平衡混频器设计
应用ADS 设计混频器
1． 概述
图1为一微带平衡混频器，其功率混合电路采用3dB 分支线定向耦合器，在各端口匹配的条件下，1、2为隔离臂，1到3、4端口以及从2到3、4端口都是功率平分而相位差90°。
图1
设射频信号和本振分别从隔离臂1、2端口加入时，初相位都是0°，考虑到传输相同的路径不影响相对相位关系。通过定向耦合器，加到D1，D2上的信号和本振电压分别为： D1上电压 )
2cos(1π
ω-
=t V v s s s 1-1
)cos(1πω-=t V v L L L 1-2
D2上电压
)cos(2t V v s s s ω=
1-3
)2cos(2π
ω+
=t V v L L L
1-4
可见，信号和本振都分别以2
π
相位差分配到两只二极管上，故这类混频器称为
2
π
型平衡混频器。由一般混频电流的计算公式，并考虑到射频电压和本振电压的相位差，可以得到D1中混频电流为：
∑∑
∞-∞
=∞
-+-
=
m n L s m n t jn t jm I t i ,,1)]()2
(exp[)(πωπ
ω
同样，D2式中的混频器的电流为：
∑∑∞
-∞
=∞
+
+=
m n L s m
n t jn t jm I
t i ,,2)]2
()(exp[)(π
ωω
当1,1±=±=n m 时，利用1,11,1-++-=I I 的关系，可以求出中频电流为：
]2
)cos[(41,1π
ωω+
-=+-t I i L s IF
主要的技术指标有：
1、噪音系数和等效相位噪音(单边带噪音系数、双边带噪音系数)；
2、变频增益，中频输出和射频输入的比较；
3、动态范围，这是指混频器正常工作时的微波输入功率范围；
4、双频三阶交调与线性度；
5、工作频率；
6、隔离度；
7、本振功率与工作点。
设计目标：射频：3.6 GHz ，本振：3.8 GHz ，噪音：<15。
2.具体设计过程
2.1创建一个新项目
◇ 启动ADS
◇ 选择Main windows
◇ 菜单－File －New Project ，然后按照提示选择项目保存的路径和输入文件名 ◇ 点击“ok ”这样就创建了一个新项目。 ◇ 点击
，新建一个电路原理图窗口，开始设计混频器。
2.2 3dB定向耦合器设计
◇里面选择类“Tlines-Microstrip”
◇选择，并双击编辑其中的属性，，这是微带线基板的参数设置，其中的各项的物理含义，可以参考ADS的帮助文档。
◇选择，这是一个微带传输线，选择，这是一个三叉口。
◇按照下图设计好电路图
图2 3dB耦合器
其中50 ohm传输线的线宽w＝0.98mm，四分之一波长长度为10.46mm，35ohm 传输线的线宽为w＝1.67mm，四分之一波长长度为10.2mm。MTEE是三端口器件，有三个参数W1，W2，W3具体是有定义的，可以此参考ADS帮助文档。◇选择类“Simulation－S_Param”并把仿真器和“Term”拉出来放好。
图3
◇双击，修改里面的属性，要求从3GHz到
5GHz扫描。。
◇保存文档。
◇按“F7”仿真。
◇在“DataDisplay”窗口中，按，如下图所示，看端口的耦合度。
图4
结果如下图所示
图5 输出端口间的相位差
同样的办法可以看到输出端口的相位差、输入端口的隔离度、输入端口的回波损耗等。
图6 输出端口的相位差
图7 输入端口的回波损耗
图8 输入、输出端口的隔离度
2.3低通滤波器
◇在类“Lumped-Components”里面选择电容，和电感，按照下图设计电路。
图9 低通滤波器电路图
◇加上仿真器，设计为
，表示从0.01GHz，扫描到4GHz。
◇按“F7”仿真。
◇在出现的“DataDisplay”窗口中，按，选择加入S21，仿真结果如下图所示。
图10 低通滤波器仿真结果
2.4 混频器频谱分析
2.41设计完整的电路图
图11 完整的电路图
把混频器的电路图分解为如下图所示的8个部分，下面分别说明一下这8个部分具体的情况。
图12
第一部分第二部分
第三部分就是上面设计出来的3dB定向耦合器，具体请参考3dB耦合器一章。
第4部分匹配电路
第5部分是晶体管，其中晶体管是使用了模型，具体操作是这样的，先在类
“Devices-Diodes”里面，选择，并双击修改里面的属性，建立二极管模型，具体的参数设计参考下图13。
图13 选择，并在相应的位置把器件放好，
其中DIODE1，和DIODE2都是
引用了刚才设计的二极管模板“DIODEM1”。
第6部分是输出阻抗匹配电路，使用传输线做阻抗匹配，
第6部分
第7部分是低通滤波器，具体电路参考低通滤波器设计电路。
