Mezclador armónico

El mezclador armónico y el mezclador subarmónico son un tipo de mezclador de frecuencia , que es un circuito que cambia la frecuencia de una señal a otra. El mezclador ordinario tiene dos señales de entrada y una señal de salida. Si las dos señales de entrada son ondas sinusoidales en frecuencias f ₁ y f ₂ , entonces la señal de salida consta de componentes de frecuencia en las frecuencias de suma f ₁ + f ₂ y diferencia f ₁ − f ₂ . Por el contrario, los mezcladores armónicos y subarmónicos forman frecuencias de suma y diferencia en un múltiplo armónico de una de las entradas. La señal de salida contiene entonces frecuencias como f ₁ + kf ₂ y f ₁ − kf ₂ donde k es un número entero.

El mezclador de frecuencia clásico es un multiplicador. Al multiplicar dos ondas sinusoidales se obtienen solo las frecuencias de suma y diferencia; se suprimen las frecuencias de entrada y, en teoría, no hay otros productos heterodinos. En la práctica, el multiplicador no es perfecto y las frecuencias de entrada y otros productos heterodinos estarán presentes.

No se necesita un multiplicador real. El requisito importante es una no linealidad y, en frecuencias de microondas, es más fácil utilizar una no linealidad que un multiplicador ideal. Una expansión en serie de Taylor de una no linealidad mostrará multiplicaciones que dan lugar a los productos de orden superior deseados.

Los objetivos de diseño de los mezcladores buscan seleccionar los productos heterodinos deseados y suprimir los no deseados.

Mezcladores de diodos.

Mezcladores de puente de diodos con sobrealimentación. La señal de excitación tiene el aspecto de una forma de onda armónica impar (esencialmente, una onda cuadrada).

Un diseño clásico de mezclador armónico utiliza un diodo de recuperación por pasos (SRD). ^[1] La entrada subarmónica del mezclador se amplifica primero a un nivel de potencia que puede rondar 1 vatio. Luego, esa señal activa un circuito generador de impulsos de diodo de recuperación por pasos que convierte la onda sinusoidal en algo que se aproxima a un tren de impulsos. El tren de impulsos resultante tiene los armónicos de la onda sinusoidal de entrada presentes a una frecuencia alta (como 18 GHz). El tren de impulsos se puede utilizar con un mezclador de diodos (también llamado muestreador). ^[2] El SRD suele tener una relación de multiplicación de frecuencia muy alta y se puede utilizar como base de un receptor de peine, que monitoriza varias frecuencias relacionadas armónicamente a la vez. Esto forma la base de muchos "detectores de errores" simples donde la intención es detectar la transmisión en cualquier frecuencia, incluso si no se conoce de antemano. (Esto no es lo mismo que un receptor "rake", que es un dispositivo de correlación).

Cuando el múltiplo de frecuencia requerido es menor, como por ejemplo, duplicar, triplicar o cuadruplicar, entonces los circuitos de diodos Schottky son más comunes. El ángulo de conducción se puede ajustar modificando el nivel de excitación o la temperatura, y determina qué parte de la curva I/V se utiliza y, por lo tanto, las intensidades relativas de las diferentes salidas relacionadas armónicamente. Si se desea un múltiplo par, entonces un par de diodos antiparalelos suprimirá la contribución del oscilador local impar, hasta el punto de que los diodos se pueden hacer idénticos y experimentar la misma impedancia de fuente. A diferencia de un mezclador normal, existe un nivel de excitación óptimo bastante claro, por encima del cual aumenta la pérdida de conversión.

Se puede utilizar un mezclador armónico para evitar la complejidad de generar un oscilador local de microondas y es común como un extensor de frecuencia simple y confiable para un diseño de baja frecuencia. ^{[3] [4]}

Los mezcladores subarmónicos (una forma particular de mezclador armónico donde el LO se proporciona en un submúltiplo de la frecuencia que se va a mezclar con la señal entrante) se utilizan a menudo en sistemas de comunicaciones digitales directas o de FI cero para eliminar los efectos no deseados de la automezcla del LO que ocurre en muchos mezcladores de frecuencia fundamental.

Se utiliza en sintetizadores de frecuencia y analizadores de red .

Existe una variante del mezclador subarmónico que tiene dos etapas de conmutación y se utiliza para mejorar la ganancia del mezclador en un receptor de conversión descendente directa. La primera etapa de conmutación mezcla una señal de RF recibida a una frecuencia intermedia que es la mitad de la frecuencia de la señal de RF recibida. La segunda etapa de conmutación mezcla la frecuencia intermedia a la banda base. Al conectar las dos etapas de conmutación en serie, se reutiliza la corriente y el contenido armónico de la primera etapa se introduce en la segunda etapa, mejorando así la ganancia del mezclador.

• Multiplicador de frecuencia
• Muestreo (procesamiento de señales)

Sintetizador que utiliza mezcla armónica

5. A. Hilt et al.: “Sintetizador de ondas milimétricas bloqueado en una referencia transmitida ópticamente mediante mezcla armónica”, Technical Digest of the IEEE Topical Meeting on Microwave Photonics, MWP'1997, págs. 91-94, Duisburg, Alemania, 3-5 de septiembre de 1997.

• http://www.microwaves101.com/encyclopedia/mixerssubharmonic.cfm Archivado el 4 de mayo de 2012 en Wayback Machine. Solo indicios de elementos del diseño de SHM.
• Donsi, Tony (2002), Diseño de mezclador subarmónico con Ansoft Designer (PDF) , Ansoft Roadshow, Ansoft, Presentación 9, archivado desde el original (PDF) el 2013-12-15Describe algo de teoría, uso de diodos mezcladores antiparalelos y selección de armónicos impares.