Gemischtsignale

Gemischtsignale bezeichnen Signale, die aus mehreren Frequenzkomponenten bestehen. Sie entstehen entweder durch die Überlagerung mehrerer unabhängiger Signale oder durch nichtlineare Prozesse, bei denen Signale miteinander gemischt werden. In linearen Systemen addieren sich die Signale lediglich, während bei Nichtlinearitäten neue Frequenzen entstehen.

Mathematisch lässt sich der Effekt qualitativ am Beispiel zweier Sinussignale veranschaulichen. Sei s1(t) = A1 cos(ω1 t) und s2(t) = A2 cos(ω2 t). Wird eines dieser Signale oder beide durch eine nichtlineare Komponente gemischt, kann y(t) proportional zur Produktform s1(t) s2(t) sein. Mithilfe der Produkt-zu-Summen-Relation ergibt sich y(t) = (0,5) k A1 A2 [cos((ω1 − ω2)t) + cos((ω1 + ω2)t)]. Damit entstehen neue Frequenzen bei ω1 − ω2 und ω1 + ω2, unabhängig von den ursprünglichen Frequenzen. Bei mehreren Signalen ergeben sich zusätzlich weitere Summen- und Differenzfrequenzen sowie harmonische Anteile.

Anwendungen finden sich vor allem in der Frequenzumsetzung von Signalen, etwa in Funkempfängern: Mischer erzeugen aus einer Trägerfrequenz und einer lokalen Oszillatorsignalfrequenz neue Frequenzen, die leichter zu demodulieren sind. Gemischte Signale spielen auch in der Audio- und Messtechnik eine Rolle, zum Beispiel bei Signalverarbeitungsketten, Testsignalen und Spektrenanalysen.

Herausforderungen sind Intermodulationsverzerrungen (IMD) und das Entstehen unerwünschter Spurious Components, die Störungen verursachen. Zur Kontrolle werden lineare Verstärkung, Filtering und sorgfältige Wahl der Pegel genutzt, um unerwünschte Mischprodukte zu unterdrücken.

Siehe auch: Heterodynung, Mischer, Intermodulation, Modulation.

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