Este es un extracto de mí informe perteneciente a un trabajo de laboratorio de la catedra Medidas Electrónicas II de la Universidad Tecnológica Nacional (FRA). Un extracto del informe final puede ser descargado en formato 'pdf'.. Sin más espero que sea lo suficientemente didáctico.

Principio de funcionamiento:

A grandes rasgos, el generador por mezcla, batido, interferencial, etc. propiamente dicho está basado en el uso de señales provenientes de dos osciladores de RF, éstas señales son mezcladas y seguidamente se obtiene, idealmente, de todas las componentes del producto de la mezcla, solo las componentes de la resta de las dos señales mediante el uso de un filtro pasa bajos a continuación del mezclador.

 Como puede observarse en la Fig. 1 el generador está constituido por dos osciladores sintonizados a la misma frecuencia, uno de los cuales es fijo, el cual es batido por otro levemente variable en un Df. La desviación de frecuencia máxima del oscilador variable respecto a la frecuencia del oscilador fijo, determina cual es el límite máximo en la frecuencia de la señal generada a la salida del filtro pasa bajos.

Las señales provenientes de los dos osciladores pasan a través de un circuito separador, permitiendo así obtener una transferencia inversa lo más reducida posible, haciendo de esta manera  a los osciladores independientes del tipo de carga que estos posean. Las señales a la salida de los dos separadores son aplicadas a un bloque mezclador del cual se obtienen la suma y diferencias de las frecuencias de los dos osciladores como así también sus productos cruzados.

Seguidamente este espectro es aplicado a un filtro pasa bajos que solo atenúa las componentes que se ubican por encima de la frecuencia límite máxima que se pretende generar. En el caso del prototipo bajo ensayo, se propone cubrir la banda de 20Hz a 50.000Hz aproximadamente.

Una de las características que se buscan en un generador de señales es que cubran un amplio rango de frecuencias, presente una amplitud de salida constante para todo el rango de trabajo, que los osciladores básicos sean estables térmicamente, así como también que posean una estabilidad inherente relativa de la frecuencia alta ya que de esta dependerá la estabilidad en frecuencia del sistema.

Descripción del circuito

Osciladores de RF:

 En el circuito esquemático se observa que los mismos están formados por los transistores J-FET canal N en configuración Colpitts drenaje común2, en el cual el circuito L-C resonante serie, se encuentra sintonizado a 5Mhz.

El ajuste grueso de las frecuencias de trabajo se logra ajustando los núcleos de los inductores L1 y L2 respectivamente para cada uno de los dos osciladores.

El ajuste de frecuencia “fino” del oscilador variable se realiza mediante el giro del potenciómetro P1, el cual permite variar la tensión de polarización inversa aplicada sobre el diodo varicap D3. Cuando se usan diodos varicap la tensión de polarización inversa debe estar libre de perturbaciones, ya que éstas desencadenarían variaciones indeseadas de la capacidad de juntura y se generarían espúreas. Teniendo en mente esto, los capacitores C15, C16 y el resistor R12 permite filtrar la tensión de control eliminando la señal de RF provenientes de los osciladores y transitorios producidos al girar P1, obteniéndose una tensión continua de polarización limpia sobre el varicap.

Etapa separadora:

Como lo indica su nombre ésta etapa debe asegurar que los osciladores se independicen de los cambios que se puedan producir en la impedancia del circuito al que excitan, el cual podría de otra manera afectar su frecuencia de trabajo. También reducen la interacción entre los dos osciladores los cuales tienden a trabarse cuando estos trabajan en frecuencias muy próximas.

Este circuito además de poseer una transferencia inversa muy pequeña debe proveer de la ganancia de tensión necesaria para actuar sobre el circuito modulador.

Modulador:

Esta constituido por el LM1496 que es un modulador balanceado para el cual la salida es el producto de sus dos entradas. La señal del oscilador fijo es aplicada a la entrada de portadora con una amplitud suficiente (señal fuerte) para que trabaje en el modo de conmutación, y la salida del oscilador fijo se aplica en la entrada de modulación. A su salida se encontraran la suma y diferencia de las dos frecuencias de entrada así como también sus productos cruzados producidos por la intermodulación entre las dos frecuencias originales y sus armónicas. El circuito se extrajo de los circuitos de aplicación de las hojas de especificaciones del MC1496 de Motorola.

Filtro pasa bajos:

Se ha diseñado a dicho filtro seleccionando la frecuencia de corte por encima de la máxima frecuencia de salida, aproximadamente en 85Khz.

Una función secundaria pero de suma importancia que lleva a cabo este filtro es la de compensar la disminución de la amplitud de la señal de salida del oscilador básico variable, cuando su desplazamiento en frecuencia esta por encima de los 20Khz respecto de la frecuencia de trabajo (5Mhz), dicha variación es debida al alto Q del circuito sintonizado del oscilador. Este efecto tiene como causa una disminución de la amplitud de salida del generador cuando se superan los 20Khz aproximadamente. Se corrige este problema haciendo que la tercer etapa del filtro pasa bajos presente un mayor coeficiente de sobretensión (aprox. 2.18), lo cual permite que el filtro presente una ganancia de tensión que comienza en aproximadamente en 20Khz y que aumenta lentamente con el aumento de la frecuencia. De esta manera se obtiene una amplitud de salida de señal en función de la frecuencia dentro de limites bastantes aceptables a pesar de no utilizarse un control automático de amplitud.

Circuito esquemático.

Nota: desde el pin 12 del LM1496 agregar una resistencia de 3K hacia +12V.