MESCOLATORI RF MIXERS

 

 
 

 

EVOLUZIONE E MUTAZIONE
 DI UN TRASLATORE DI FREQUENZA

 

I classici mixer utilizzanti un triodo sono stati concepiti, perlopiù, con ingresso RF sulla griglia, OL sul catodo ed uscita FI dall'anodo (Fig.1) alcuni di essi anche in configurazione bilanciata. Ma forse sono poco noti i mixer a triodo con ingresso RF, oppure OL, in placca! Uno dei più interessanti è l’Ultradina (1924) con l’oscillatore locale che alimenta l’anodo in maniera alternata e senza tensione a CC (Fig.2). Agli inizi degli anni trenta un altro circuito mescolatore apparve nelle riviste dell’epoca, chiamato “Anode Injection Mixer”, contemporaneamente al “Non Radiating Detector” che era praticamente identico, non erano altro che due circuiti paragonabili allo Strobodyne (vedi Rif.1), OL e FI in placca e RF sulla griglia, in questo caso la valvola era un tetrodo (Fig.3). Va però precisato che lo Strobodyne (1927) era un traslatore di frequenza a commutazione, il tetrodo era utilizzato sia come amplificatore RF che come interruttore, l’oscillatore era un triodo. Nel 1954 la Collins utilizzò un mescolatore con iniezione in placca di un triodo, il "High Level Plate Injection Mixer", non in ricezione bensì in un sintetizzatore di frequenza per un ricetrasmettitore UHF (Rif.5). Grazie a questo circuito le frequenze spurie generate furono ridotte a 70---100 dB sotto al livello del segnale desiderato.
Un altro particolare ed interessante mescolatore, con valvola a tre elementi (funzionamento in Classe A1), è quello denominato “Triode Plate Mixer” (meta anni cinquanta), con l’oscillatore locale iniettato nella griglia ed il segnale da convertire connesso all’anodo (alimentato dalla tensione continua) tramite il circuito accordato d’antenna. Il segnale  traslato in frequenza, prelevato mediante il trasformatore di media frequenza, è anch’esso collegato alla placca tramite il circuito d’antenna (Fig.4 - Rif.2).
E’ palese paragonarlo con la Modulazione di Placca dei trasmettitori AM. Un circuito affine, ma in configurazione bilanciata e funzionamento in Classe C e quindi con il doppio triodo con funzione di doppio "interruttore" periodico/alternato, venne impiegato nel ricevitore AN/URR-58 del 1967 (Rif. 3-4). Le prestazioni di questo particolare mixer a commutazione sono superlative.

Tutti questi mescolatori offrivano, chi più chi meno, delle performance di gran lunga superiori a quelli convenzionali anche se il loro impiego è stato, purtroppo, marginale.

In figura 5 viene mostrata quella che potrebbe essere una versione non bilanciata del mixer che modificai anni fa (descritto nei riferimenti 3-4), derivato da quello del ricevitore AN/URR-58. Basterebbe utilizzare un classico trasformatore di media frequenza, senza nessuna presa intermedia, ed un singolo triodo. La semplice ma sostanziale modifica che effettuai, come già specificato nei riferimenti 3 e 4, cioè l’assenza della tensione anodica ed una tensione positiva di griglia, ne modificò in parte il funzionamento rispetto all’originale e migliorò le prestazioni, in particolare la sensibilità e la reiezione dell’oscillatore. Vorrei far notare che il mixer utilizzato nel ricevitore AN/URR-58 (inventato da W.K. Squires) era alimentato da una tensione anodica di +160 Volt.

La creazione del segnale a frequenza intermedia, e quindi la miscelazione, avviene nel circuito d’uscita (come nel circuito originale del ricevitore su menzionato) cioè nel trasformatore a frequenza intermedia dove transita il segnale RF che viene interrotto ciclicamente dalla valvola che agisce da interruttore periodico comandato dall’oscillatore. Nella figura 6 notiamo un circuito leggermente diverso da quello mostrato in figura 5.
Abbiamo un circuito accordato per il segnale RF desiderato con in parallelo il primario di un trasformatore di media frequenza che a sua volta ha in serie un interruttore elettronico. Tutto questo ricorda un altro mixer, vero? Varrebbe la pena testarlo.

 

FIGURE

 

 


LEGGENDA:

CC = Corrente Continua

FI = Frequenza Intermedia

OL =  Oscillatore Locale

RF = Radiofrequenza

 

 

ALCUNE ALTRE STRANE APPLICAZIONI DEL TRIODO
 

Un altro circuito con valvola triodo, con alimentazione negativa di placca e polarizzazione
positiva di griglia, è quello denominato “Triodo Invertito”, l’ingresso è la placca e
l’uscita è la griglia.

