山东大学：《高频电子线路》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 频谱搬移电路（4.5）混频电路

4.5混频电路 混频是将载波为高频的已调信号,不失真地变换 为载波为中间的已调信号,必须保持: ①调制类型,调制参数不变,即原调制规 律不变。 科学与工学 ②频谱结构不变,各频率分量的相位大小, 相互间隔不变。 4.5

4.5 混频电路 混频是将载波为高频的已调信号，不失真地变换 为载波为中间的已调信号，必须保持： ②频谱结构不变，各频率分量的相位大小， 相互间隔不变。 ①调制类型，调制参数不变，即原调制规 律不变。 4.5

4.5.1混频器的主要性能指标 一、混频增益 混频增益(或混频损耗)是评价混频器性能的重要 指标。混频增益是指混频器输岀中频信号电压振幅V (或功率P)对输入高频信号电压振幅m(或功率P) 的比值,用分贝表示,即 41=20gm(dB)=10g(d (4.5.1) 或 犬在相同输入信号情况下,分贝数越大,表明混频 增益越高,混频器将输入信号变换为输岀中频信号的 能力越强。接收机的灵敏度越高。 4.5.1

一、混频增益 混频增益（或混频损耗）是评价混频器性能的重要 指标。混频增益是指混频器输出中频信号电压振幅 VIm （或功率 PI ）对输入高频信号电压振幅 Vsm （或功率 P s 的比值，用分贝表示，即 ） Im 20lg c sm V A V  = （dB） 或 10lg I Pc s P G P = (d B) （4.5.1） 在相同输入信号情况下，分贝数越大，表明混频 增益越高，混频器将输入信号变换为输出中频信号的 能力越强。接收机的灵敏度越高。 4.5.1 4.5.1 混频器的主要性能指标

混频损耗是对不具氜混频増益的混频器而言的, 它定义为在最大功率传输条件下,输入信号功率P 对输出中频功率P的比值,用dB(分贝)表示,即 显然,在相同输入信号情况卡,分贝数越大,即 E犬混频损耗越大,混频器将输入信号变换为输出中频 信号的能力越差 4.5.1

10lg S C I P L P = (d B) 显然，在相同输入信号情况下，分贝数越大，即 混频损耗越大，混频器将输入信号变换为输出中频 信号的能力越差。 4.5.1 混频损耗是对不具备混频增益的混频器而言的， 它定义为在最大功率传输条件下，输入信号功率 P s 对输出中频功率 PI 的比值，用dB（分贝）表示，即

二、噪声系数 混频器的输入信号噪声功率之比((P/P))对输出 中频信号噪声功率之比(P/P)的比值,用分贝表示 定义为噪声系数 户科学与工学 Nr=10l(Ps Pi(dB) (P/P) (4.5.2)

二、噪声系数 混频器的输入信号噪声功率之比（ ( ) P P S n i ）对输出 中频信号噪声功率之比 ( ) P P I n o 的比值，用分贝表示， 定义为噪声系数 ( ) 10lg ( ) S n i F I n o P P N P P = （dB） （4.5.2）

三、1dB压缩电平 当输入信号功率较小时, i/dbm 混频增益为定值,输出中频 11dB 1dB 功率随输入信号功率线性增 大。由于器件的非线性,随 s,dBm 着输入信号功率的增大,输 出中频功率的增大将趋于缓 图45.11dB压缩电平 慢,直到比线性增长低于1dB时所对应的中频输出功 率电平称为1dB压缩电平(1 dB Compression Le表示朋图中,P和P的单位用dBm表示,即高于 的分贝数,P(dBm)=10.1gAmW如odBm=1mW 10dBm=10mW 3dBm= 2mW 20dBm=100mW)等 4.5.1

