MESCOLATORI RF MIXERS

QUEI STRANI MESCOLATORI
DEI VOLTMETRI SELETTIVI

Il voltmetro selettivo funziona con il principio dell'eterodina, in pratica è una supereterodina senza CAG. Lo strumento serve a misurare le componenti spettrali di un segnale (armoniche, ecc.) e quindi a discriminare tra le varie componenti quella interessata e a misurarne le caratteristiche, di conseguenza non deve aggiungere segnali spuri. I voltmetri selettivi che si rispettino utilizzano dei mescolatori a radiofrequenza con bassa distorsione e spesso hanno delle configurazioni non comuni. In figura 1 si può notare lo "strano" mescolatore del voltmetro RYCOM R1307A/GR (apparato a valvole), coppia di diodi rettificatori al silicio in un unico contenitore (560 Volt/1,5 Amp.!) e collegati in serie con polarità invertite. Perchè questo tipo di configurazione?
Alimentandoli con un segnale dell'oscillatore locale in controfase (vedi schema) i due diodi funzionano da interruttori, si aprono e si chiudono (a seconda della polarità del segnale dell'OL) contemporaneamente cortocircuitando a massa, al ritmo della frequenza dell'oscillatore, il segnale RF uscente dalla valvola V1. Questa valvola funge da inseguitore catodico a larga banda con impedenza d'uscita costante per il mixer. Il segnale dell'OL essendo sfasato di 180° viene annullato all'uscita dei diodi, ciò produce una reiezione OL--RF molto alta. In pratica abbiamo un mixer a commutazione bilanciato! Nella figura 2 si può osservare la parte RF del voltmetro RYCOM 2174A. Il mixer (o sarebbe più giusto chiamarlo interruttore RF ciclico?) è sempre costituito da due diodi ma in questo caso incorporati in una valvola, la 6AL5. Il funzionamento è identico al circuito del R1307A/GR, oscillatore in controfase che pilota i due diodi i quali cortocircuitano ritmicamente il segnale RF proveniente dalla valvola V1 (amplificatrice RF) creando il segnale a frequenza intermedia. Se il segnale dall'oscillatore è ben bilanciato esso non apparirà all'uscita del mescolatore (piedini 2 e 4 della 6AL5) di conseguenza la creazione di segnali spuri viene eliminata (o molto attenuata). Lo schema parziale che appare nella figura 3 è del voltmetro selettivo COSMOS INDUSTRIES AN/USM-345. Nel suddetto analizzatore (a stato solido) l'interruttore ciclico (chiamato pure Modulatore Bilanciato) è costituito, anche qui, da due diodi al silicio, 2x1N914 pilotati dal segnale in controfase del VFO. In questo caso però, è il FET Q1 (2N3823), operando come amplificatore RF, che viene attivato ciclicamente dai diodi, mettendo a massa (per la CA) alternativamente il Source. La frequenza intermedia viene selezionata e prelevata sul Drain dal trasformatore T2 e amplificata dal canale FI. Abbiamo potuto constatare come i progettisti di questi strumenti non abbiano adoperato la solita convertitrice RF pentagriglia o il solito mosfet ma hanno progettato dei mescolatori particolari a bassa distorsione. In conclusione, se siamo alla ricerca di un ottimo mixer per un ricevitore qualche voltmetro selettivo potrebbe essere d'ispirazione.

LEGGENDA:

CA = Corrente Alternata

CAG = Controllo Automatico di Guadagno

FI = Frequenza Intermedia

OL = Oscillatore Locale

RF = Radiofrequenza

VFO = Variable Frequency Oscillator - Oscillatore a Frequenza Variabile

NOTE:

Mescolatore UHF con doppio diodo a valvola

RF MIXERS

THOSE STRANGE MIXERS

OF THE SELECTIVE VOLTMETERS

The selective voltmeter works on the principle of the heterodyne, in practice it is a superheterodyne without AGC. This instrument is used to measure the spectral components of a signal (harmonics, etc.) and to discriminate, between the various components, the one concerned and to measure its characteristics, therefore it must not add spurious signals of its own. The selective voltmeters of a certain level use radiofrequency mixers with low distortion and often have uncommon configurations. Figure 1 shows the "strange" mixer of the RYCOM R1307A/GR voltmeter (with tubes), a pair of silicon rectifier diodes in a single container (560 Volts/1.5 Amps!) and connected in series with inverted polarity. Why this type of configuration? By feeding them with a phase opposition local oscillator signal (see schematic) the two diodes act as switches, they open and close (depending on the polarity of the LO signal) simultaneously shorting to ground, at the frequency of the oscillator, the RF signal outgoing from V1. This tube acts as a broadband cathode follower with constant output impedance for the mixer. The LO signal being out of phase by 180° is canceled at the diodes output, this produces a very high LO -- RF rejection. In practice we have a balanced switching mixer! Figure 2 shows the RF section of the RYCOM 2174A voltmeter. The mixer (or would it be more correct to call it a cyclic RF switch?) consists, here also, of two diodes but in this case incorporated in a vacuum tube, the 6AL5. The operation is identical to the R1307A/GR circuit, a push-pull oscillator that drives the two diodes which rhythmically short-circuit the RF signal coming out from V1 tube (RF amplifier) creating the intermediate frequency signal. If the signal from the oscillator is well balanced it will not appear at the mixer output (pins 2 and 4 of 6AL5) as a result the creation of spurious signals is eliminated (or much attenuated). The partial schematic that appears in figure 3 is of the selective voltmeter COSMOS INDUSTRIES AN/USM-345. In the aforementioned (solid-state) analyzer, the "cyclic switch" (also called Balanced Modulator) consists of two silicon diodes, 2x1N914 driven by the VFO out of phase signals. In this case, however, it is the FET Q1 (2N3823), operating as an RF amplifier, which is cyclically activated by the diodes, by returning the Source to AC ground alternatively. The intermediate frequency is selected and picked up on the Drain by the transformer T2 and amplified by the IF channel. We could see how the designers of these instruments have not used the usual RF pentagrid converter or the usual mosfet but have designed special low distortion mixers.
In conclusion, if we are looking for an excellent mixer for a receiver some selective voltmeters could be inspirational.

LEGEND:

AC = Alternate Current

AGC = Automatic Gain Control

IF = Intermediate Frequency

LO = Local Oscillator

RF = Radiofrequency

VFO = Variable Frequency Oscillator

NOTES:

UHF TUBE DOUBLE DIODE MIXER

www.radiopharos.one
Marzo
2019
March

Revisione: Note aggiunte - Ottobre 2019
Revision: Added notes - October 2019