Mezcladores
Una radio de FM sintonizada en 100 MHz también escucha 121,4 MHz y 105,35 MHz si su filtro de entrada no las rechaza. El mezclador no distingue de qué lado viene la señal.
01Trasladar una señal en frecuencia
Un mezclador multiplica la señal de entrada por la de un oscilador local. Por la identidad del producto de cosenos, a la salida aparecen la suma y la diferencia de las frecuencias:
02La frecuencia imagen
El mezclador no distingue si la entrada está por arriba o por abajo del oscilador local: dos frecuencias dan la misma FI. Si el oscilador está por encima de la señal deseada (inyección alta), la otra está al otro lado:
Ese compromiso lleva a los receptores de doble conversión, con una primera FI alta para la imagen y una segunda baja para la selectividad, y a los mezcladores con rechazo de imagen, que combinan dos mezcladores en cuadratura para cancelarla, como se verá en moduladores y demoduladores.
03Mezcladores reales
| Tipo | Cómo funciona | Rasgo |
|---|---|---|
| Un diodo o transistor | La alinealidad genera los productos | Simple, con muchos productos indeseados |
| Doblemente balanceado de diodos | Un anillo de cuatro diodos conmutado por el oscilador local | Suprime el oscilador y la RF en la salida; pérdida de conversión de unos 6 dB |
| Celda de Gilbert | Pares diferenciales conmutados, como en el MC1496 | Ganancia de conversión, integrable |
| Muestreador o mezclador pasivo CMOS | Llaves conmutadas a la frecuencia del oscilador | Buena linealidad en receptores integrados |
Las especificaciones de un mezclador son su ganancia o pérdida de conversión, la figura de ruido, el aislamiento entre puertos y la linealidad, con el punto de intercepción de tercer orden de mediciones en amplificadores. La celda de Gilbert se analiza en la publicación del MC1496.
04Respuestas espurias
Un mezclador real no solo multiplica: sus alinealidades generan todos los productos \( m f_{LO} \pm n f_{RF} \). Cada combinación puede convertir a la FI una señal que no es la deseada. Una señal de entrada \( f \) produce salida en la FI si:
Un receptor sintonizado en la banda de FM. Sobre el eje de frecuencias de entrada, de 50 a 200 MHz, la barra verde es la señal deseada; la roja, la imagen, y las grises, las respuestas espurias hasta cuarto orden de cada factor, con altura menor cuanto mayor es su orden.
05En el laboratorio
Mezclar dos generadores con un mezclador doblemente balanceado y observar la salida en el analizador de espectro. Medir la pérdida de conversión y la fuga del oscilador.
En una radio de FM, inyectar una señal en la frecuencia imagen y medir cuánto más fuerte tiene que ser que la deseada para oírse igual.
Buscar con un generador la respuesta de media FI del mismo receptor y medir su rechazo.
06Errores frecuentes
- Olvidar la imagen al elegir la FI. Con FI baja, la imagen queda cerca y el filtro de entrada no la rechaza.
- Excitar el mezclador con poco oscilador local. Los diodos no conmutan del todo y aumentan la pérdida y la distorsión.
- Ignorar el aislamiento entre puertos. El oscilador que se escapa por la antena interfiere a otros receptores.
- Revisar solo la imagen. Las espurias de orden bajo pueden caer en la banda de interés.
07Autoevaluación
Un receptor de AM con FI de 455 kHz e inyección alta sintoniza 1 MHz. ¿Dónde están el oscilador y la imagen?
El oscilador en 1,455 MHz y la imagen en 1,91 MHz.
¿Dónde cae la respuesta de media FI del receptor de FM sintonizado en 100 MHz?
En 105,35 MHz, entre la señal y el oscilador.
¿Qué ventaja tiene un mezclador doblemente balanceado?
Suprime el oscilador local y la RF en la salida, y reduce muchos productos indeseados.
¿Por qué los receptores modernos usan FI alta para la primera conversión?
Para alejar la imagen y poder rechazarla con un filtro de entrada fijo.
08Para ampliar
- Stephen A. Maas. Microwave Mixers. 2.ª ed., Artech House, 1993. La teoría y el diseño de mezcladores de diodos y transistores.
- Behzad Razavi. RF Microelectronics. 2.ª ed., Prentice Hall, 2011. Los mezcladores integrados y las arquitecturas de receptor con rechazo de imagen.
- Wayne Tomasi. Sistemas de comunicaciones electrónicas. 4.ª ed., Pearson, 2003. El receptor superheterodino, la imagen y la elección de la FI.