第8部分是一个“Term”，用来做输出负载的。“Term”是在“Simulation S-Param”中获得的。
。
第8部分
注意：第1部分是射频输入端口，端口号就是(Num)要设计为“1”；第2部分是本振输入端口，端口号要设计为“3”。这是一般用HB Simulation仿真的规范要求。
2.42设置变量
◇在电路原理图窗口上，选择，双击，修改其属性，如下图所示。
◇在类“Optim/Stat/Yield/DOE”里面，选择，并双击修改其属性为
2.43配置仿真器
◇在类“Simulation-HB”里面选择和，先双击修改其属性，主
要是把温度改为符合IEEE标准的16.85度。
◇双击，配置谐波平衡仿真器，具体参见下图
图14
图15
图16
图17
图19 选择krylov来做噪音仿真
◇按“F7”进行仿真。
◇在出现的“DataDisplay”窗口中，选择，并点击“advance”项目，在
对话框里面输入“dBm(Vif)”点击“Ok”就可以显示中频输出的频谱分量。
图20
仿真结果如下图所示：
◇选择，选择显示“ConvGain”结果如下图所示
图21
图22
2.5噪音系数仿真
在上面仿真的基础上，稍微把仿真器修改一下就可以得到噪音系数的仿真结果，
平衡混频器设计
应用ADS 设计混频器 1． 概述 图1为一微带平衡混频器，其功率混合电路采用3dB 分支线定向耦合器，在各端口匹配的条件下，1、2为隔离臂，1到3、4端口以及从2到3、4端口都是功率平分而相位差90°。 图1 设射频信号和本振分别从隔离臂1、2端口加入时，初相位都是0°，考虑到传输相同的路径不影响相对相位关系。通过定向耦合器，加到D1，D2上的信号和本振电压分别为： D1上电压 ) 2cos(1π ω- =t V v s s s 1-1 )cos(1πω-=t V v L L L 1-2 D2上电压 )cos(2t V v s s s ω= 1-3 )2cos(2π ω+ =t V v L L L 1-4 可见，信号和本振都分别以2 π 相位差分配到两只二极管上，故这类混频器称为 2 π 型平衡混频器。由一般混频电流的计算公式，并考虑到射频电压和本振电压的相位差，可以得到D1中混频电流为：
∑∑ ∞-∞ =∞ -+- = m n L s m n t jn t jm I t i ,,1)]()2 (exp[)(πωπ ω 同样，D2式中的混频器的电流为： ∑∑∞ -∞ =∞ + += m n L s m n t jn t jm I t i ,,2)]2 ()(exp[)(π ωω 当1,1±=±=n m 时，利用1,11,1-++-=I I 的关系，可以求出中频电流为： ]2 )cos[(41,1π ωω+ -=+-t I i L s IF 主要的技术指标有： 1、噪音系数和等效相位噪音(单边带噪音系数、双边带噪音系数)； 2、变频增益，中频输出和射频输入的比较； 3、动态范围，这是指混频器正常工作时的微波输入功率范围； 4、双频三阶交调与线性度； 5、工作频率； 6、隔离度； 7、本振功率与工作点。 设计目标：射频：3.6 GHz ，本振：3.8 GHz ，噪音：<15。 2.具体设计过程 2.1创建一个新项目 ◇ 启动ADS ◇ 选择Main windows ◇ 菜单－File －New Project ，然后按照提示选择项目保存的路径和输入文件名 ◇ 点击“ok ”这样就创建了一个新项目。 ◇ 点击 ，新建一个电路原理图窗口，开始设计混频器。
混频器特性分析
微波混频器技术指标与特性分析 一、噪声系数和等效噪声温度比 噪声系数的基本定义已在第四章低噪声放大器中有过介绍。但是混频器中存在多个频率，是多频率多端口网络。为适应多频多端口网络噪声分析，噪声系数定义改为式（9-1），其理论基础仍是式（6-1）的原始定义，但此处的表示方式不仅适用于单频线性网络，也可适用于多频响应的外差电路系统，即 （9-1） 式中 Pno ——-当系统输入端噪声温度在所有频率上都是标准温度T0 = 290K 时，系统传输到输出端的总噪声资用功率； Pns ——仅由有用信号输入所产生的那一部分输出的噪声资用功率。 根据混频器具体用途不同，噪声系数有两种。 一、噪声系数和等效噪声温度比 1、单边带噪声系数 在混频器输出端的中频噪声功率主要包括三部分： （1）信号频率f s 端口的信源热噪声是kT 0f ，它 经过混频器变换成中频噪声由中频端口输出。这部分 输出噪声功率是 m f kT α?0 式中 f ——中频放大器频带宽度；m ——混频器变频损耗；T 0——环境温度，T 0 = 293K 。 （2）由于热噪声是均匀白色频谱，因此在镜频f i 附近f 内的热噪声与本振频率f p 之 差为中频，也将变换成中频噪声输出，如图9-1所示。这部分噪声功率也是kT 0f ／m 。 （3）混频器内部损耗电阻热噪声以及混频器电流的散弹噪声，还有本机振荡器所携带 相位噪声都将变换成输出噪声。这部分噪声可用P nd 表示。 这三部分噪声功率在混频器输出端相互叠加构成混频器输出端总噪声功率P no nd m m no P f kT f kT P +?+?=αα//00 把P no 等效为混频器输出电阻在温度为T m 时产生的热噪声功率，即P no = kT m f ，T m 称混 频器等效噪声温度。kT m f 和理想电阻热噪声功率之比定义为混频器噪声温度比，即 0T T f kT P t m no m =?=
混频器的设计与仿真知识讲解
混频器的设计与仿真
目录 前言 0 工程概况 0 正文 (1) 3.1设计的目的及意义 (1) 3.2 目标及总体方案 (1) 3.2.1课程设计的要求 (1) 3.2.2 混频电路的基本组成模型及主要技术特点 (1) 3.2.3 混频电路的组成模型及频谱分析 (1) 3.3工具的选择—Multiusim 10 (3) 3.3.1 Multiusim 10 简介 (3) 3.3.2 Multisim 10的特点 (3) 3.4 混频器 (3) 3.4.1混频器的简介 (3) 3.4.2混频器电路主要技术指标 (4) 3.5 混频器的分类 (4) 3.6详细设计 (5) 3.6.1混频总电路图 (5) 3.6.2 选频、放大电路 (5) 3.6.3 仿真结果 (6) 3.7调试分析 (9) 致谢 (9) 参考文献 (10) 附录元件汇总表 (10)
混频器的设计与仿真 前言 混频器在通信工程和无线电技术中，应用非常广泛，在调制系统中，输入的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号。在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成对应的中频信号。特别是在超外差式接收机中，混频器应用较为广泛，如AM 广播接收机将已调幅信号535KHZ-一1605KHZ要变成为465KHZ中频信号，电视接收机将已调48．5M一870M 的图像信号要变成38MHZ的中频图像信号。移动通信中一次中频和二次中频等。在发射机中，为了提高发射频率的稳定度，采用多级式发射机。用一个频率较低石英晶体振荡器作为主振荡器，产生一个频率非常稳定的主振荡信号，然后经过频率的加、减、乘、除运算变换成射频，所以必须使用混频电路，又如电视差转机收发频道的转换，卫星通讯中上行、下行频率的变换等，都必须采用混频器。由此可见，混频电路是应用电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。 工程概况 混频的用途是广泛的，它一般用在接收机的前端。除了在各类超外差接收机中应用外在频率合成器中为了产生各波道的载波振荡，也需要用混频器来进行频率变换及组合在多电路微波通信中，微波中继站的接收机把微波频率变换为中频，在中频上进行放大，取得足够的增益后，在利用混频器把中频变换为微波频率，转发至下一站此外，在测量仪器中如外差频率计，微伏计等也都采用混频器。因此，做有关混频电路的课题设计很能检验对高频电子线路的掌握程度；通过混频器设计，可以巩固已学的高频理论知识。混频器是频谱线性搬移电路，能够将输入的两路信号进行混频。 具体原理框图如图2-1所示。
二极管双平衡混频器
高频电子实验报告 实验名称： 二极管双平衡混频器 实验目的： 1、掌握二极管双平衡混频器频率变换的物理过程。 2、掌握晶体管混频器频率变换的物理过程和本振电压V0和工作电流Ie对中频转出电压大小的影响。 3、掌握集成模拟乘法器实现的平衡混频器频率变换的物理过程。 4、比较上述三种混频器对输入信号幅度与本振电压幅度的要求。 实验仪器： 1、 1号板 1块 2、 6号板 1块 3、 3 号板 1块 4、 7 号板 1块 5、双踪示波器 1台 实验原理： 1. 二极管双平衡混频原理
