mezclador

Un mezclador es un elemento de circuito no lineal que acepta dos señales eléctricas y produce frecuencias de salida que no existen en ninguna de las entradas. Cuando se introducen dos señales a las frecuencias f1 y f2 en un mezclador, la salida contiene no solo las frecuencias originales, sino también su suma (f1 + f2) y su diferencia (f1 - f2), junto con armónicos de ambas. Esta traslación de frecuencia es la función principal: permite desplazar señales a nuevas frecuencias sin conversión analógica a digital, y funciona en bandas de RF, microondas y frecuencia intermedia donde la velocidad y el ancho de banda son importantes.

La no linealidad proviene del dispositivo activo: típicamente un diodo en mezcladores pasivos, o un transistor en mezcladores activos. Un mezclador de diodo utiliza una señal (el oscilador local) para bombear un diodo a su región no lineal, luego aplica la señal débil que se desea convertir a través de ese mismo diodo. La modulación de impedancia resultante crea las frecuencias de suma y diferencia en la salida. Los mezcladores activos utilizan transistores polarizados para funcionar como puertas o interruptores, ofreciendo ganancia en lugar de la pérdida de 6 a 7 dB que se obtiene con los diseños pasivos, a costa de un mayor ruido y consumo de energía.

Dónde se encuentran los mezcladores y cómo funcionan

En un receptor de radio, el mezclador es el caballo de batalla de la electrónica de front-end. Una señal de RF entrante (por ejemplo, 900 MHz) se encuentra con una señal de oscilador local a 850 MHz dentro del mezclador, produciendo una salida de frecuencia intermedia a 50 MHz (la diferencia). Esa FI se encuentra en una cadena de amplificador y filtro de banda estrecha fija antes de la demodulación. Esta arquitectura superheterodina permite construir un receptor con ganancia, selectividad y sintonización fijas cambiando solo la frecuencia del oscilador local, no toda la ruta de la señal. Los transmisores utilizan mezcladores a la inversa: para desplazar una señal de banda base a RF.

La frecuencia imagen es el problema más común con los mezcladores. Tanto f_LO + f_RF como f_LO - f_RF producen la misma salida de FI. Si el puerto de RF no está bien filtrado, una señal no deseada en la frecuencia imagen (f_LO + 2 veces la FI) también se convertirá a la FI deseada y corromperá la recepción. El aislamiento entre puertos también es importante: si la señal del oscilador local se filtra en el puerto de RF sin ser convertida, irradia e interfiere con los receptores cercanos. Un buen diseño de RF utiliza redes de adaptación separadas, filtros de paso de banda y, a veces, circuladores para mantener los puertos aislados y proteger contra estos problemas.

Los mezcladores se especifican por la pérdida de conversión (pasivos) o ganancia (activos), la figura de ruido, el aislamiento de puertos, el punto de intercepción de tercer orden (una medida de linealidad cuando hay señales fuertes presentes) y el rango de frecuencias que cada puerto puede manejar. Los mezcladores doblemente balanceados, donde tanto la señal como el oscilador local se aplican simétricamente, ofrecen un mejor aislamiento de puertos y rechazo de productos no deseados que los tipos de balance simple o no balanceados, pero cuestan más y requieren una sintonización más cuidadosa. En equipos de consumo de RF de alto volumen, los mezcladores de CI integran la etapa activa y alguna adaptación en silicio, pero los anillos de diodos discretos aún dominan los equipos militares y de prueba donde el rendimiento y la estabilidad a la temperatura importan más que el costo.