहतर प्रदर्शन प्रदान करते हैं, क्योंकि यह केवल सही गुणकों में है कि आउटपुट आयाम इनपुट आयाम के लिए आनुपातिक है, जैसा कि रैखिक रूपांतरण के लिए आवश्यक है।प्रारंभ करनेवाला | संतृप्ति (चुंबकीय) में संचालित फेरोमैग्नेटिक-कोर इंडक्टर्स का भी उपयोग किया गया नॉनलाइनर ऑप्टिक्स में, नॉनलाइनियर विशेषताओं वाले क्रिस्टल का उपयोग ऑप्टिकल हेटेरोडीन का पता लगाना बनाने के लिए लेजर लाइट की दो आवृत्तियों को मिलाने के लिए किया जाता है।
 * एक असंतुलित मिक्सर, एक उत्पाद सिग्नल का उत्पादन करने के अलावा, दोनों इनपुट सिग्नल को आउटपुट में घटकों के रूप में गुजरने और प्रकट करने की अनुमति देता है।
 * एक एकल संतुलित मिक्सर को एक संतुलित (विभेदक एम्पलीफायर) सर्किट पर लागू होने वाले इनपुट में से एक के साथ व्यवस्थित किया जाता है ताकि या तो स्थानीय थरथरानवाला (LO) या सिग्नल इनपुट (RF) को आउटपुट पर दबा दिया जाए, लेकिन दोनों नहीं।
 * एक डबल बैलेंस्ड मिक्सर में इसके दोनों इनपुट्स अंतर सर्किट पर लागू होते हैं, ताकि न तो इनपुट सिग्नल और केवल उत्पाद सिग्नल आउटपुट पर दिखाई दे। डबल संतुलित मिक्सर अधिक जटिल होते हैं और असंतुलित और एकल संतुलित डिजाइनों की तुलना में उच्च ड्राइव स्तर की आवश्यकता होती है।

डायोड
एक साधारण असंतुलित मिक्सर बनाने के लिए एक डायोड का उपयोग किया जा सकता है।इस प्रकार का मिक्सर मूल आवृत्तियों के साथ -साथ उनके योग और उनके अंतर का उत्पादन करता है।डायोड की महत्वपूर्ण संपत्ति इसकी गैर-रैखिकता (या गैर-ओएचएम का कानून व्यवहार) है, जिसका अर्थ है कि इसकी प्रतिक्रिया (वर्तमान) इसके इनपुट (वोल्टेज) के लिए आनुपातिक नहीं है।डायोड इसके माध्यम से वर्तमान में अपने ड्राइविंग वोल्टेज की आवृत्तियों को पुन: पेश नहीं करता है, जो वांछित आवृत्ति हेरफेर की अनुमति देता है। द करेंट $$I$$ वोल्टेज के एक समारोह के रूप में एक आदर्श डायोड के माध्यम से $$V_D$$ इसके द्वारा दिया गया है
 * $$I=I_\mathrm{S} \left( e^{qV_\mathrm{D} \over nkT}-1 \right)$$

गैर-रैखिकता की महत्वपूर्ण संपत्ति जहां से परिणाम है $$V_D$$ में रहना $$e$$घातांक।घातांक टेलर श्रृंखला के रूप में हो सकता है
 * $$e^x = \sum_{n=0}^\infty \frac{x^n}{n!}$$

और छोटे के लिए अनुमानित किया जा सकता है $$x$$ (अर्थात्, छोटे वोल्टेज) उस श्रृंखला के पहले कुछ शब्दों से:
 * $$e^x-1\approx x + \frac{x^2}{2}$$

मान लीजिए कि दो इनपुट संकेतों का योग $$v_1+v_2$$ एक डायोड पर लागू होता है, और यह कि एक आउटपुट वोल्टेज उत्पन्न होता है जो डायोड के माध्यम से वर्तमान के लिए आनुपातिक होता है (शायद वोल्टेज प्रदान करके जो डायोड के साथ श्रृंखला में एक अवरोधक में मौजूद है)।फिर, डायोड समीकरण में स्थिरांक की अवहेलना, आउटपुट वोल्टेज में फॉर्म होगा
 * $$v_\mathrm{o} = (v_1+v_2)+\frac12 (v_1+v_2)^2 + \dots$$

दाईं ओर पहला शब्द मूल दो सिग्नल है, जैसा कि अपेक्षित था, इसके बाद योग के वर्ग के बाद, जिसे फिर से लिखा जा सकता है $$(v_1+v_2)^2 = v_1^2 + 2 v_1 v_2 + v_2^2$$, जहां गुणा संकेत स्पष्ट है।एलिप्सिस राशि की सभी उच्च शक्तियों का प्रतिनिधित्व करता है जिसे हम छोटे संकेतों के लिए नगण्य मानते हैं।

मान लीजिए कि विभिन्न आवृत्तियों के दो इनपुट साइनसॉइड्स को डायोड में खिलाया जाता है, जैसे कि $$v_1=\sin at$$ और $$v_2=\sin bt$$।सिग्नल $$V_0$$ बन जाता है:
 * $$v_\mathrm{o} = (\sin at +\sin bt)+\frac12 (\sin at +\sin bt)^2 + \dots$$

