Aufwärtsmischung

Upkonversion ist der elektronische Prozess, bei dem ein Hochfrequenzsignal von einer niedrigeren zu einer höheren Frequenz verschoben wird. Dies geschieht mit einem Mischer, der das eingehende Signal mit einem Lokaloszillatorsignal kombiniert, um eine Ausgabe bei einer neuen Frequenz zu erzeugen, die durch ihre Summe bestimmt wird. In einer typischen Upkonverter-Schaltung erhalten Sie bei einem Eingangssignal von 100 MHz und einem Lokaloszillator von 900 MHz eine Ausgabe von 1000 MHz. Der Prozess ist grundlegend für das Sendedesign, wobei Basisband- oder Zwischenfrequenzsignale zur endgültigen Trägerfrequenz für die Abstrahlung verschoben werden müssen.

Der Mischer selbst ist eine nichtlineare Komponente, normalerweise eine Dioden- oder Transistorkonfiguration, die Frequenzmultiplikation und Addition durchführt. Wenn zwei Signale eine nichtlineare Anordnung durchlaufen, erzeugt sie nicht nur die Summen- und Differenzfrequenzen, sondern auch Harmonische und Intermodulationsprodukte. Bei der Upkonversion benötigen Sie die Summenfrequenz (f1 + f2) und filtern die unerwünschten Mischprodukte heraus. Das Lokaloszillatorsignal ist deutlich stärker als das eingehende Signal, und seine Frequenz bestimmt das endgültige Ausgabeband. In modernen Systemen sind Mischer häufig in Siliziumchips integriert und arbeiten bei Gigahertz-Frequenzen.

Upkonversion versus Downkonversion

Downkonversion macht das Gegenteil: Sie nimmt ein Hochfrequenzsignal und mischt es zu einer niedrigeren Frequenz (oder zum Basisband) hinunter, wobei die Differenzfrequenz (f1 - f2) verwendet wird. In einem typischen Transceiver nutzt der Empfänger einen Downkonverter, um empfangene Signale zur Verarbeitung nach unten zu bringen, während der Sender einen Upkonverter nutzt, um das Signal zur Sendefrequenz nach oben zu verschieben. Beide Prozesse verwenden ähnliche Mischer-Hardware, aber mit unterschiedlichen Lokaloszillatorfrequenzen und Filterungsstrategien.

Praktische Upkonverter müssen mehrere reale Probleme bewältigen. Störausgänge, Bildfrequenzen und Lokaloszillator-Ausstrahlung können das Ausgabespektrum verunreinigen und zu Regulierungsverletzungen oder Störungen anderer Systeme führen. Die Konversionsdämpfung eines Mischers liegt normalerweise zwischen 5 und 8 Dezibel, daher ist eine Verstärkung vor und nach dem Mischer üblicherweise erforderlich. Bei Signalen, die geringe Rauschanforderungen stellen, beeinflusst das Phasenrauschen des Lokaloszillators direkt die Ausgangsignalqualität, weshalb die Oszillatorstabilität in Systemen wie Satellitenkommunikation oder Mobilfunk-Basisstationen entscheidend ist.

Der Begriff wird in der Radio-, Mikrowellen- und optischen Kommunikation verwendet. In RF- und Mikrowellensystemen über 100 MHz ist Upkonversion gängige Praxis. In Glasfasersystemen bezieht sich Upkonversion auf das Verschieben von infrarotem Licht zu sichtbaren Wellenlängen, obwohl die zugrunde liegende Physik unterschiedlich ist. Der Name selbst ist einfach: Die Frequenz steigt, also wird das Signal im Spektrum nach oben konvertiert.