图3-1 二极管双平衡混频器 二极管双平衡混频器的电路图示见图3-1。图中V为输入信号电压，V为本机振荡电压。在负载R上产生差频和合频，还夹杂有一些其它频率的无用产物，再接上一个滤波器（图中未画出） 二极管双平衡混频器的最大特点是工作频率极高，可达微波波段，由于二极管双平衡混频器工作于很高的频段。图3-1 中的变压器一般为传输线变压器。 二极管双平衡混频器的基本工作原理是利用二极管伏安特性的非线性。众所周知，二极管的伏安特性为指数律，用幂级数展开为 当加到二极管两端的电压v 为输入信号V和本振电压V之和时，V项产生差频与和频。其它项产生不需要的频率分量。由于上式中u 的阶次越高，系数越小。因此，对差频与和频构成干扰最严重的是v 的一次方项（因其系数比v项大一倍）产生的输入信号频率分量和本振频率分量。 用两个二极管构成双平衡混频器和用单个二极管实现混频相比，前者能有效的抑制无用产物。双平衡混频器的输出仅包含（pω±ω）（p 为奇数）的组合频率分量，而抵消了ω、ω以及p 为偶数（pω±ω）众多组合频率分量。 下面我们直观的从物理方面简要说明双平衡混频器的工作原理及其对频率为ω及ω 的抑制作用。
变频器硬件设计方案
一．设计思路 通用型变频器的硬件电路主要由3部分组成:整流电路、开关电源电路以及逆变电路。整流电路将工频交流电整流为直流,并经大电容滤波供给逆变单元;开关电源电路为IPM和计算机控制电路供电;逆变电路是由PM50RSAl20组成。二．控制回路 1.整流电路 整流电路中,输人为380V工频交流电。YRl～YR3为压敏电阻,用于吸收交流侧的浪涌电压,以免造成变频器损坏。输人电源经二极管整流桥6R130G-160整流为直流,并经电的作用。发光二极管用于指示变频器的工作状态。Rl是启动过程中的限流电阻,由El～E4大电容滤波后成为稳定的直流电压,再经电感和电容滤波后作为逆变单元和开关电源单元的电源。R2和R3是为了消除电容的离散性而设置的均压电阻,同时还起到放于E1～E4容量较大,上电瞬间相当于短路,电流很大,尺l可以限制该电流大小,电路正常状态后由继电器RLYl将该电阻短路以免增加损耗。继电器的控制信号SHORT来自于计算机,上电后延时一定时间计算机发出该信号将电阻切除。R1应选择大功率电阻,本电路中选择的是20W的水泥电阻,而且为了散热该电阻安装时应悬空。电路中的+5V、+12V和±15V电压是由开关电源提供的电压。LVl是电压传感器,用于采集整流电压值,供检测和确定控制算法用。UDCM是电压传感器的输出信号。通过外接插排连接至外接计算机控制电路。 2.开关电路 输出电压进行变换,为IPM模块和外接的计算机控制电路提供电源,提供的 电压为±该电路主要由PWM控制器TL3842P、MOSFETK1317和开关变压器组成, 其功能是对整流电路的流15V、+1直2V、+5v。
二极管双平衡混频器实验报告
二极管双平衡混频器 一、实验目的 1、掌握二极管双平衡混频器频率变换的物理过程。 2、掌握晶体管混频器频率变换的物理过程和本振电压V0和工作电流Ie对中频转出电压大小的影响。 3、掌握集成模拟乘法器实现的平衡混频器频率变换的物理过程。 4、比较上述三种混频器对输入信号幅度与本振电压幅度的要求。 二、实验内容 1、研究二极管双平衡混频器频率变换过程和此种混频器的优缺点。 2、研究这种混频器输出频谱与本振电压大小的关系。 三、实验仪器 1、1号板1块 2、6号板1块 3、3 号板1块 4、7 号板1块 5、双踪示波器1台
四、实验原理与电路 i. 二极管双平衡混频原理 图3-1 二极管双平衡混频器 二极管双平衡混频器的电路图示见图3-1。图中VS为输入信号电压，VL为本机振荡电压。在负载RL上产生差频和合频，还夹杂有一些其它频率的无用产物，再接上一个滤波器（图中未画出） 二极管双平衡混频器的最大特点是工作频率极高，可达微波波段，由于二极管双平衡混频器工作于很高的频段。图3-1中的变压器一般 为传输线变压器。 二极管双平衡混频器的基本工作原理是利用二极管伏安特性的非 线性。众所周知，二极管的伏安特性为指数律，用幂级数展开为 当加到二极管两端的电压v 为输入信号VS和本振电压VL之和时， V2项产生差频与和频。其它项产生不需要的频率分量。由于上式中u
的阶次越高，系数越小。因此，对差频与和频构成干扰最严重的是v 的一次方项（因其系数比v2项大一倍）产生的输入信号频率分量和本振频率分量。 用两个二极管构成双平衡混频器和用单个二极管实现混频相比，前者能有效的抑制无用产物。双平衡混频器的输出仅包含（pωL±ωS）（p为奇数）的组合频率分量，而抵消了ωL、ωC 以及p为偶数（pωL±ωS）众多组合频率分量。 下面我们直观的从物理方面简要说明双平衡混频器的工作原理及其对频率为ω L 及ω S 的抑制作用。 (a)
混频器设计
