Mixer: Audiosignale mischen vs. neue Frequenzen erzeugen

Für die meisten Menschen ist ein Mixer ein Küchengerät oder ein Audiogerät, das mehrere Schallquellen in einen Ausgang zusammenführt. Ein Tonmeister nutzt einen Mixer, um Gesang, Instrumente und Hintergrundspuren auszubalancieren, bevor das Signal an Lautsprecher oder ein Aufnahmegerät geht. Der Nutzer bedient Fader und Regler, um die Lautstärke und den Klang jedes Eingangskanals zu regeln.

In der Industrieelektronik ist ein Mixer eine nichtlineare Schaltung, die zwei Eingangssignale nimmt und Ausgangssignale bei neuen Frequenzen erzeugt, die in keinem der Eingänge vorhanden sind. Wenn ein Signal mit 10 Megahertz schwingt und ein anderes mit 12 Megahertz, erzeugt der Mixer Ausgänge bei 2 Megahertz (die Differenz) und 22 Megahertz (die Summe), plus die ursprünglichen Frequenzen. Diese Frequenzumsetzung ist grundlegend für Funkempfänger, Telekommunikationsgeräte und Radarsysteme.

Der Audio-Mixer und der elektronische Mixer tragen denselben Namen, weil beide Eingänge kombinieren. Der Audio-Mixer bewahrt aber die ursprünglichen Signale und regelt nur ihre gegenseitige Lautstärke. Der elektronische Mixer transformiert die Signale tatsächlich. Wenn ein Funkempfänger ein eingehendes Rundfunksignal mit einem lokalen Oszillatorsignal mischt, verschiebt er den Rundfunk auf eine Zwischenfrequenz, die der Empfänger effizient filtern und verstärken kann. Dieses Heterodin-Verfahren, benannt nach griechischen Worten für "verschieden" und "Kraft", wurde in der frühen Funktechnik des 20. Jahrhunderts grundlegend.

Die Schaltung erreicht dies durch ein nichtlineares Element, typisch eine Diode oder ein Transistor, bei dem der Ausgang keine einfache Skalierung des Eingangs ist. In einem linearen Verstärker verdoppelt sich der Ausgang, wenn der Eingang verdoppelt wird. In einem Mixer erzeugt die Nichtlinearität Oberwellen und Intermodulationsprodukte, und der Entwickler wählt aus, welche dieser neuen Frequenzen durchgelassen und welche gefiltert werden. Das nichtlineare Prinzip, das in frühen Funkgeräten ein Problem war, wurde zur Grundlage der Frequenzumsetzung.

Moderne Mixer erscheinen in softwaredefinierten Funkgeräten, Signalanalyzern und integrierten Schaltungen, wo Dutzende von Mixer-Stufen hintereinander geschaltet sein können, um Signale über mehrere Frequenzbänder zu verschieben. Der Begriff blieb von der Audiomischung unterschieden, auch wenn beide in derselben Ausrüstung vorkommen: Ein modernes Audio-Interface kann sowohl einen herkömmlichen Audio-Mixer zum Verbinden von Kanälen als auch, verborgen im HF-Frontend, einen elektronischen Mixer enthalten, der Ultraschall- oder Funksignale in den hörbaren Bereich umsetzt.