La passione e l’interesse per i ricevitori, prevalentemente di tipo supereterodina, mi hanno portato negli anni a focalizzare la mia attenzione nello stadio mescolatore che è senza dubbio il più critico. La progettazione dei mixer è stata, ed è, un cruccio e una sfida fra i vari progettisti. La supremazia è contesa, soprattutto, a colpi di IP3 o TOIP con valori sempre più alti! A metà/fine anni ottanta provai diversi tipi di mescolatori, alcuni inediti, con risultati che definirei interessanti, ripresi la “ricerca”, anche se saltuariamente, nel 2003. Qui di seguito viene descritto uno di quei mixer.

GUADAGNO DI CONVERSIONE NEL MIXER PASSIVO

Vincenzo Italia

Parlare di guadagno di conversione positivo nei mescolatori passivi per radiofrequenza può sembrare incoerente ma quello che andrò a descrivere è proprio un originale e inedito sistema per ottenerlo. Come ben sappiamo il mixer passivo è superiore nel manipolare i segnali intensi in antenna ma, non avendo nessun dispositivo elettronico alimentato da tensione in corrente continua, non può produrre guadagno bensì provoca una perdita nell’ampiezza del segnale traslato. Il mixer passivo è di solito del tipo a commutazione (o switching) e quindi, per ottenere la miscelazione, interrompe o commuta a massa il segnale da traslare. Il principio sul quale si basa il funzionamento di questo nuovo mescolatore RF è qui di seguito esposto.
Supponiamo di applicare ad un induttore una tensione continua, come da Figura 1, una corrente elettrica inizierà a circolare lentamente e gradualmente creando un campo magnetico nell’induttore, dove viene accumulata dell’energia. Aprendo l’interruttore (Fig.2) la corrente, con un certo ritardo, non circolerà più e il campo magnetico tenderà a collassare rapidamente. Opporsi alle variazioni veloci della corrente è la caratteristica principale dell’induttore quando è alimentato. Il mutamento del campo magnetico, dovuto al chiudersi e, soprattutto, all’aprirsi dell’interruttore, produce una forza elettromotrice (o differenza di potenziale), di verso contrario (polarità invertita) e superiore a quella d’alimentazione, ciò ai capi dell’induttore.
 

 

La quantità di forza elettromotrice prodotta dipende da due fattori:
1- Più spire nella bobina dell’induttore, e quindi un alto valore dell’induttanza, equivalgono a un maggiore flusso magnetico e quindi superiore sarà la tensione prodotta.
2- Più veloce è il mutamento del campo magnetico (apertura e chiusura dell’interruttore) più alta sarà la tensione ai capi dell’induttore.
Sostituendolo con un circuito LC, accordato per esempio a 100kHz, e rimpiazzando l’alimentazione a tensione continua con una a frequenza alternata, per esempio di 900kHz, e supponendo di aprire e chiudere l’interruttore al ritmo di 0,001 millisecondi (1000kHz) produrebbe una traslazione di frequenza da 900kHz a 100kHz, quest’ultima selezionata e filtrata dal circuito accordato. Grazie al meccanismo di “magnificazione”, come più su mostrato, il livello del segnale da 100kHz, alle estremità del circuito LC, sarà superiore a quello del segnale “d’alimentazione”, o d’ingresso, a 900 kHz. Sostituendo l’interruttore manuale con uno di tipo elettronico (FET o altro) e pilotandolo con una frequenza di apertura e chiusura adatta, nell’esempio 1000kHz, otterremmo un mescolatore passivo, e quindi senza nessuna alimentazione in corrente continua, con guadagno di conversione (Fig. 3). E’ evidente che, nell’esempio appena riportato, 100kHz è la frequenza intermedia, 900kHz quella del segnale in antenna e 1000kHz è la frequenza dell’oscillatore locale.

Questo circuito è pure adatto a demodulare segnali in SSB, e quindi come rivelatore a prodotto, conseguendo un’ottima amplificazione del segnale rivelato in bassa frequenza. E’ comunque idoneo ove è necessario traslare una frequenza in un’altra con un guadagno di conversione positivo.

Riferimenti:

1- www.radiopharos.it
    SEM - Un inedito Mixer passivo a FET con guadagno di conversione

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