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Mezclador

no lineal
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Figura 1: Curvas características lineales y no lineales

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lineal

Figura 1: Curvas características lineales y no lineales

Mezclador

Un mezclador es un circuito eléctrico de conversión de frecuencias que genera nuevas frecuencias a partir de las frecuencias de dos señales de entrada. En la aplicación más común, se aplican dos señales a un mezclador y éste genera nuevas señales con la suma y la diferencia de las frecuencias originales.

Cuando se superponen dos señales diferentes, existen dos posibilidades para el resultado:

Figura 2: Diodo mezclador

Figura 2: Diodo mezclador

Sin embargo, como rara vez se desean las cuatro frecuencias, se suele conectar un filtro a continuación del mezclador para separar la frecuencia deseada de las no deseadas.

Figura 3: Símbolo del circuito y diagrama de frecuencias

Símbolo del circuito diagrama de frecuencias

Figura 3: Símbolo del circuito y diagrama de frecuencias

Los diodos utilizados en un mezclador deben tener propiedades especiales. Suelen ser diodos de punta de germanio, ya que no debe existir ninguna capacitancia o ésta debe ser lo más baja posible y, a menudo, sólo se procesan tensiones de AF muy bajas. Por eso, las superficies de contacto suelen estar chapadas en oro. Por desgracia, los diodos de punta tienen un ruido inherente muy elevado. Por ello, en los receptores de radar modernos se suelen utilizar diodos Schottky con un ruido inherente menor.

Los mezcladores se describen como „equilibrados“ cuando la entrada de la frecuencia del oscilador local está separada de la salida. Por tanto, su frecuencia no aparece en la mezcla de frecuencias de la señal de salida. Los mezcladores se describen como „doblemente equilibrados“ si esto también se aplica a la entrada de HF. Su señal de salida se compone únicamente de la suma y la diferencia de las señales de entrada. Si falta una de las señales de entrada, no hay señal de salida.

La mezcla en un solo diodo de HF es cosa del pasado. Era típica de la generación de receptores equipados con válvulas de vacío. Hoy en día, se utilizan cada vez más mezcladores de diodos en anillo balanceados. Aunque éstos tienen un ruido inherente ligeramente superior debido al mayor número de componentes pasivos, pueden evitar el uso de filtros de entrada adicionales (y también ruidosos). (Esto no afecta al ruido de entrada en la señal recibida).

Mezclador con supresión de frecuencia espejo
Divisor de
potencia
Señal
HF
Oscilador
local
Banda
lateral
inferior
Banda
lateral
superior
Banda lateral inferior:
Banda lateral
superior:

Figura 4: Circuito de un mezclador con supresión de frecuencia espejo

Divisor de
potencia
Señal
HF
Oscilador
local
Banda
lateral
inferior
Banda
lateral
superior
Banda lateral inferior:
Banda lateral
superior:

Figura 4: Circuito de un mezclador con supresión de frecuencia espejo

El mezclador simple tiene dos productos de salida que cumplen las condiciones de frecuencia y que están respectivamente por encima y por debajo de la frecuencia del oscilador, que se describen como la suma (f = f1 + f2) o como la cantidad de la diferencia (f = | f1 − f2|) de las frecuencias de entrada y que dan ambas el valor de la frecuencia intermedia. La frecuencia no deseada se conoce como frecuencia espejo y puede suprimirse mediante un circuito mezclador especial que se muestra en la figura 4 y que también se denomina mezclador de banda lateral única.

Si sin(ω·t) se desplaza π/2, el resultado es + cos(ω·t) o − cos(ω·t)), dependiendo de si ω es positivo o negativo. Un mezclador con supresión de frecuencia espejo utiliza esto para suprimir la frecuencia espejo. La señal recibida se divide en dos trayectorias en fase. Un acoplador de −3 dB divide la potencia entrante del oscilador local en dos partes con una diferencia de fase de 90° para los dos mezcladores. La Figura 4 muestra un ejemplo de circuito de un mezclador con supresión de frecuencia de espejo. Supongamos que la señal de entrada de RF tiene la forma:

(1)

se mezcla en el mezclador superior con la señal del oscilador local

(2)

en el mezclador superior. El resultado es

(3)

En el mezclador inferior, la señal de entrada se multiplica por la señal del oscilador local desplazada en π/2:

(4)

La señal de eco tiene un desplazamiento de fase de +90° para la banda lateral superior y un desplazamiento de fase de − 90° para la banda lateral inferior. En el segundo canal se produce un desplazamiento de fase adicional de ± 180°. En el tercer acoplador híbrido de 90°, u2(t) se gira π/2 y se añade a u1(t). El desplazamiento de fase de u2(t) proporciona:

(5)

donde el signo positivo se aplica a ωHF > ωLO.

El tercer acoplador genera de nuevo un desfase de –90° para las señales que no pasan el acoplador en línea recta. Esto provoca una suma desfasada de la señal en una salida y una suma en fase en la otra salida. Esto significa que u1(t) y u2'(t) se suman. La señal de salida en la conexión para la banda lateral superior resulta de

(6)

Análogamente, la señal en la salida para la banda lateral inferior. De este modo, las bandas laterales se separan entre sí.

Los mezcladores con supresión de frecuencia espejo se utilizan a menudo para procesar sólo una banda lateral en la frecuencia intermedia. La razón principal es el nivel de ruido: el ruido de la frecuencia espejo aumenta el nivel de ruido en el receptor en 3 dB. Otra razón importante es la inmunidad a las interferencias en la frecuencia espejo, que requiere la supresión de la frecuencia espejo en el receptor del radar.

En la práctica, sin embargo, esta supresión de la frecuencia de espejo no es suficiente. A menudo son necesarias otras medidas de filtrado para hacer frente a las interferencias penetrantes.