第六章混频器3-3

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二极管在大信号作用下的电流DiDi()0DDDgvtv00Dv)()(1tvtSgiDDD)(1tS引入单向开关函数)(1tS则：Dg大信号决定开关的重复频率)(1tS1()()[()()]DDLOLORFitgStvtvt)()()(tvtvtvRFLOD二极管作为混频时：问题：二极管电流中包含那些频率成份？分析：线性时变工作状态时，二极管混频器电流中的频率成份)()()(tvtvtvRFLOD二极管作为混频时：线性时变条件tVtvLOLOLOcos)(tVtvRFRFRFcos)(——大信号——小信号RFLOVV1()()[()()]DDLOLORFitgStvtvt二极管电流：大信号（本振）决定LO开关重复频率)(1tSLO将电流展开：11(){()()}{()()}DDLOLODLORFitgStvtgStvt11(){()()}{()()}DDLOLODLORFitgStvtgStvt第一项频率成份时变静态电流（与无关）)()()(10tvtSgtILOLODRFv开关函数展开式1()()1222(coscos3cos5......)235DLODLOLOLOgtgStgttt电流频谱：(1,....LOpp2,3,4）不包含射频和中频11(){()()}{()()}DDLOLODLORFitgStvtgStvt第二项是信号电压引起的输出电流RFv输出电流信号电压＝跨导跨导取决于工作点工作点受大信号控制LOv时变跨导1()()()()()DLORFRFitgStvtgtvt由射频信号引起的输出电流＝时变跨导乘以射频电压跨导曲线()~DDDigtvv时变跨导求法：1()()DLOgtgSt大信号工作时二极管伏安特性代入时变偏置LOv时变跨导()DLODVVDigtv重复频率为LO时变跨导中有那些频谱分量？线性时变工作状态的二极管的混频功能()()RFigtvt与输入射频有关的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1()()1222(coscos3cos5......)235DLODLOLOLOgtgStgttt此单二极管混频器的变频跨导是DRFIFfcgVIg1线性时变工作状态的二极管混频器输出频谱(1,....LOpp2,3,4）(0,135....LORFpp，，）缺点：口间隔离不好－－有射频和本振泄漏11(){()()}{()()}DDLOLODLORFitgStvtgStvt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)(tvLO当为正时，二极管D1D2导通，D3D4不导通解方程得：1212()()2RFDDLOLDvtiiStRR注意列回路方程：212()0LORFDDLDDvviiRiR0)(112DDLDDRFLORiRiivv)(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（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)(注意：中频口电流不含本振和射频频率分量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（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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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。