Abwärtskonversionen

Abwärtskonversionen, im Bereich der Funktechnik auch Downconversion genannt, bezeichnen die Frequenzumwandlung eines Signals von einer höheren Trägerfrequenz zu einer niedrigeren Frequenz, typischerweise zu einer Zwischenfrequenz oder direkt zum Basisband. Der Vorgang erfolgt durch einen Frequenzmischer, der das Eingangssignal mit einem lokalen Oszillator (LO) mischt. Aus dem Mischvorgang entstehen die Summe und Differenz der Frequenzen; die gewünschte Differenzfrequenz wird durch anschließende Filterung ausgewählt.

Der klassische Aufbau nutzt eine oder mehrere Mischstufen. Bei einer Single-Conversion wird RF direkt in eine IF umgewandelt, bei Double-Conversion in zwei Stufen, um Imagefrequenzen zu reduzieren. Moderne Empfänger verwenden häufig Zero-IF (direct conversion) oder Low-IF-Konfigurationen, wobei die Differenzfrequenz nahe Null oder klein gehalten wird. Jede Architektur hat Vor- und Nachteile in Bezug auf Bildfrequenz, Verzerrungen und Komplexität.

Anwendungen: Downconversion dient der Demodulation hochfrequenter Signale in Rundfunk-, Mobilfunk- und Satellitenempfängern, Radar- und Messgeräten. Es wird auch in Labor- und Test equipment genutzt, um Signale für nachgelagerte Demodulation verfügbar zu machen.

Technische Herausforderungen: Imagefrequenz, LO-Leckage, Phasenrauschen, DC-Offsets und IQ-Imbalance erfordern sorgfältige Filterung, Kalibrierung und oft mehrere Mischstufen. Zero-IF-Systeme können zusätzlich 1/f-Rauschen und DC-Offsets problematisieren. Gutes Layout- und Schaltungsdesign minimiert Spiegelfrequenzen und Störungen.

Historisch entstand Abwärtskonversion im Kontext der Superheterodyn-Receiver der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Seitdem ist sie eine zentrale Technik in Empfangssystemen weltweit.