वर्ग शब्द की पैदावार का विस्तार:
 * $$v_\mathrm{o} = (\sin at +\sin bt)+\frac12 (\sin^2 at + 2 \sin at \cdot \sin bt + \sin^2 bt) + \dots$$

के अलावा सभी शर्तों को अनदेखा करना $$\sin at \sin bt$$ कृत्रिमता (उत्पाद को योग) की पहचान, टर्म और उपयोग करना,
 * $$\sin a \sin b = \frac{\cos(a - b) - \cos(a + b)}{2}$$

पैदावार,
 * $$v_\mathrm{o} = \cos((a-b)t)-\cos((a+b)t) + \dots$$

यह दर्शाता है कि मिक्सर से नई आवृत्तियों को कैसे बनाया जाता है।

स्विचिंग
मिक्सर का एक अन्य रूप स्विचिंग द्वारा संचालित होता है, जो एक वर्ग तरंग द्वारा इनपुट सिग्नल के गुणन के बराबर होता है।एक डबल-संतुलित मिक्सर में, (छोटा) इनपुट सिग्नल वैकल्पिक रूप से स्थानीय थरथरानवाला (LO) के चरण के अनुसार उल्टा या गैर उलटा होता है।अर्थात्, इनपुट सिग्नल को प्रभावी रूप से एक वर्ग तरंग से गुणा किया जाता है जो LO दर पर +1 और -1 के बीच वैकल्पिक होता है।

एकल-संतुलित स्विचिंग मिक्सर में, इनपुट सिग्नल को वैकल्पिक रूप से पारित या अवरुद्ध किया जाता है।इस प्रकार इनपुट सिग्नल को प्रभावी रूप से एक वर्ग तरंग से गुणा किया जाता है जो 0 और +1 के बीच वैकल्पिक होता है। यह उत्पाद के साथ एक साथ आउटपुट में मौजूद इनपुट सिग्नल के आवृत्ति घटकों के परिणामस्वरूप होता है, चूंकि गुणा संकेत को डीसी ऑफसेट (यानी एक शून्य आवृत्ति घटक) के साथ एक वर्ग तरंग के रूप में देखा जा सकता है।

एक स्विचिंग मिक्सर का उद्देश्य स्थानीय थरथरानवाला द्वारा संचालित हार्ड स्विचिंग के माध्यम से रैखिक संचालन को प्राप्त करना है।आवृत्ति डोमेन में, स्विचिंग मिक्सर ऑपरेशन सामान्य राशि और अंतर आवृत्तियों की ओर जाता है, लेकिन आगे की शर्तों को भी उदा।± 3FLO, ± 5fLO, आदि। एक स्विचिंग मिक्सर का लाभ यह है कि यह (एक ही प्रयास के साथ) एक कम शोर आंकड़ा (एनएफ) और बड़ा रूपांतरण लाभ प्राप्त कर सकता है।ऐसा इसलिए है क्योंकि स्विचिंग डायोड या ट्रांजिस्टर या तो एक छोटे रोकनेवाला (स्विच बंद) या बड़े रोकनेवाला (स्विच खुला) की तरह कार्य करते हैं, और दोनों ही मामलों में केवल एक न्यूनतम शोर जोड़ा जाता है।सर्किट के नजरिए से, कई गुणा करने वाले मिक्सर को मिक्सर को स्विच करने के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, बस लो आयाम को बढ़ाकर।इसलिए आरएफ इंजीनियर बस मिक्सर के बारे में बात करते हैं, जबकि उनका मतलब है मिक्सर स्विच करना।

मिक्सर सर्किट का उपयोग न केवल एक रिसीवर के रूप में एक इनपुट सिग्नल की आवृत्ति को स्थानांतरित करने के लिए किया जा सकता है, बल्कि एक उत्पाद डिटेक्टर, न्यूनाधिक, चरण डिटेक्टर या आवृत्ति गुणक के रूप में भी। उदाहरण के लिए, एक संचार रिसीवर में इनपुट सिग्नल के रूपांतरण के लिए दो मिक्सर चरण हो सकते हैं जो एक मध्यवर्ती आवृत्ति में और एक अन्य मिक्सर को सिग्नल के डिमोड्यूलेशन के लिए डिटेक्टर के रूप में नियोजित किया जाता है।

यह भी देखें

 * आवृत्ति गुणक
 * सबहमोनिक मिक्सर
 * उत्पाद डिटेक्टर
 * पेंटाग्रिड कनवर्टर
 * बीम विक्षेपन ट्यूब
 * रिंग मॉड्यूलेशन
 * गिल्बर्ट सेल
 * ऑप्टिकल हेटेरोडीन का पता लगाना
 * अंतर्विरोध
 * तीसरा-आदेश इंटरसेप्ट पॉइंट
 * रस्टी बोल्ट इफेक्ट

बाहरी कड़ियाँ

 * RF mixers & mixing tutorial