Przemiana częstotliwości w telekomunikacji mikrofalowej

Aby opisać procesy modulacji i demodulacji w obwodzie z diodą Schottky’ego wykorzystamy wnioski z analizy przeprowadzonej w punkcie 2. Prąd płynący  w obwodzie z elementem nieliniowym opisano szeregiem potęgowym (1-1). W obecności dwóch napięć sinusoidalnych o pulsacjach ω₁ i ω₂ i amplitudach V₁ i V₂, płynie w obwodzie wiele prądów. Nas interesują teraz składniki o pulsacjach różnicowej: (ω₁-ω₂) i sumacyjnej (ω₁+ω₂). W Tabeli 2.2 znajdujemy odpowiedni wiersz i przepisujemy go do Tabeli 4.3.
Tabela 4.3. Udział kolejnych składników szeregu (4-1) w tworzeniu produktów mieszania: częstotliwości wstęgi dolnej (ω₁-ω₂ i wstęgi górnej (ω₁+ω₂.

Gdy elementem nieliniowym jest dioda Schottky’ego wartość współczynnika C₂ znajdujemy w zależności (3-11). Wprowadzimy teraz oznaczenia pulsacji i amplitud zgodnie z zależnością (4-16).

Zwykle amplituda jednego ze składników, przyjmijmy, że jest to składnik heterodyny jest dużo większa od drugiego: U_H>>U_S 

Podstawowe składniki widma w prądzie diody mieszacza pokazano na rys.4.10. 
 

Rys.4.10. Podstawowe składniki widmowe mieszacza.

W mieszaczu dolnowstęgowym wykorzystywana jest dolna wstęga │f_H-f_S│, związana bezpośrednio ze składnikiem prądu i_WD, opisanym zależnością (4-17). Mieszacze dolnowstęgowe stosowane są powszechnie w odbiornikach.
W wielu przypadkach użyteczną jest wstęga górna │f_H + f_S│, związana bezpośrednio ze składnikiem prądu iWG, opisanym także zależnością (4-17). Mieszacz, w którym wykorzystana została górna wstęga nazywany jest mieszaczem górnowstęgowym. 

 Rys.4.11. Podstawowe składniki widmowe modulatora.

 Proces przemiany częstotliwości w obwodzie z diodą Schottky’ego można wykorzystać do modulacji amplitudy sygnału fali nośnej. Proces modulacji amplitudy został opisany w wykładzie 11, powrócimy na chwilę do niego. 
Jak wiemy w modulatorze amplitudy częstotliwość sygnału jest dużo mniejsza od częstotliwości heterodyny, f_S<<f_H. Sygnał niesie informację, heterodyna dostarcza fali nośnej. Najważniejsze składniki widmowe prądu diody pokazano na rys.4.11. W modulatorze amplitudy wykorzystywane są trzy składniki: fala nośna i obie wstęgi boczne:  f_H - f_S' f_{H ,} f_H + f_S. Składniki te są odfiltrowane przez filtr pasmowo-przepustowy. Oczywiście w jednowstęgowym modulatorze amplitudy odfiltrowana zostaje tylko wybrana wstęga.

Z powyższego opisu można wyciągnąć wnioski o różnorodnych funkcjach, jakie może spełniać mieszacz mikrofalowy. Dokonajmy podsumowania.
•    Gdy do mieszacza doprowadza się sygnały o częstotliwościach f_S i fH, użytecznym składnikiem wyjściowym jest zazwyczaj sygnał o częstotliwości pośredniej f_P=│f_S - f_H│ a mieszacz nazywany jest dolnowstęgowym. W pewnych wypadkach wykorzystuje się składnik o częstotliwości │f_H + f_S│, a mieszacz nazywany jest wtedy górnowstęgowym.
•    W przypadku doprowadzenia sygnału monoczęstotliwościowego mieszacz pracuje bądź jako detektor – gdy jest wykorzystywana składowa stała, bądź jako powielacz częstotliwości, gdy jest wykorzystywana druga lub wyższa harmoniczna.
•    W przypadku, gdy f_S<<f_H obie wstęgi dolna i górna pojawiają się blisko częstotliwości fH. Przyrząd pracuje wtedy jako modulator.
•    Gdy f_S=f_H, między sygnałami występuje różnica faz, to wartość składowej stałej staje się liniowo zależna od $\sin (\Phi _S-\Phi _H)$, a mieszacz pracuje wtedy jako detektor fazy.