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1、 射频通信电路信息工程学院6.3无源混频器无源混频器无源混频器电路 射频通信电路信息工程学院信息工程学院6.3 6.3 无源混频器无源混频器6.3.1 6.3.1 二极管混频二极管混频 1. 1. 线性时变工作状态的二极管线性时变工作状态的二极管 二极管的二极管的基本特性基本特性大信号大信号小信号小信号二极管在二极管在大信号激励下大信号激励下的等效特性的等效特性结论：结论：二极管可以看成是二极管可以看成是受大信号控制受大信号控制的的单向开关单向开关 两段折线两段折线 导通时电导为导通时电导为无源混频器电路 射频通信电路信息工程学院信息工程学院二极管在大信号作用下的电流二极管在大信号作用下的电流
2、大信号大信号决定开关决定开关 的的重复频率重复频率0引入引入单向开关函数单向开关函数则：则：二极管作为二极管作为混频混频时：时：无源混频器电路 射频通信电路信息工程学院信息工程学院大信号（本振大信号（本振 ）决定决定 开关开关 重复频率重复频率线性时变通式为线性时变通式为：时变跨导时变跨导时变静态电流时变静态电流跨导曲线跨导曲线重复频率重复频率为为无源混频器电路 射频通信电路信息工程学院信息工程学院线性时变工作状态线性时变工作状态的二极管的的二极管的混频功能混频功能 二极管电流二极管电流时变跨导的基波分量为：时变跨导的基波分量为： 与射频相乘后的与射频相乘后的中频电流中频电流为：为：时变跨导展
3、开式时变跨导展开式此此单二极管单二极管混频器的混频器的变频跨导变频跨导是是 电流频谱电流频谱：缺点：口间隔离不好缺点：口间隔离不好无源混频器电路 射频通信电路信息工程学院信息工程学院2. 2. 二极管双平衡混频器二极管双平衡混频器 思路思路:采用平衡电路抵消组合频率采用平衡电路抵消组合频率环形混频器环形混频器电路结构特点电路结构特点 四只二极管接成四只二极管接成环形环形 三个端口三个端口射频口射频口不平衡平衡变换不平衡平衡变换本振口本振口不平衡平衡变换不平衡平衡变换中频口中频口单端单端无源混频器电路 射频通信电路信息工程学院信息工程学院从从五个方面五个方面分析二极管双平衡混频器工作原理分析二极
4、管双平衡混频器工作原理(1)(1) 等效电路等效电路 本振电压本振电压射频电压射频电压满足线性时变条件满足线性时变条件每只二极管端电压：每只二极管端电压：当当 为为正正时，二极管时，二极管D1 D2 导通导通 当当 为为负负时，二极管时，二极管D3 D4导通导通 可分别画出可分别画出 正正、负负半周的等效电路半周的等效电路无源混频器电路 射频通信电路信息工程学院信息工程学院当为当为 正正时，二极管时，二极管D1 D2 导通，导通， D3 D4不导通不导通 列回路方程：列回路方程：解方程得：解方程得：注意注意无源混频器电路 射频通信电路信息工程学院信息工程学院当为当为 负负时，二极管时，二极管D
5、3 D4导通导通 二极管二极管D1 D2 不导通不导通 列回路方程并解得：列回路方程并解得：注意注意两者两者系数相同系数相同只是只是导通时间不同导通时间不同无源混频器电路 射频通信电路信息工程学院信息工程学院（2）输出中频电流）输出中频电流取取差频差频 为中频为中频则则中频电流中频电流为：为：输出输出中频电压中频电压为：为：当当RLRD时时 无源混频器电路 射频通信电路信息工程学院信息工程学院1:1射频射频信号源信号源射频信号源射频信号源电流电流射频信号源射频信号源内阻内阻射频初级射频初级绕组电压绕组电压射频射频变压器变压器1:1、不平衡不平衡平衡平衡注意注意射频口射频口各量关系：各量关系：（
6、3 3）射频输入电流与输入阻抗）射频输入电流与输入阻抗 结论：结论： 中中只有只有射频，射频，没有没有本振和中频本振和中频 口间隔离好口间隔离好 射频口的射频口的输入阻抗输入阻抗 匹配要求匹配要求分析知，当分析知，当 为为正正或或负负时，时，流过两射频次级线圈的流过两射频次级线圈的电流方向相同电流方向相同则则无源混频器电路 射频通信电路信息工程学院信息工程学院（4）隔离特性）隔离特性射频射频电流为：电流为：没有没有本振和中频信号本振和中频信号口间隔离好口间隔离好1:1原因？原因？电路平衡电路平衡四只二极管四只二极管特性一致特性一致平衡变压器平衡变压器特性一致特性一致本振口本振口和和 点点对射频
7、对射频信号而言是信号而言是虚地虚地 无射频流入本振无射频流入本振和和 点点对本振对本振信号而言是信号而言是虚地虚地无本振流入射频和中频口无本振流入射频和中频口 中频口中频口电流为：电流为：没有没有射频和本振信号射频和本振信号无源混频器电路 射频通信电路信息工程学院信息工程学院1:1射频射频信号信号输入功率输入功率为：为： 中频功率中频功率为：为：混频损耗混频损耗为：为： （5 5）二极管双平衡混频器的变频损耗）二极管双平衡混频器的变频损耗 设设射频口匹配射频口匹配：则必有则必有无源混频器电路 射频通信电路信息工程学院信息工程学院二极管双平衡混频器小结二极管双平衡混频器小结1.1.通过通过四只四
8、只工作在工作在线性时变状态线性时变状态的二极管完成了混频功能的二极管完成了混频功能 2.2. 三个端口的三个端口的隔离特性隔离特性 靠四只靠四只二极管的性能一致性二极管的性能一致性及及变压器的对称性变压器的对称性保证保证 3. 无源混频器无源混频器变频损耗大于变频损耗大于14. 线性动态范围大线性动态范围大无源混频器电路 射频通信电路信息工程学院信息工程学院美国美国mini-circuits公司生产的公司生产的二极管双平衡混频器二极管双平衡混频器产品指标产品指标 型号型号频率（频率（MHzMHz）LO/RF IFLO/RF IF变频损耗变频损耗 （dBdB） ( (频带中段频带中段） LO-R
9、F LO-RF隔离隔离 (dB) (dB) LO-IF LO-IF隔离隔离 (dB) (dB) RAY-1 RAY-15-500 DC-500 DC-500 6.57 6.57 40 40 40 40 RAY-2 RAY-210-100010-1000 DC DC-1000-1000 6.89 6.89 40 40 35 35 ZMY-1 ZMY-15-5005-500 DC-500 DC-500 6.62 6.62 40 40 40 40 ZAY-1 ZAY-15-5005-500 DC-500 DC-500 6.57 6.57 40 40 40 40本振功率本振功率+23dBm，射频最高可达射频最高可达+15dBm。无源混频器电路
