混频器单平衡混频器教学课件PPT

6.2.2单平衡混频器电路组成——四部分①由本振信号激励的差分对管Q2Q3②输出电流受射频信号控制的晶体管Q1③中频负载RL电路工作的三个特点①Q1是射频小信号线性放大器（输入跨导级）i③当双端输出时，输出电流是两电流和的差2i3i②差分对Q2Q3是在本振大信号作用下的轮流导通的双向开关23iii④直流偏置（图中未画出）工作原理（1）线性跨导级Q1——射频输入为小信号应工作于放大区－加上偏置电路—设置合适的工作点1CQI1mgQ1的集电极电流RFmCQcvgIi11（2）差分放大级Q2Q3))(21(22tvkTqthiiLOc))(21(23tvkTqthiiLOc)(232tvkTqthiiiiLOc输出电压23()IFLLviRiiR)()()(2112tSvgItSiiLORFmCQLOc条件：差分对输入电压足够大LOV双曲正切分段线性两段折线双向开关展开式：)(2tSLO244()coscos33LOLOLOSttt差分对输出电流的近似)(232tvkTqthiiiiLOc得到频率：RFLOpp=1，3，5，…LOp、本振各奇次谐波与射频基波的组合频率输出电流中包含本振及本振的奇次谐波射频信号与开关函数中各分量相乘IFLRFmLORFLIFIFRVgRIvcos2)cos(1（3）单平衡混频器的输出电压混频器的电压增益LmRFIFvRgVVA12缺点：中频输出口与本振口隔离不好得输出电流中的中频电流tIVgiIFIFLORFRFmIFcos)cos(21滤波结论：实现了混频与射频级跨导、中频负载成正比与本振电压无关（条件做开关）23QQ6.2.3吉尔伯特双平衡混频器——模拟乘法器应用目的：改善单平衡混频器口间隔离不好的缺点电路特点：射频级改为差分输入输出线性放大器本振级改为双差分对中频输出口为平衡输出输出电压oLviR13241243()()()()IIIiiiiiiiiiii)2(2521KTqvthiii)2(2634KTqvthiii)2(1065KTgvthIii)2()2(210KTqvthKTqvthIi结论：、非理想相乘1v2v按v1、v2的大小分三种情况来讨论该模拟乘法器输出。1.v1、v2均为小信号（、均小于26mV）mV1mV2结论：实现了输入电压v1、v2理想相乘输出频率)(21幅度成正比缺点：①输入信号动态范围小②乘积系数与温度T有关02)2(IKTq2120012()()()222qvqvqiIththIvvKTKTKTvKTqKTqvth22，输出电流简化为：近似2．一个为大信号，一个为小信号Q1、Q2、Q3、Q4工作于开关状态)()2(222tSvKTqth输出电流)()(22212210tSvgtSvKTqIimQ5、Q6线性化Q5或Q6的跨导输出电流频谱：21p（p=1，3，5…）v1与v2理想相乘项（）的电流幅度为：12mmmIVgVkTqII110222输出正比于与大信号幅度无关小信号幅度小信号放大级跨导为小信号1v大信号（V2m100mv）2v设Gilbert乘法器构成双平衡混频器工作模式射频小信号本振大信号1RFvv2LOvv输出电流022()()2RFLOmRFLOqiIvStgvStKT输出电流频谱：LORFp（p=1，3，5…）双平衡混频器优点：RFLO①输出不含有射频和本振分量——口间隔离好②线性范围较大，问题：如何扩大的动态范围？1v（1）RF输入级是差分放大器，线性范围比单管大（2）输出采用双平衡，抵消了RF级的偶次失真项原因？1156EBERBEvvvv电压关系eiIi0521eiIi0621电流关系11EReEviR其中扩大动态范围的方法1v——射极加负反馈电阻BEvKTqseeIi由50566012/lnln12/eBEBETeiiIKTvvVqiiI由35122ln2......135xxxxx11100242()EeTRTeEiVvvViRII0.5x11ERvv104TEVRI1156112()22EReEEvviiiRR乘法器的输出电流562121()()22()2EqiiithvKTvqthvRKT结论：输出电流与输入电压v1成线性v1的最大范围为：10011144EvIIR020.5eixI11EReEviREEV1ER3.v1、v2均为大信号上、下两对差分对管均工作于开关状态)2()2(210KTqvthKTqvthIi)()(22120tStSIi输出电流频谱:12(21)(21)nm吉尔伯特模拟乘法器典型产品MC1596内部电路镜像电流源接反馈电阻接负载接偏置和输入信号混频器三个口的不平衡平衡的变换接收机的下变频——双平衡混频器实际电路射频为1.9GHz本振频率为1.7GHz射频放大级——差分对用共源共栅组合代替单管本振开关级——双差分对负载——有源负载阻值由M16的电流控制差分对M13M14和镜象电流源M15M11M12组成共模反馈电路抑制共模干扰MC13143（MOTOROLA公司）超低功耗线性混频器主要技术指标：极低的功耗：电流1.0mA，电压1.8–6.5V宽的输入带宽：DC–2.4GHZ；宽的输出带宽：DC–2.4GHZ；宽的本振带宽：DC–2.4GHZ，高的混频线性：输出1dB压缩点为3.0dBm；线性范围可调50Ω单端射频输入阻抗，差分集电极开路混频输出MAX2680（MAXIM公司）低噪声、硅锗下变频器射频400MHz–2.5GHz本振频率400MHz–2.5GHz中频10MHz–500MHzA1.0电源电压+2.7V—+5.5V低功耗模式电流变频功率增益7.6dB输入三阶截点-8.2dBm噪声系数（单边）8.3dB本振在中频口泄漏-22dBm本振在射频口泄漏-26dBmIF/2寄生响应-51dBmMHzfRF19501MHzfRF19512MHzfLO1880MHzfIF70)2(12RFRFLOIFffffMHzfRF1950MHzfLO2020MHzfIF70MHzfLO1880MHzfRF1950MHzfLO1880MHzfLO1880MHzfLO1880MHzfIF701915RFfMHz22IFRFLOfff名称测试频率典型值注释MAX2680主要性能指标356179j17954j9432j7333j1Z2Z参数名称400MHz900MHz1950MHz2450MHz输入阻抗匹配元件86nH270PF1.5PFshort匹配元件270PF22nH270PF270PF匹配元件openopen1.8nH1.8nH3Z输入匹配阻抗372960j785803j397186j1L2C参数名称45MHz70MHz240MHz输出阻抗匹配元件390nH330nH82nH匹配元件39PF15PF3PF匹配元件250openopenR输出匹配阻抗