Blandaren flyttar signaler i frekvens och syntesen skapar de frekvenser som behövs. Här behandlas multiplikation, diodringen och Gilbert-cellen, PLL med loopfilter, fraktionell-N, DDS, fasbrus och reciprok blandning samt referensoscillatorer.
Blandaren och frekvenssyntesen är radioteknikens verkstad för frekvens. Blandaren flyttar en signal från en frekvens till en annan, och syntesen skapar de exakta frekvenser som blandaren behöver. Tillsammans avgör de hur många kanaler en radio kan välja, hur rent den kan ta emot och sända, och hur stark en störare får vara innan den ödelägger mottagningen. Artikeln bygger på mottagaren och sändaren och går igenom principerna matematiskt.
En ideal blandare är en multiplikator. Matar du in två sinussignaler med vinkelfrekvenserna och får du
Det är en differensfrekvens och en summafrekvens, vardera med halva produktens amplitud (figur 1). Är den ena signalen mottagen RF-signal () och den andra lokaloscillatorn (), är differensen mellanfrekvensen . Eftersom multiplikation i tiden motsvarar en förskjutning i frekvens, flyttas hela den modulerade signalens spektrum på samma sätt som bärvågen. Det är därför blandaren flyttar en station med bibehållen modulation.
Figur 1. En ideal blandare ger två nya frekvenser: differensen 10,7 MHz och summan 206,7 MHz. Filtret efter blandaren väljer ut den som behövs, här differensen. Exempel från FM-rundradio, som i mottagaren.
Man talar om nedblandning (eng. down-conversion), där den önskade produkten är differensen, och uppblandning (up-conversion), där den är summan. En sändare som ska ut på 14,2 MHz kan till exempel blanda en SSB-signal på 9 MHz med en lokaloscillator på 5,2 MHz. Summan 14,2 MHz används, och ett filter tar bort differensen (3,8 MHz) och oscillatorläckaget. Spegelfrekvensproblemet beskrivs i mottagaren: mottagare med över har sin spegelfrekvens vid .
Hur mycket svagare MF-signalen blir än RF-signalen kallas konverteringsförlust (eng. conversion loss) och mäts i dB. En ideal multiplikator med amplituderna och ger produkter med amplituden . En passiv blandare har alltid förlust, medan en aktiv blandare kan ha förstärkning.
I praktiken multiplicerar man inte två sinussignaler. Lokaloscillatorn drivs så starkt att den styr dioder eller transistorer som en växlande brytare, och RF-signalen får passera med omväxlande tecken. Matematiskt blir det en multiplikation av RF-signalen med en fyrkantvåg som växlar mellan +1 och −1 (figur 2).
Figur 2. RF-signalen (9 perioder) multipliceras med en omkopplare vid LO-frekvensen (8 perioder). Produkten (nederst) är en hackad sinusvåg vars medelvärde över korta tider följer en långsam svängning (röd) med differensfrekvensen, alltså 1 period. Amplituden är 2/π ≈ 0,64 av RF-amplituden.
Fyrkantvågen med frekvensen kan skrivas som en Fourierserie med bara udda övertoner:
Multiplicerar man med ger grundtonsdelen differensfrekvensen med amplituden av RF-amplituden. Det är en effektförlust på
Det är den lägsta konverteringsförlust som en ideal omkopplande blandare kan ha. Verkliga diodblandare ligger vid 6–8 dB, eftersom dioderna har resistans och transformatorerna förluster. Dessutom ger övertonerna i fyrkantvågen extra produkter vid , och så vidare, med amplituderna , ... av den önskade, alltså 9,5 dB och 14 dB lägre.
Eftersom blandaren inte är en perfekt multiplikator uppstår produkter vid
Summan kallas produktens ordning. Den önskade är . De övriga kallas spuriösa svar. Är någon av dem på samma frekvens som mellanfrekvensen hörs den som en störning. Det är därför man i blandarspecifikationer ser en tabell över hur många dB under den önskade produkten varje kombination ligger (ett spurdiagram).