三、1dB压缩电平 图 4.5.1 1dB压缩电平 当输入信号功率较小时， 混频增益为定值，输出中频 功率随输入信号功率线性增 大。由于器件的非线性，随 着输入信号功率的增大，输 出中频功率的增大将趋于缓 慢，直到比线性增长低于1dB时所对应的中频输出功 率电平称为1dB压缩电平（1dB Compression Level PI dB 1 ），用 表示。图中， PI 和 P s 的单位用dBm表示，即高于 的分贝数， P P (dBm) 10 lg (mW) =  1mW（如0dBm=1mW， 3dBm=2mW, 10dBm=10mW, 20dBm=100mW）等。 4.5.1

P所对应的输入信号功率是混频器动态范围的 上限电平。 四、选择性 混频器的有用成分为中频,输出应该只有中频信号, 实际上由于各种因素会混杂很多干扰信号。因此为了 抑制中频以外的不需要的千扰,就要求混频器的高频 户科学与工学 输入、中频输出回路有良好的选择性,即回路应有较 理想的谐振曲线。 五、混频失真 混频失真包括频率失真、非线性失真以及各种非 线性干扰,如组合频率干扰、交叉调制、互相调制 等等。混频失真的存在,将影响通信质量。 4.5.1

PI dB 1 所对应的输入信号功率是混频器动态范围的 上限电平。 四、选择性 混频器的有用成分为中频，输出应该只有中频信号， 实际上由于各种因素会混杂很多干扰信号。因此为了 抑制中频以外的不需要的干扰，就要求混频器的高频 输入、中频输出回路有良好的选择性，即回路应有较 理想的谐振曲线。 五、混频失真 混频失真包括频率失真、非线性失真以及各种非 线性干扰，如组合频率干扰、交叉调制、互相调制 等等。混频失真的存在，将影响通信质量。 4.5.1

六、隔离度 理论上要求混频器的各端口之间是隔离的,任一 端口上的功率不会窜通到其它端口。但在实际电路 中,总有极少量功率在各端口之间窜通,隔离度就 是用来评价这种窜通大小的一个性能指标,定义为 本端口功率与窜通到其它端口的功率之比,用分贝 菜数表示 4.5.1

六、隔离度 理论上要求混频器的各端口之间是隔离的，任一 端口上的功率不会窜通到其它端口。但在实际电路 中，总有极少量功率在各端口之间窜通，隔离度就 是用来评价这种窜通大小的一个性能指标，定义为 本端口功率与窜通到其它端口的功率之比，用分贝 数表示。 4.5.1

4.5.2二极管混频器 二极管环形混频器 1、工作原理分析 由图4.5.2(a) D 知,流过负载 R的总电流i为 图452二极管双平衡环形相乘器 动画 l=1+3-2-l4 (4.5.3) 4.5.2

一、二极管环形混频器 4.5.2 4.5.2 二极管混频器 由图4.5.2(a) 知，流过负载 RL 的总电流 L i 为 L 1 3 2 4 i i i i i = + − − （4.5.3） 1、工作原理分析 图4.5.2 二极管双平衡环形相乘器 （动画)

当U,>0 时,二极管D3、 D2导通,D1 D4截止,相应 rt B 的等效 R 电路为图 户科学与工学 4.52(b)所 示。流过负 载的电流为 2u 1+3-l2-l4=l3 (4.5.4) r+2R 4.5.2

当 0 L  时，二极管D3、 D2导通，D1、 D4截止，相应 的等效 电路为图 4.5.2(b )所 示。流过负 载的电流为 1 3 2 4 3 2 2 2 s L D L i i i i i i i R R −  = + − − = − = + （4.5.4） 4.5.2 图4.5.2 二极管双平衡环形相乘器

当,<0 时,二极管 D导通,4 D D3D2截止,D 相应的等效 电路为图 45.2(c)所 示。流过负 图4.2二极管双平衡环形相乘器 E犬载的电流为 20 l=1+3-l2-l4=h1-l4 (4.5.5) r+2R 4.5.2

时，二极管 D1、D4导通， D3、D2截止， 相应的等效 电路为图 4.5.2(c )所 示。流过负 载的电流为 1 3 2 4 1 4 2 2 s L D L i i i i i i i R R  = + − − = − = + （4.5.5） 0 当 L  4.5.2 图4.5.2 二极管双平衡环形相乘器