mélangeur

Un mélangeur est un élément de circuit non linéaire qui accepte deux signaux électriques et produit des fréquences de sortie qui n'existent dans aucune des entrées. Lorsque vous alimentez un mélangeur avec deux signaux aux fréquences f1 et f2, la sortie contient non seulement les fréquences originales, mais aussi leur somme (f1 + f2) et leur différence (f1 - f2), ainsi que des harmoniques des deux. Cette translation de fréquence est la fonction principale: elle permet de décaler les signaux vers de nouvelles fréquences sans conversion analogique-numérique, et elle fonctionne sur les bandes RF, micro-ondes et fréquences intermédiaires où la vitesse et la bande passante sont importantes.

La non-linéarité provient du dispositif actif: typiquement une diode dans les mélangeurs passifs, ou un transistor dans les mélangeurs actifs. Un mélangeur à diode utilise un signal (l'oscillateur local) pour pomper une diode dans sa région non linéaire, puis applique le signal faible que vous souhaitez convertir à travers cette même diode. La modulation d'impédance résultante crée les fréquences de somme et de différence à la sortie. Les mélangeurs actifs utilisent des transistors polarisés pour fonctionner comme des portes ou des commutateurs, offrant un gain au lieu de la perte de 6 à 7 dB que l'on obtient avec les conceptions passives, au prix d'un bruit et d'une consommation d'énergie plus élevés.

Où se trouvent les mélangeurs et comment ils fonctionnent

Dans un récepteur radio, le mélangeur est la pièce maîtresse de l'électronique frontale. Un signal RF entrant (par exemple, 900 MHz) rencontre un signal d'oscillateur local à 850 MHz à l'intérieur du mélangeur, produisant une sortie de fréquence intermédiaire à 50 MHz (la différence). Cette FI se trouve dans une chaîne d'amplification et de filtrage fixe à bande étroite avant la démodulation. Cette architecture superhétérodyne permet de construire un récepteur avec un gain, une sélectivité et un accord fixes en ne changeant que la fréquence de l'oscillateur local, et non l'ensemble du chemin du signal. Les émetteurs utilisent les mélangeurs en sens inverse: pour décaler un signal en bande de base vers la RF.

La fréquence image est le problème le plus courant avec les mélangeurs. Les deux f_LO + f_RF et f_LO - f_RF produisent la même sortie FI. Si votre port RF n'est pas bien filtré, un signal indésirable à la fréquence image (f_LO + 2 fois la FI) sera également converti vers votre FI désirée et corrompra la réception. L'isolation entre les ports est également importante: si le signal de l'oscillateur local fuit dans le port RF sans être converti, il rayonne et interfère avec les récepteurs voisins. Une bonne conception RF utilise des réseaux d'adaptation séparés, des filtres passe-bande et parfois des circulateurs pour maintenir les ports isolés et se protéger contre ces problèmes.

Les mélangeurs sont spécifiés par la perte de conversion (passif) ou le gain (actif), le facteur de bruit, l'isolation des ports, le point d'interception du troisième ordre (une mesure de la linéarité en présence de signaux forts) et la gamme de fréquences que chaque port peut gérer. Les mélangeurs doublement équilibrés, où le signal et l'oscillateur local sont appliqués symétriquement, offrent une meilleure isolation des ports et un meilleur rejet des produits indésirables que les types simplement équilibrés ou non équilibrés, mais coûtent plus cher et nécessitent un réglage plus minutieux. Dans les équipements RF grand public à grand volume, les mélangeurs IC intègrent l'étage actif et une partie de l'adaptation sur silicium, mais les anneaux de diodes discrets dominent toujours les équipements militaires et de test où la performance et la stabilité en température sont plus importantes que le coût.