www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Noções básicas de radar

Misturador

não linear
linear

Figura 1: Curvas características lineares e não lineares

não linear
linear

Figura 1: Curvas características lineares e não lineares

Misturador

Um misturador é um circuito elétrico para conversão de frequência que gera novas frequências a partir das frequências de dois sinais de entrada. Na aplicação mais comum, dois sinais são aplicados a um misturador e ele gera novos sinais com a soma e a diferença das frequências originais.

Quando dois sinais diferentes são sobrepostos, há duas possibilidades de resultado:

Figura 2: Diodo misturador

Figura 2: Diodo misturador

No entanto, como as quatro frequências raramente são desejadas, um filtro é geralmente conectado a jusante de um mixer para separar a frequência desejada das indesejadas.

Figura 3: Símbolo do diagrama de circuito e diagrama de frequência

Símbolo do diagrama de circuito diagrama de frequência

Figura 3: Símbolo do diagrama de circuito e diagrama de frequência

Os diodos para uso em um misturador devem ter propriedades especiais. Em geral, são diodos de ponta de germânio, porque não deve haver capacitância ou deve haver a menor capacitância possível e, com frequência, apenas tensões de alta frequência muito baixas são processadas. É por isso que as superfícies de contato geralmente são banhadas a ouro. Infelizmente, os diodos de ponta têm um ruído inerente muito alto. Nos receptores de radar modernos, os diodos Schottky com menor ruído inerente são, portanto, usados com frequência.

Os mixers são descritos como „balanceados“ quando a entrada da frequência do oscilador local é separada da saída. Portanto, sua frequência não aparece na mistura de frequências do sinal de saída. Os mixers são descritos como „duplamente balanceados“ se isso também se aplicar à entrada de HF. Seu sinal de saída consiste apenas na soma e na diferença dos sinais de entrada. Se um dos sinais de entrada estiver faltando, não haverá sinal de saída.

A mixagem em um único diodo de HF é coisa do passado. Isso era típico da geração de receptores equipados com válvulas a vácuo. Atualmente, estão sendo usados cada vez mais misturadores de diodo em anel balanceados. Embora tenham um ruído inerente um pouco maior devido ao maior número de componentes passivos, eles podem evitar o uso de filtros de entrada adicionais (e também ruidosos). (Isso não afeta o ruído de entrada no sinal recebido).

Misturador com supressão de frequência de espelho
Divisor de
potência
Sinal
HF
Oscilador
local
Banda
lateral
inferior
Banda
lateral
superior
Banda lateral inferior:
Banda lateral
superior:

Figura 4: Circuito de um mixer com supressão de frequência de espelho

Divisor de
potência
Sinal
HF
Oscilador
local
Banda
lateral
inferior
Banda
lateral
superior
Banda lateral inferior:
Banda lateral
superior:

Figura 4: Circuito de um mixer com supressão de frequência de espelho

O misturador simples tem dois produtos de saída que atendem às condições de frequência e que estão, respectivamente, acima e abaixo da frequência do oscilador, que são descritos como a soma (f = f1 + f2) ou como a quantidade da diferença (f = | f1 − f2|) das frequências de entrada e que fornecem o valor da frequência intermediária. A frequência indesejada é conhecida como frequência espelho e pode ser suprimida por um circuito misturador especial mostrado na Figura 4, que também é chamado de misturador de banda lateral única.

Se sin(ω·t) for deslocado por π/2, o resultado será + cos(ω·t) ou − cos(ω·t), dependendo do fato de ω ser positivo ou negativo. Um mixer com supressão de frequência de espelho utiliza isso para suprimir a frequência de espelho. O sinal recebido é dividido em dois caminhos em fase. Um acoplador de −3 dB divide a potência de entrada do oscilador local em duas partes com uma diferença de fase de 90° para os dois misturadores. A Figura 4 mostra um exemplo de circuito de um mixer com supressão de frequência de espelho. Suponha que o sinal de entrada de RF tenha a forma

(1)

ele é misturado no misturador superior com o sinal do oscilador local

(2)

no misturador superior. Isso resulta em

(3)

No misturador inferior, o sinal de entrada é multiplicado pelo sinal do oscilador local deslocado por π/2:

(4)

O sinal de eco tem um deslocamento de fase de +90° para a banda lateral superior e um deslocamento de fase de − 90° para a banda lateral inferior. Uma mudança de fase adicional de ± 180° ocorre no segundo canal. No terceiro acoplador híbrido de 90°, u2(t) é girado em π/2 e adicionado a u1(t). A mudança de fase de u2(t) fornece:

(5)

em que o sinal positivo se aplica a ωHF > ωLO.

O terceiro acoplador gera novamente um deslocamento de fase de –90° para os sinais que não passam pelo acoplador em linha reta. Isso causa uma soma fora de fase do sinal em uma saída e uma soma em fase na outra saída. Isso significa que u1(t) e u2'(t) são somados. O sinal de saída na conexão para a banda lateral superior resulta de

(6)

Da mesma forma, o sinal na saída para a banda lateral inferior. Assim, as bandas laterais são separadas uma da outra.

Os mixers com supressão de frequência de espelho são frequentemente usados para processar apenas uma banda lateral na frequência intermediária. O principal motivo para isso é o nível de ruído: o ruído da frequência espelhada aumenta o nível de ruído no receptor em 3 dB. Outro motivo importante é a imunidade à interferência na frequência do espelho, que exige a supressão da frequência do espelho no receptor do radar.

Na prática, porém, essa supressão da frequência do espelho não é suficiente. Medidas adicionais de filtragem geralmente são necessárias para lidar com a interferência penetrante.