Che cos'è un mixer di frequenza?

Un mixer di frequenza è un circuito elettrico non lineare o moltiplicatore in grado di produrre frequenze di somma e differenza continue di due o più segnali di ingresso. Il dispositivo è ampiamente utilizzato nei trasmettitori e ricevitori di telecomunicazioni. I prodotti matematici dei segnali sinusoidali hanno effetti additivi e sottrattivi sulle frequenze risultanti. Nel ricevitore supereterodina comune, ad esempio, gli ingressi del mixer di frequenza sono il segnale in radiofrequenza (RF) in ingresso e il segnale dell'oscillatore locale (LO) e la somma o differenza risultante dei due ingressi è la frequenza intermedia (IF). Oltre alle frequenze di somma e differenza, ci sono altre uscite in ampiezze più piccole tra cui armoniche di frequenza superiore o di ordine superiore.

L'uso degli stadi dell'amplificatore IF semplifica i primi stadi dell'amplificatore RF del ricevitore. Di solito, solo uno stadio front-end deve essere sintonizzabile attraverso la banda del ricevitore. Il resto degli amplificatori RF dopo il mixer di frequenza sono sintonizzati solo su IF. Un mixer speciale chiamato mixer subarmonico può immettere una frequenza LO pari alla metà della frequenza richiesta, passare attraverso un dispositivo non lineare e generare effettivamente un LO al doppio della frequenza originale.

Quando venivano utilizzati tubi a vuoto o triodi, una griglia tra il catodo e l'anodo era in grado di controllare il flusso di elettroni. Con una progettazione appropriata, il triodo è stato in grado di amplificare i segnali RF e di oscillare dati i giusti circuiti di serbatoio sintonizzati passivamente come riferimento di frequenza. Il triodo è stato sviluppato per avere più di una griglia di controllo. All'inizio del 1900, il convertitore pentagrid era utilizzato come mixer di frequenza in cui un triodo con quattro griglie aggiuntive eseguiva le funzioni di amplificatore, oscillatore e mixer, ottenendo un front-end a vuoto singolo per i ricevitori.

La modulazione ad anello consente l'uso di trasformatori e una configurazione a diodi a ponte per produrre la moltiplicazione desiderata del messaggio e della frequenza portante. Il risultato è uno spettro di frequenza con il messaggio spostato più in alto in frequenza di un importo pari alla frequenza portante. Sul lato ricevitore, il rilevatore di prodotto può essere utilizzato per immettere il vettore modulato e la frequenza di riferimento del vettore per recuperare il messaggio originale.

Una cella di Gilbert è un circuito a transistor bipolare che utilizza il guadagno di corrente degli stadi di transistor bipolari ad accoppiamento diretto per generare la moltiplicazione analogica richiesta per produrre uscite del mixer di frequenza. Il primo segnale di ingresso viene inviato ai terminali di base di due transistor che funzionano come coppia differenziale, mentre il secondo ingresso viene inviato ai terminali di base di due coppie differenziali di transistor con emettitori che forniscono le correnti del collettore per la coppia differenziale per il primo ingresso segnale. L'uscita risultante è disponibile presso i collettori delle coppie differenziali per il secondo segnale di ingresso.

Il mixer di frequenza può anche funzionare come moltiplicatore di frequenza. Se lo stesso segnale viene inviato all'ingresso di un mixer di frequenza, le frequenze di uscita includono multipli interi della frequenza di ingresso. La seconda e la terza armonica saranno disponibili all'uscita con la seconda armonica che ha un livello più alto della terza armonica.

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