En telecomunicaciones, un mezclador es un circuito no lineal variante con el tiempo o un dispositivo capaz de mezclar dos señales de entrada, vs(t) y vo(t), a frecuencias diferentes, produciendo a su salida una mezcla de señales vi(t) de diferentes frecuencias igual a una combinación lineal de las dos frecuencias de entrada:
- la suma de las frecuencias de las señales de entrada
- la diferencia entre las frecuencias de las señales de entrada
- las dos señales originales, habitualmente consideradas como parásitas que se eliminan mediante filtros de frecuencia.
Se utiliza habitualmente para hacer una conversion de frecuencias en sistemas de trasmisión o recepción de señal, en todas las bandas de frecuencias.
Parámetros de los mezcladores
El mezclador lo podemos considerar como una red de tres puertas y en cada puerta se aplica una señal:- Puerta de señal (RF)
- Puerta de oscilador local (OL)
- Puerta de frecuencia intermedia (FI)
Hay varios parámetros de los mezcladores que definen sus propiedades y comportamiento cuando se implementan en un circuito de comunicaciones, estos nos vienen dados en los 'datasheets' del fabricante:
- Frecuencia de trabajo
- Ganancia/Perdidas de conversión
- Aislamiento (Isolation)
- Compresión de la ganancia
- Adaptación en los puertos
- Factor de ruido
- Mezclas espurias
Tipos de mezcladores
Hay dos tipos de clasificaciones para los mezcladores, dependiendo de la ganancia o pérdida de conversión y dependiendo de la estructura utilizada para la implementación
Clasificación según las ganancias o pérdidas de conversión
- Mezcladores pasivos: generalmente se utilizan diodos como elementos no lineales, no tienen ganacia si no que tienen perdidas de conversión (la potencia de salida es inferior a la de entrada) y tienen la relación de Factor de ruido = Pérdidas de conversión.
- Mezcladores activos: están basados en transistores los cuales requieren una polarización, tienen ganancia de conversión (la potencia de salida es superior a la de entrada), requieren un menor nivel de señal del OL y el Factor de ruido es independiente de las ganancias de conversión, lo da el fabricante.
Clasificación según la estructura utilizada en la implementación
Mezclador simple
Este tipo de mezcladores se utilizan en diseños a muy altas frecuencias donde se requiere simplicidad en el circuito o en aplicaciones en las que sea más importante el precio que las prestaciones técnicas. Solo se utiliza un elemento no lineal como mezclador de señal y unos filtros para seleccionar la señal útil.
Mezclador equilibrado
A diferencia de los mezcladores simples en los que utilizamos filtros para separar las frecuencias, en un mezclador equilibrado, para separar señales de entrada en RF y oscilador local y evitar o eliminar los productos de intermodulación no deseados, se utilizan dos o más mezcladores simples conectados a través de circuitos híbridos. De esta forma, las señales deseadas se suman en fase a la salida y las indeseadas en contrafase, consiguiendo eliminarlas. La principal característica de estas estructuras es que suprimen los armónicos pares de OL-RF y mejoran el aislamiento OL-RF y OL-FI sin necesidad de filtros. La expresión de salida de la señal es:
![V_{out} = V_{rf} \sin(\omega_{rf}t)\left[\frac{4}{\pi} \sum_{n=1,3,5...} \frac{1}{n} \sin(n\omega_{ol}t)\right]=\frac{V_{rf}4}{\pi}\left[\frac{1}{2}[\sin(\omega_{ol}-\omega_{rf})t-\sin(\omega_{ol}+\omega_{rf})t]+\frac{1}{6}[\sin(3\omega_{ol}-\omega_{rf})t-\sin(3\omega_ol+\omega_{rf})t]+...\right]](http://upload.wikimedia.org/math/3/8/0/380411d46cae1c1bb7d7a13c0a0018b7.png)
Observando la expresión de la señal de salida, vemos que solo genera armónicos y productos de intermodulación impares 
con n = 3,5,7...,
con n = 3,5,7..., por lo tanto, no tan cercanos a la señal útil que se encontraría en fFI = fOL − fRF. Para obtener la señal útil se aplica un filtro paso bajo centrado en la frecuencia de FI.
Mezclador doblemente equilibrado
Este tipo de mezclador emplea cuatro elementos no lineales combinados de tal forma que consigue eliminar los productos de mezcla correspondientes a todos los armónicos pares tanto de la señal de RF como del oscilador local. Desarrollando la tensión a la salida en función de las tensiones de entrada, se comprueba que sólo incluye los términos de frecuencia de la forma:
Se utilizan circuitos integrados con transistores bipolares como elementos activos, en frecuencias inferiores a unos 100MHz. Es difícil encontrar mezcladores doblemente equilibrados a frecuencias superiores a algunas decenas de gigahercios.
Mezclador con rechazo de frecuencia imagen
Estos mezcladores son útiles cuando resulta difícil filtrar la frecuencia imagen (frecuencia simétrica de la señal respecto a la señal del OL) a la entrada del mezclador. En la imagen podemos ver que se compone de dos mezcladores doblemente equilibrados a los que se aplica la señal a través de un híbrido de 90º y el oscilador local a través de un divisor de potencia. La salida de cada uno de los Cualquier elemento que posea una respuesta no lineal, en principio, puede utilizarse como conversor de frecuencia. La elección del dispositivo adecuado depende del margen de frecuencia, nivel de ruido, aplicación...
Mezcladores se combina en un híbrido de 90º para obtener la frecuencia intermedia. Si la frecuencia del oscilador local es superior a la de la señal, la mezcla deseada (mezcla diferencia) aparece a la salida de frecuencia intermedia, mientras que la banda imagen es rechazada. En la otra puerta del híbrido aparece la mezcla suma que es llevada a la carga.
Construcción
Cualquier elemento que posea una respuesta no lineal, en principio, puede utilizarse como conversor de frecuencia. La elección del dispositivo adecuado depende del margen de frecuencia, nivel de ruido, aplicación.
Publicación realizada por Jhony Bautista
C.I 18566744
Dirección URL:
http://es.wikipedia.org/wiki/Mezclador_de_frecuencias
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