Rádio a televize: Vysílání Amplitudová modulace Zmenšení šířky pásma AM Metody AM a demodulace Odstranění nevýhod AM Frekvenční modulace Odvození šířky pásma FM Poměr signál-šum Metody FM a demodulace Impulsní modulace VCO Rozhlasový příjem Schéma rozhl. přijímače Stereo Televizní příjem a televizor
Účelem směšování je vytvořit ze dvou signálů nezávislých kmitočtů signál o kmitočtu rozdílovém ve snaze ”posunout” frekvenční pásmo zpracovávaného signálu směrem k nižším kmitočtům. Je založeno na stejném principu jako amplitudová modulace ¤.
1. Aditivní směšování. Signály sečteme a jejich součet přivedeme jako napětí na prvek s nelineární voltampérovou charakteristikou; proud tímto prvkem pak bude obsahovat signál rozdílového kmitočtu.
2. Multiplikativní směšování. Signály vynásobíme v obvodu - násobičce.
Mějme nelineární prvek (např. diodu ¤) s VA charakteristikou
i = a0 + a1u + a2u2,
kde i je proud nelineárním prvkem (diodou) a u napětí na něm. Jako toto napětí použijeme napětí, které dostaneme prostým součtem signálu o frekvenci w1 a signálu o frekvenci w2, tedy u = A1cos(w1 t) + A2cos(w2 t). Po dosazení a úpravě máme
i = a0 + (a2/2)(A12+A22) +
+ a1[A1cos(w1 t) + A2cos(w2 t)] +
+ (a2/2)[A12cos(2w1 t) + A22cos(2w2 t)] +
+ a2A1A2[cos(w1 + w2)t + cos(w1 - w2)t]
Kromě stejnosměrné složky proudu (člen nezávislý na frekvenci, tedy člen a0 + (a2/2)(A12+A22) a složek proudu původních kmitočtů w1 a w2 vznikly složky proudu o kmitočtech 2w1 a 2w2 (člen (a2 /2)[A12cos(2w1t) + A22cos(2w2t)] )a složky proudu o součtovém a rozdílovém kmitočtu (člen a2A1A2[cos(w1 + w2)t + cos(w1 - w2)t] ).
Proud obsahující uvedené frekvenční složky převedeme na napětí pomocí odporu nebo operačního zesilovače a požadovanou složku o rozdílovém kmitočtu vybereme vhodným filtrem. U rozhlasového přijímače se používá místo pasivního filtru selektivní zesilovač (zesílí jen požadované pásmo kmitočtů, ostatní kmitočty potlačí).
Jelikož se kmitočty lineárně odčítají, zůstává případná modulační informace obsažená v signálu o kmitočtu w1 nebo w2 zachována a nezáleží na tom, zda je signál modulován amplitudově nebo frekvenčně. Při amplitudové modulaci má signál kmitočet v rozsahu w2± Dw. Směšováním se signálem o kmitočtu w1 vznikne signál o rozdílovém kmitočtu w1 - (w2 ± Dw) = (w1 - w2) ± Dw, tedy tentýž signál, jaký bychom dostali, kdybychom modulovali na nosný kmitočet o kmitočtu (w1 - w2) přímo. Směšování tedy nezavádí do signálu žádné dodatečné zkreslení (za předpokladu, že ostatní frekvenční složky na 100% odfiltrujeme).
Jako nelineární prvek, na kterém probíhá směšování, se obvykle používá tranzistor, neboť vstupní charakteristika tranzistoru ¤ je velmi podobná nelineární charakteristice diody ¤ v propustném směru. Často se používá tzv. kmitajícího směšovače, kdy tentýž tranzistor, na kterém probíhá směšování, funguje rovněž jako oscilátor.
Využívá násobičku (zařízení, které je schopné násobit dva různé proměnné elektrické signály). Násobička má tedy dva vstupy pro napětí představující součinitele a výstup představující součin.
Princip je opět stejný jako u amplitudové modulace ¤. Je to zesilovač, jehož zesílení A můžeme lineárně měnit pomocí ovládacího napětí u1(t), tedy A=konst.u1(t). Na jeho vstup dáme napětí u2(t). Na výstupu zesilovače pak bude zesílené napětí, A.u2(t), tedy uvýst(t) = A.u2(t). Po dosazení za A dostaneme uvýst = konst.u1(t).u2(t), tedy výstupní napětí je úměrné součinu u1(t).u2(t).
Přivedeme-li na vstup takovéto násobičky harmonicky proměnná napětí s kmitočty (po řadě) w1 a w2, tedy
u1(t) = A1.cos(w1t), u2(t) = A2.cos(w2t),
dostaneme na výstupu napětí
uvýst = A1.cos(w1t).A2.cos(w2t) =
= A1A2 /2 [cos(w1 + w2 )t + cos(w1 - w2)t],
tedy pouze napětí součtového a rozdílového kmitočtu, z nichž opět filtrem vybereme rozdílový kmitočet.
Směšování může vznikat i jako nežádoucí jev, když jeden ze směšovaných signálů je rušivým signálem a ”směšujeme” nechtěně například na nelineární charakteristice vstupního tranzistoru (obecného) zesilovače. V tom případě nazýváme efekt intermodulačním zkreslením.