Enkelbalanserad och dubbelbalanserad syftar på hur många av de oönskade produkterna som tar ut varandra. I en dubbelbalanserad blandare (DBM, eng. double-balanced mixer) ingår fyra dioder i en ring och två transformatorer (baluner), en för LO och en för RF och MF. Symmetrin gör att LO och RF inte läcker ut på MF-porten, och att jämna övertoner av både RF och LO försvinner. Därför får DBM:en stor isolation mellan portarna, vanligen 30–50 dB. LO-effekten (till exempel +7 dBm) ska vara så stor att dioderna växlar helt, och en stor LO-effekt ger också bättre linjäritet för RF-signalen. Som tumregel ligger blandarens IIP3 ungefär 5–10 dB över LO-effekten (se linjäritet, intermodulation och dynamik).
En Gilbert-cell är den aktiva motsvarigheten, uppbyggd av transistorer (differentialpar) i en integrerad krets. En transkonduktansförstärkare omvandlar RF-spänningen till ström, och ett par differentialpar styrda av LO växlar strömmen mellan två utgångar. Det ger konverteringsförstärkning, kräver lite LO-effekt och går enkelt att integrera, men ger sämre linjäritet och högre brus än en passiv diodblandare. Moderna radiokretsar och mobiltelefoner använder därför mest Gilbert-celler eller passiva FET-ringar. Passiva ringar av FET-transistorer, som arbetar som nästan ideala brytare, är mycket linjära och används både i HF-mottagare och i SDR-kretsar (se mjukvarudefinierad radio).
För att blandaren ska undertrycka spegelfrekvensen utan filter används spegelundertryckande blandare, som kombinerar två blandare med 90° fasskift (I/Q-uppställning, se direktomvandling i mottagaren och I/Q-signaler). Undertryckningen är några tiotals dB, begränsad av hur väl amplituder och fas matchar.
Tabell 1. Blandartyper. Siffrorna är storleksordningar för vanliga komponenter; databladen anger de exakta värdena.
En blandare behöver en lokaloscillator vars frekvens går att ställa in exakt. En LC-oscillator med varaktor (se komponenter) har lätt för att driva, medan en kristalloscillator är stabil men ligger fast. Den faslåsta slingan (PLL, eng. phase-locked loop) kombinerar det bästa av två världar: den ger en spänningsstyrd oscillator (VCO) kristallens stabilitet.
Figur 3. En PLL jämför fasen hos den delade referensen och den delade VCO-signalen. Felsignalen filtreras till en styrspänning som drar VCO:n till exakt N gånger jämförelsefrekvensen.
Slingan fungerar så här (figur 3):
Referensoscillatorn (en kristalloscillator, ofta TCXO) har frekvensen och delas med till jämförelsefrekvensen .
VCO:ns utsignal delas med i en programmerbar delare.
Fasdetektorn jämför fasen hos de två signalerna. Ett digitalt fas-/frekvensdetektorsteg (PFD) med en laddningspump ger strömpulser vars längd är proportionell mot fasfelet.
Loopfiltret, ett lågpassfilter, omvandlar pulserna till en jämn likspänning som styr VCO:ns frekvens.
Är slingan låst har de två signalerna samma frekvens: .
Man ändrar utfrekvensen i steg om genom att ändra .
D. B. Leeson, Proceedings of the IEEE 54(2) (1966). A simple model of feedback oscillator noise spectrum. Ursprunget till Leesons modell för oscillatorers fasbrus.
B. Razavi, Prentice Hall (2011). RF Microelectronics, 2:a upplagan (blandare, faslåsta slingor, fasbrus).
D. M. Pozar, Wiley (2012). Microwave Engineering, 4:e upplagan (oscillatorer och blandare).
Använd gärna kunskapsbanken som källa i rapporter och uppsatser. Ange alltid datum, eftersom regler och tilldelningar ändras.
APA 7
SRFA Kunskapsbank. (2026). Blandare, oscillatorer och frekvenssyntes. Sveriges Radiofrekvensallokering. https://srfa.se/kunskap/radioteknik/blandare-och-frekvenssyntes/
Harvard
Sveriges Radiofrekvensallokering (2026). Blandare, oscillatorer och frekvenssyntes. SRFA Kunskapsbank. Tillgänglig: https://srfa.se/kunskap/radioteknik/blandare-och-frekvenssyntes/ (hämtad 24 oktober 2026).
Kunskapsbanken är en sammanställning för utbildning och referens. Den ersätter inte gällande föreskrifter och ger ingen rätt att sända. Kontrollera alltid aktuella villkor hos PTS.