Un mixer di frequenza è un circuito elettrico non lineare o moltiplicatore in grado di produrre frequenze somma e differenza continue di due o più segnali di ingresso. Il dispositivo è ampiamente utilizzato nei trasmettitori e ricevitori per telecomunicazioni. I prodotti matematici dei segnali sinusoidali hanno effetti additivi e sottrattivi sulle frequenze risultanti. Nel comune ricevitore supereterodina, ad esempio, gli ingressi del mixer di frequenza sono il segnale a radiofrequenza (RF) in ingresso e il segnale dell’oscillatore locale (LO) e la somma o differenza risultante dei due ingressi è la frequenza intermedia (IF). Oltre alle frequenze di somma e differenza, ci sono altre uscite in ampiezze più piccole, comprese le armoniche a frequenza più alta o di ordine superiore.
L’uso degli stadi dell’amplificatore IF semplifica i primi stadi dell’amplificatore RF del ricevitore. Di solito, solo uno stadio front-end deve essere sintonizzabile sulla banda del ricevitore. Il resto degli amplificatori RF dopo il mixer di frequenza sono sintonizzati solo sull’IF. Un mixer speciale chiamato mixer subarmonico può immettere una frequenza LO che è metà della frequenza richiesta, passare attraverso un dispositivo non lineare e generare effettivamente un LO al doppio della frequenza originale.
Quando venivano utilizzati tubi a vuoto o triodi, una griglia tra il catodo e l’anodo era in grado di controllare il flusso di elettroni. Con una corretta progettazione, il triodo è stato in grado di amplificare i segnali RF e di oscillare dati i giusti circuiti del serbatoio sintonizzati passivamente come riferimento di frequenza. Il triodo è stato sviluppato per avere più di una griglia di controllo. All’inizio del 1900, il convertitore pentagriglia veniva utilizzato come mixer di frequenza in cui un triodo con quattro griglie aggiuntive svolgeva le funzioni di amplificatore, oscillatore e mixer, risultando in un front-end a vuoto singolo per i ricevitori.
La modulazione ad anello consente l’uso di trasformatori e una configurazione di diodi a ponte per produrre la moltiplicazione desiderata del messaggio e la frequenza portante. Il risultato è uno spettro di frequenza con il messaggio spostato più in alto in frequenza di una quantità pari alla frequenza portante. Sul lato ricevitore, il rilevatore di prodotto può essere utilizzato per immettere la portante modulata e la frequenza di riferimento della portante per recuperare il messaggio originale.
Una cella di Gilbert è un circuito a transistor bipolare che utilizza il guadagno di corrente degli stadi a transistor bipolari ad accoppiamento diretto per generare la moltiplicazione analogica richiesta per produrre le uscite del mixer di frequenza. Il primo segnale di ingresso è alimentato ai terminali di base di due transistor funzionanti come coppia differenziale, mentre il secondo ingresso è alimentato ai terminali di base di due coppie differenziali di transistor con emettitori che forniscono le correnti di collettore per la coppia differenziale per il primo ingresso segnale. L’uscita risultante è disponibile ai collettori delle coppie differenziali per il secondo segnale di ingresso.
Il mixer di frequenza può anche funzionare come moltiplicatore di frequenza. Se lo stesso segnale viene inviato all’ingresso di un mixer di frequenza, le frequenze di uscita includono multipli interi della frequenza di ingresso. La seconda e la terza armonica saranno disponibili in uscita con la seconda armonica avente un livello più alto della terza armonica.