混频器设计 简介 无线收发机射频前端在本质上主要完成频率变换的功能，接收机射频前端将 接收到的射频信号装换成基带信号，而发射机射频前端将要发射的基带信号转换成射频信号，频率转换功能就是由混频器完成的。 本文设计应用于无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）的混频器，无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。这就要求所设计的混频器具有很低的功耗。同时，混频器是一种非线性电路，是接收机中输入射频信号最强的模块，这就对混频器的线性度提出了严格的要求。而混频过程通常会引入很大的噪声，考虑到LNA 的增益有限，混频器噪声也是要考虑的关键指标。由于所设计的接收机采用的是低中频的结构，中频频率只有2MHz，所以混频器的隔离度也是关键的指标。 结构选择及原理分析 结构选择 本接收机采用的结构为低中频结构，中频频率只有2MHz，LO 信号泄漏到RF 端口可能造成自混频及信号阻塞等问题。LO 信号泄漏到IF 端口，会对中频信号形成阻塞，同时LO 的噪声也将提高整体的噪声系数。而RF 信号馈通到LO端会造成自混频现象。双平衡的吉尔伯特混频器具有很好的隔离度，故本设计采用该结构。 本设计中频频率很低，开关对噪声（包括热噪声和1/ 噪声）是限制混频器噪声性能的主要因素，可以在不影响驱动级偏置电流的情况下减小流过开关对的偏置电流来减小混频器的噪声系数。可以通过在开关对的源极注入一个固定的偏置电流来实现。 线性度是混频器的一个重要指标，通常可以采用在驱动级晶体管的源极串一个无源元件形成串联反馈来提高驱动级的线性度。电阻作源简并元件会引入热噪声，而电阻本身会产生压降。电感和电容作源简并元件不会引入额外的噪声，而且对高频谐波成分和交调成分具有一定的抑制作用。因此通常选择电感作为源简并元件。但是本设计并没有采用结构，考虑到本设计的偏置电流很低，转换增益低，源简并技术将进一步降低转换增益，同时电感占用很大的芯片面积，不利于降低成本，故不可采用。根据Zigbee 协议，WSN 接受信号范围为-85 -20dBm,为了达到系统的线性度的要求，可以在低噪放级采用可调结构，这样使输入混频器的最大信号为-20dBm，降低了对混频器线性度的要求，有助于降低整个系统的功耗，但增加了LNA 的设计难度。 混频器的负载通常有三种形式：电阻作负载、晶体管作负载和LC 并联谐振电路作负载。晶体管作负载会引入非线性，而LC 并联谐振电路作负载虽具有很多的优势，但电感占用的芯片面积很大，不宜采用。电阻作负载不会引入非线性，同时具有很宽的带宽，但电阻上会引入直流压降，为了不使开关对和驱动级中的晶体管离开饱和区，电阻的取值不能太大，考虑到转换增益，电阻的取值将需要特别注意。而且这种负载不具有滤波的特性，因此不能衰减混频过程中产生的毛刺以及LO-IF、RF-IF 馈通成分。所以，本设计采用一个电容与电阻并联组成一个低通滤波网络来滤除高频成分。 综上所述，本设计所采用的结构如图4.1 所示。
高频电子线路设计(三极管混频器的设计)
通信电子线路课程设计说明书 三极管混频器 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名：蔡双 指导教师：俞斌职称讲师 专业：电子信息工程 班级：电子1002 完成时间：2012-12-20
摘要 随着社会的发展，现代化通讯在我们的生活中显得越来越重要。混频器在通信工程和无线电技术中，得到非常广泛的应用，混频器是高频集成电路接收系统中必不可少的部件。要传输的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号，才能在空中无线传输，在接收端将接收的已调信号要进行解调得到有用信号，然而在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成相应的中频信号，这就要用到混频器。其原理是运用一个相乘器件将本地振荡信号与调制信号相乘，经过选频回路选出差频项（中频），在超外差式接收机中，混频器应用十分广泛，如：AM广播接收机将已调振幅信号535K～1605KHZ要变成465KHZ的中频信号；还有移动通信中的一次混频、二次混频等。由此可见，混频电路是应用电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。 关键词混频器；中频信号；选频回路
