¿Qué es un mezclador de frecuencia?

Un mezclador de frecuencia es un circuito eléctrico no lineal o multiplicador que puede producir frecuencias de suma y diferencia continuas de dos o más señales de entrada. El dispositivo es ampliamente utilizado en transmisores y receptores de telecomunicaciones. Los productos matemáticos de las señales sinusoidales tienen efectos aditivos y sustractivos en las frecuencias resultantes. En el receptor superheterodino común, por ejemplo, las entradas del mezclador de frecuencia son la señal de radiofrecuencia (RF) que está entrando y la señal del oscilador local (LO) y la suma o diferencia resultante de las dos entradas es la frecuencia intermedia (IF). Además de las frecuencias de suma y diferencia, hay otras salidas en amplitudes más pequeñas que incluyen armónicos de mayor frecuencia o de mayor orden.

El uso de las etapas del amplificador IF simplifica las primeras etapas del amplificador de RF del receptor. Por lo general, solo una etapa frontal necesita ser sintonizable a través de la banda del receptor. El resto de los amplificadores de RF después del mezclador de frecuencia se sintonizan solo en el IF. Un mezclador especial llamado mezclador subarmónico puede ingresar una frecuencia LO que es la mitad de la frecuencia requerida, pasar a través de un dispositivo no lineal y generar efectivamente un LO al doble de la frecuencia original.

Cuando se usaron tubos de vacío o triodos, una rejilla entre el cátodo y el ánodo pudo controlar el flujo de electrones. Mediante un diseño adecuado, el triodo pudo amplificar señales de RF y oscilar dados los circuitos de tanque sintonizados pasivamente correctos como referencia de frecuencia. El triodo se desarrolló para tener más de una cuadrícula de control. A principios de 1900, el convertidor pentagrid se usaba como un mezclador de frecuencia donde un triodo con cuatro rejillas adicionales realizaba las funciones de amplificador, oscilador y mezclador, lo que resultaba en un extremo frontal de vacío único para los receptores.

La modulación en anillo permite el uso de transformadores y una configuración de diodo puente para producir la multiplicación deseada del mensaje y la frecuencia de la portadora. El resultado es un espectro de frecuencia con el mensaje cambiado en frecuencia en una cantidad igual a la frecuencia portadora. En el lado del receptor, el detector de producto se puede usar para ingresar la portadora modulada y la frecuencia de referencia de la portadora para recuperar el mensaje original.

Una célula de Gilbert es un circuito de transistor bipolar que utiliza la ganancia de corriente de las etapas de transistor bipolar de acoplamiento directo para generar la multiplicación analógica requerida para producir salidas del mezclador de frecuencia. La primera señal de entrada se alimenta a los terminales base de dos transistores que funcionan como un par diferencial, mientras que la segunda entrada se alimenta a los terminales base de dos pares diferenciales de transistores con emisores que proporcionan las corrientes de colector para el par diferencial para la primera entrada. señal. La salida resultante está disponible en los colectores de los pares diferenciales para la segunda señal de entrada.

El mezclador de frecuencia también puede funcionar como un multiplicador de frecuencia. Si la misma señal se alimenta a la entrada de un mezclador de frecuencia, las frecuencias de salida incluyen múltiplos enteros de la frecuencia de entrada. El segundo y tercer armónicos estarán disponibles en la salida con el segundo armónico teniendo un nivel más alto que el tercer armónico.