STADIO MESCOLATORE

SPOTO DOMENICO CORSO TR6-01

La fig.4.6, mostra la selettività che si può raggiungere con un preselettore formato da un solo stadio ed uno formato da due stadi. L'asse orizzontale riporta i valori di frequenza in KHz al di fuori dalla frequenza di risonanza, frequenza che coincide con lo '0'di ascissa.

Si noti che con un solo stadio, un segnale la cui frequenza differisca di 30 KHz da quella di risonanza, deve avere una tensione pari a circa 9 volte quella del segnale a frequenza di risonanza per dare la medesima tensione di uscita. Con due stadi la tensione deve essere di circa 80 volte superiore.

Poiché lo stadio di amplificazione RF, fra tutti quelli del ricevitore, ha al suo ingresso il livello più basso di segnale, ovvero quello proveniente dall'antenna, è evidente che il livello di rumore da esso prodotto è quello che ha più influenza sulla qualità del segnale rilevato.

4.5 STADIO MESCOLATORE

In questo stadio avviene la conversione di frequenza del segnale ricevuto.

Quando con un singolo elemento attivo si ottiene sia l'oscillazione locale che il mescolamento con la frequenza RF, lo stadio si chiama 'convertitore'(fig.4.7). In fig.4.8, è invece schematizzato il circuito in cui l'oscillatore e il mixer sono separati.

Elementi di Radiotecnica 85

──────────────────────────────────────────────────────────────

─────────────────────────────────────────────────────────────────

SPOTO DOMENICO CORSO TR6-01

Il mixer può anche essere costituito da uno o più diodi (elementi passivi), come vedremo nel seguito.

─────────────────────────────────────────────────────────────────

SPOTO DOMENICO CORSO TR6-01

In fig.4.9 sono rappresentate le forme d'onda in ingresso e in uscita dal mixer.

Nell'esempio di figura, i sgnali in ingresso sono due sinusoidi, di cui quella di ampiezza maggiore proviene dall'oscillatore locale, l'altra costituisce il segnale RF.

Le due onde differiscono in frequenza, per cui istante per istante, si sommeranno o si sottrarranno a secondo che siano in fase (ovvero i valori di ampiezza risultano essere ambedue positivi o negativi), o si sottrarranno quando le ampiezze sono di segno opposto.

L'onda risultante possiederà quindi delle ondulazioni della propria ampiezza. Questo

Elementi di Radiotecnica 87

──────────────────────────────────────────────────────────────

─────────────────────────────────────────────────────────────────

SPOTO DOMENICO CORSO TR6-01

segnale attraversa il dispositivo non lineare (attivo o passivo), che ha una caratteristica di trasferimento^(*) che è quella indicata in figura, per la quale la risposta è zero per i semiperiodi negativi della tensione d'ingresso, mentre per i semiperiodi positivi, l'uscita è quella indicata a destra in alto nella figura.

L'uscita non è una sinusoide e, come si sa, qualsiasi forma d'onda può considerarsi somma di diverse onde sinusoidale.

Si può dimostrare che la forma d'onda in uscita, fra le sue varie componenti, contiene il segnale d'ingresso però traslato alla frequenza (fif), differenza fra le due frequenze in ingresso che sono la frequenza dell'oscillatore locale e la frequenza del segnale RF da rivelare.

Con un apposito filtro in uscita dal mixer, si può selezionare il segnale a frequenza intermedia e sopprimere tutti gli altri segnali.

4.5.2 ESEMPI DI MIXER

Un semplice mixer (fig.4.10), può essere composto da un diodo che possiede una caratteristica di trasferimento del tutto simile a quella illustrata in fig.4.9.

Il diodo risulta essere migliore come mixer, di un elemento attivo come un transistor, poiché assai meno saturabile da forti segnali.

In fig.4.11, si ha un esempio pratico di convertitore a diodo e in fig.4.12 è illustrata una configurazione simmetrica composta da due diodi. Quest'ultima configurazione presenta il vantaggio di sopprimere in uscita la frequenza dell'oscillatore locale e tutte le armoniche pari cioè le frequenze multiple pari delle frequenze dell'oscillatore locale e del segnale RF.

(*) Per funzione di trasferimento si intende la relazione fra la grandezza d'ingresso al dispositivo e la grandezza in uscita. Nel caso di figura la grandezza in ingresso è una tensione (Eg), mentre la tensione in uscita è una corrente (Ib).

─────────────────────────────────────────────────────────────────

SPOTO DOMENICO CORSO TR6-01

Il mixer a diodi riesce a funzionare correttamente anche in presenza di segnali di ampiezza di qualche centinaia di mV sul canale adiacente, allorché il ricevitore utilizza la sua massima sensibilità e rilevare segnali, per esempio, di 2µV.

L'inconveniente del diodo rispetto ad un elemento attivo, è quello che essendo appunto un elemento passivo, esso introduce un'attenuazione, fra ingresso e uscita, da 3 a 10 dB, ciò vuol dire minore tensione a frequenza intermedia disponibile per i successivi stadi d'amplificazione.

E' per questo che il miscelatore a diodi trova applicazione solo nei ricevitori professionali e non in quelli di corrente produzione commerciale.

L'inconveniente di utilizzare un singolo transistor come mixer e oscillatore (v.schema di fig.4.7), è anche quello, che un segnale forte in ingresso può far spostare il punto di lavoro e la polarizzazione del transistor convertitore, saturandolo e facendo scendere il suo guadagno di conversione, col risultato di rendere ancora più debole un segnale già di basso livello che si vuole ricevere.

E' quindi necessario uno stadio separatore che isoli il convertitore dall'ingresso.

Lo schema di fig.4.5, precedentemente illustrato, mostra proprio uno stadio separatore in ingresso costituito da un transistor nella configurazione a base comune. Un altro inconveniente proprio degli stadi convertitori ovvero ad un singolo transistor, è quello dell'insufficiente disaccoppiamento fra le due sezioni del mixer e dell' oscillatore.

Avviene quindi, soprattutto alle frequenze più alte, che gli accoppiamenti parassiti, ovvero le capacità intergiunzione del transistor, e le induttanze costituite dai collegamenti, facciano sentire i loro effetti facendo variare la costante di tempo LC dell'oscillatore il cui valore fissa la frequenza di oscillazione, di conseguenza, quest'ultima, varierà il suo valore, disin-tonizzando il ricevitore.

Una efficace soluzione ai problemi derivanti dall'adozione di uno stadio convertitore, è costituita dall'adozione di un transistor MOSFET (fig.4.13).

Elementi di Radiotecnica 89

──────────────────────────────────────────────────────────────

─────────────────────────────────────────────────────────────────

SPOTO DOMENICO CORSO TR6-01

Tali transistor hanno una buona dinamica e possono lavorare fino a frequenze di centinaia di MHz. Si noti come lo schema di fig.4.13, non preveda uno stadio separatore, questo è possibile grazie all'alto isolamento fra le due porte d'ingresso (Gate G1 e G2), che risulta essere di alcuni megaohm, con una capacita di frazioni di picofarad.