6.3无源混频器电路

射频通信电路信息工程学院6.3无源混频器射频通信电路信息工程学院6.3无源混频器6.3.1二极管混频1.线性时变工作状态的二极管)()()(tvtvtvRFLODDiDv二极管的基本特性tVtvLOLOLOcos)(tVtvRFRFRFcos)(——大信号——小信号RFLOVV二极管在大信号激励下的等效特性结论：二极管可以看成是受大信号控制的单向开关①两段折线②导通时电导为DgDg射频通信电路信息工程学院二极管在大信号作用下的电流大信号决定开关的重复频率)(1tSDiDi()0DDDgvtv00Dv)()(1tvtSgiDDD)(1tS引入单向开关函数)(1tS则：1()()[()()]DDLOLORFitgStvtvt)()()(tvtvtvRFLOD二极管作为混频时：Dg射频通信电路信息工程学院大信号（本振）决定LO开关重复频率)(1tSLO线性时变通式为：)()()(0tvtgtIiRFD时变跨导()DLODVVDigtv1()()DLOgtgSt时变静态电流)()()(10tvtSgtILOLOD跨导曲线()~DDDigtvv))()(()(1tvtvtSgiRFLOLODD重复频率为LO射频通信电路信息工程学院线性时变工作状态的二极管的混频功能)()()(0tvtgtIiRFD二极管电流时变跨导的基波分量为：tgtgLODcos2)(1与射频相乘后的中频电流为：tVgtVgtiIFRFDLORFRFDIFcos1)cos(1)(时变跨导展开式1222()()(coscos3cos5......)35DLODLOLOLOgtgStgttt此单二极管混频器的变频跨导是DRFIFfcgVIg1电流频谱：(1,....LOpp2,3,4）(135....LORFpp，，）缺点：口间隔离不好射频通信电路信息工程学院2.二极管双平衡混频器思路:采用平衡电路抵消组合频率——环形混频器电路结构特点①四只二极管接成环形②三个端口射频口——不平衡平衡变换本振口——不平衡平衡变换中频口——单端射频通信电路信息工程学院从五个方面分析二极管双平衡混频器工作原理(1)等效电路本振电压tVtvLOLOLOcos)(射频电压tVtvRFRFRFcos)(满足线性时变条件RFLOVV每只二极管端电压：RFIFLODvvvv1RFIFLODvvvv2RFIFLODvvvv3RFIFLODvvvv4)(tvLO当为正时，二极管D1D2导通)(tvLO当为负时，二极管D3D4导通可分别画出正、负半周的等效电路LOv射频通信电路信息工程学院)(tvLO当为正时，二极管D1D2导通，D3D4不导通列回路方程：解方程得：1212()()2RFDDLOLDvtiiStRR注意212()0LORFDDLDDvviiRiR0)(112DDLDDRFLORiRiivv射频通信电路信息工程学院)(tvLO当为负时，二极管D3D4导通二极管D1D2不导通列回路方程并解得：3412()()2RFDDLOLDvtiiStRR注意1212()()2RFDDLOLDvtiiStRR两者系数相同只是导通时间不同射频通信电路信息工程学院（2）输出中频电流3412()()DDDDiiiii112()()()2RFLOLOLDvtStStRR22()()2RFLOLDvtStRRLORFIF取差频为中频则中频电流为：tRRVtiIFLDRFIFcos24)(tRRVRtvIFLDRFLIFcos24)(输出中频电压为：当RLRD时tVtvIFRFIFcos2)(射频通信电路信息工程学院1:1射频信号源sv射频信号源电流Si射频信号源内阻SR射频初级绕组电压RFv射频变压器1:1、不平衡—平衡注意射频口各量关系：（3）射频输入电流与输入阻抗结论：①中只有射频，没有本振和中频——口间隔离好Si②射频口的输入阻抗LSRFRFiRIVR——匹配要求SRFiRR)(tvLO分析知，当为正或负时，流过两射频次级线圈的电流方向相同34212()()[()()]2RFRFSDDDDLDLvtvtiiiiiRRR则射频通信电路信息工程学院（4）隔离特性2()()2RFRFSLDLvtvtiRRR射频电流为：没有本振和中频信号口间隔离好1:1——原因？电路平衡四只二极管特性一致平衡变压器特性一致本振口和点对射频信号而言是虚地——无射频流入本振BBAA和点对本振信号而言是虚地——无本振流入射频和中频口中频口电流为：没有射频和本振信号22()()2RFLOLDvtiStRR射频通信电路信息工程学院1:1射频信号输入功率为：2211242SRFRFSLVVPRRLRFLLRFIFRVRRVP2222)2(21中频功率为：混频损耗为：210lg10lg44RFIFPLdBP（5）二极管双平衡混频器的变频损耗设射频口匹配：SRFiLRRR则必有RFSVV2射频通信电路信息工程学院二极管双平衡混频器小结1.通过四只工作在线性时变状态的二极管完成了混频功能2.三个端口的隔离特性靠四只二极管的性能一致性及变压器的对称性保证3.无源混频器——变频损耗大于14.线性动态范围大射频通信电路信息工程学院美国mini-circuits公司生产的二极管双平衡混频器产品指标型号频率（MHz）LO/RFIF变频损耗（dB）(频带中段）LO-RF隔离(dB)LO-IF隔离(dB)RAY-15-500DC-5006.574040RAY-210-1000DC-10006.894035ZMY-15-500DC-5006.624040ZAY-15-500DC-5006.574040本振功率+23dBm，射频最高可达+15dBm。