Un mélangeur de fréquence est un circuit électrique non linéaire ou multiplicateur capable de produire des fréquences de somme et de différence continues de deux ou plusieurs signaux d’entrée. L’appareil est largement utilisé dans les émetteurs et les récepteurs de télécommunications. Les produits mathématiques des signaux sinusoïdaux ont des effets additifs et soustractifs sur les fréquences résultantes. Dans le récepteur superhétérodyne commun, par exemple, les entrées du mélangeur de fréquence sont le signal radiofréquence (RF) entrant et le signal de l’oscillateur local (LO) et la somme ou la différence résultante des deux entrées est la fréquence intermédiaire (IF). Outre les fréquences de somme et de différence, il existe d’autres sorties dans des amplitudes plus petites, y compris des harmoniques de fréquence plus élevée ou d’ordre supérieur.
L’utilisation des étages amplificateurs FI simplifie les premiers étages amplificateurs RF du récepteur. Habituellement, un seul étage d’entrée doit être accordable sur la bande du récepteur. Le reste des amplificateurs RF après le mélangeur de fréquence est réglé uniquement sur la FI. Un mélangeur spécial appelé mélangeur sous-harmonique peut entrer une fréquence LO qui est la moitié de la fréquence requise, passer à travers un dispositif non linéaire et générer efficacement un LO à deux fois la fréquence d’origine.
Lorsque des tubes à vide ou des triodes étaient utilisés, une grille entre la cathode et l’anode était capable de contrôler le flux d’électrons. Par une conception appropriée, la triode était capable d’amplifier les signaux RF et d’osciller étant donné les bons circuits de réservoir à réglage passif comme référence de fréquence. La triode a été développée pour avoir plus d’une grille de contrôle. Au début des années 1900, le convertisseur pentagrid était utilisé comme mélangeur de fréquence où une triode avec quatre grilles supplémentaires remplissait les fonctions d’amplificateur, d’oscillateur et de mélangeur, ce qui a donné lieu à un front-end à vide unique pour les récepteurs.
La modulation en anneau permet l’utilisation de transformateurs et d’une configuration de diode en pont pour produire la multiplication souhaitée du message et de la fréquence porteuse. Le résultat est un spectre de fréquences avec le message décalé plus haut en fréquence d’une quantité égale à la fréquence porteuse. Côté récepteur, le détecteur de produit peut être utilisé pour entrer la porteuse modulée et la fréquence de référence de la porteuse pour récupérer le message d’origine.
Une cellule Gilbert est un circuit à transistor bipolaire qui utilise le gain de courant des étages de transistors bipolaires à couplage direct pour générer la multiplication analogique requise pour produire des sorties de mélangeur de fréquence. Le premier signal d’entrée est envoyé aux bornes de base de deux transistors fonctionnant comme une paire différentielle, tandis que la deuxième entrée est envoyée aux bornes de base de deux paires différentielles de transistors avec des émetteurs qui fournissent les courants de collecteur pour la paire différentielle pour la première entrée signal. La sortie résultante est disponible au niveau des collecteurs des paires différentielles pour le deuxième signal d’entrée.
Le mélangeur de fréquence peut également fonctionner comme multiplicateur de fréquence. Si le même signal est envoyé à l’entrée d’un mélangeur de fréquence, les fréquences de sortie incluent des multiples entiers de la fréquence d’entrée. Les deuxième et troisième harmoniques seront disponibles à la sortie avec la deuxième harmonique ayant un niveau plus élevé que la troisième harmonique.