Mezclador de frecuencias

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 conversión 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

Frecuencia de trabajo

Como frecuencia de trabajo se entiende aquellos intervalos de frecuencia de las señales de RF, OL y FI en los que el mezclador puede trabajar. Estas tres bandas frecuenciales se especifican por separado.

En un mezclador real el aislamiento entre los puertos de este no es infinito, por este motivo en la salida de cada puerto aparece parte de la señal de los otros dos. Se pueden definir los aislamientos como las pérdidas que sufre una señal al pasar de una puerta a otra sin conversión. Suelen definirse tres tipos:

Aislamiento OL-FI
Aislamiento RF-FI
Aislamiento OL-RF

Su medida es el dB y representan la atenuación de la señal en el paso directo entre dos puertas, sin tener en cuenta los procesos de conversión.

En los mezcladores activos la ganacia de conversión tiene un comportamiento lineal pero conforme la potencia de entrada se incrementa esta ganacia entrará en compresión y finalmente en saturación. Hay un punto singular llamado punto de compresión a 1dB, que corresponde a la potencia de entrada para la cual la ganacia de conversión está 1dB por debajo del comportamiento lineal.

Tipos de mezcladores

Hay dos tipos de clasificaciones para los mezcladores, dependiendo de la ganancia o perdida 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