- Usato come elettrometro con ingresso ad altissima impedenza.

- Come attenuatore variabile per tensioni elevate.

- Come oscillatore nella gamma UHF.

 

 

 

 

RIFERIMENTI

 

1-  Il circuito mescolatore STROBODYNE

2-  A study of a low intermodulation triode mixer - By Floyd Pierson Holder - June 1956

3-  Mixer RF passivo con doppio triodo

4-  Addendum

5-  A high level plate injection mixer for use at UHF - R.E. Western - Collins Radio Co. 1954

 

 

 

 

 

 

RF MIXERS

 

 

 

 

EVOLUTION AND MUTATION

OF A FREQUENCY TRANSLATOR


 
 

The classic mixers using a triode have been conceived, for the most part, with RF input on the  grid, LO on the cathode and IF output in the anode (Fig.1), some of them even in balanced configuration. But perhaps triode mixers with RF or LO injected in the plate are little known! One of the most interesting is the Ultradyne (1924) with the local oscillator that feeds the anode alternately and without DC voltage (Fig.2). At the beginning of the 1930s another mixer appears in the magazines of the time, called "Anode injection mixer",
at the same time as the "Non radiating detector" which was practically identical, they were comparable to the Strobodyne (see Ref.1), LO and IF in the plate and RF in the grid, in this case the tube was a tetrode (Fig.3). It should be noted, however, that the Strobodyne (1927) was a switching frequency translator, the tetrode was used both as an RF amplifier and as a switch, the oscillator was a triode tube. In 1954 Collins used a triode as a "High level plate injection
mixer", not in reception but in a frequency synthesizer for a UHF Transceiver (Ref.5). Thanks to this circuit the spurious were reduced to 70--100 dB below the desired signal. Another particular and interesting mixer, with a three elements tube (operating in Class A1), is the one called "Triode Plate Mixer" (mid fifties), with the local oscillator injected into the grid and the signal to be converted connected to the anode (powered by DC) via the antenna circuit. The translated frequency signal extrapolated by means of the IF transformer, is also connected to the plate through the antenna circuit (Fig.4 - Ref.2). It is obvious to compare it with the Plate Modulation of the AM transmitters. A similar circuit, but in a balanced configuration and biased for a Class C operation and therefore with the double triode operated as a periodic/alternating double "switch" was used in the 1967 AN/URR-58 receiver (Ref. 3-4). The performance of this particular switching mixer is superlative.

All these mixers offered, more or less, performances far superior to conventional ones even if their use was, unfortunately, marginal.

Figure 5 shows what could be an unbalanced version of the mixer that I modified years ago (described in Ref. 3-4), derived from that of the receiver AN/URR-58. It would be easy to use a classic IF transformer without center tap and a single triode. The simple but substantial modification that I carried out, as already specified in references 3 and 4, ie the absence of the anode DC voltage and a positive grid voltage, partly modified the operation, compared to the original, and improved its performance, in particular the sensitivity and the oscillator rejection. I would like to point out that the mixer used in the AN/URR-58 receiver (Invented by W.K. Squires) had an anode DC voltage of +160 Volts.

The creation of the intermediate frequency signal and therefore the mixing, takes place in the output circuit (as in the original circuit of the above mentioned receiver) ie in the intermediate frequency transformer where the RF signal transits which is interrupted cyclically by the tube acting as a periodic switch controlled by the oscillator.
In figure 6 we can see a circuit slightly different from that shown in figure 5. We have a tuned circuit for the desired RF signal with in parallel the primary of an IF transformer which in turn has an electronic switch in series. All this reminds another mixer, right? It would be worth testing it.
 

FIGURES

 

 

LEGEND:

DC = Direct Current

IF = Intermediate Frequency

LO =  Local Oscillator

RF = Radiofrequecy

 

 

SOME OTHER STRANGE APPLICATIONS OF THE TRIODE

 

Another circuit with a triode tube having a negative DC voltage on the plate and a positive

polarization on the grid is the one called "Inverted Triode", the input is the plate and the

output is the grid.

- Used as an electrometer with high input impedance

- As a variable attenuator for high voltages.

- As an UHF oscillator.

 

 

REFERENCES

 

1-  The STROBODYNE mixer circuit

2-  A study of a low intermodulation triode mixer - By Floyd Pierson Holder - June 1956

3-  Double triode passive RF mixer

4-  Addendum

5-  A high level plate injection mixer for use at UHF - R.E. Western - Collins Radio Co. 1954

 

 

 

 

 

 

 

 

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