ABSTRACT With the development of society, the modernization of communication in our life becomes more and more important. Mixer in communication engineering and radio technology, widely used, the mixer is high frequency integrated circuit receiving system essential components. To transmit baseband signal to go through frequency conversion into a high frequency modulated signal, can in the air, wireless transmission, at the receiving end receives the modulated signal to demodulate the received useful signal, however in the demodulation process, receives the modulated high frequency signal to go through frequency conversion, into the corresponding intermediate frequency signal, this will be used mixer. Its principle is to use a multiplication device will be local oscillation signal and modulated signal by frequency selective circuit multiplication, choose the difference frequency term (MF ), in a superheterodyne receiver, mixer, a wide range of applications, such as: AM radio receiver will be modulated amplitude signal 535K ~ 1605KHZ to become 465KHZ intermediate frequency signal; and mobile communication a mixer, a two mixer etc.. Therefore, the mixer circuit is the application of electronic technology and radio professional must grasp the key circuit. Key words mixer；intermediate frequency signal；frequency selective circuit
多通道混频器电路的设计 protel 软件实训 课设 沈阳理工大学
成绩评定表 学生姓名张丽班级学号1203060101 专业通信工程课程设计题目多通道混频器电路 的设计 评 语 组长签字： 成绩 日期20 年月日
课程设计任务书 学院信息科学与工程学院专业通信工程 学生姓名张丽班级学号1203060101 课程设计题目多通道混频器电路的设计 实践教学要求与任务 1. 认真完成protel软件学习，熟练掌握基本操作。 2.绘制多通道混频器的电路原理图，要求布局符合电器规范、制图美观、可读性好。 3.采用protel绘制多通道混频器的电路原理图并用PCB完成相应的双面印刷版图。 4. 提交课程设计报告，要求条理清楚、图文并茂，体现制图的必要过程。 工作计划与进度安排 1：分析题目，查阅课题相关资料； 2：使用protel软件绘制多通道混频器电路的原理图； 3：绘制多通道混频器电路的双层印刷版原理图； 4：撰写课程设计报告，进行答辩验收。 指导教师： 201 5年1月5 日专业负责人： 201 5 年1 月5 日 学院教学副院长： 201 5 年1月5 日
摘要 混频是一种频率变换过程，是将信号从某一频率变换为另一频率，把已调制信号（调幅波或调频波）的载波频率从高频变换成固定的中频。设计的混频器电路，带有8个输入通道，2个输出通道。利用多通道设计方法，子图上建立一个输入通道，一个输出通道，就可以完成。通过熟悉对多通道混频器电路的Protel DXP设计，增强对复杂的电路的设计能力和对Protel DXP的应用能力。并对PCB板的整个设计过程有一个更为清晰的认识，掌握自上而下的层次原理图并实现双面印刷板设计。 关键字：混频器、Protel DXP、PCB
双平衡二极管混频器的分析与设计【文献综述】
文献综述 电子信息工程 双平衡二极管混频器的分析与设计 混频器应用于移动通信和微波通信以及各种高精度的微波测量系统中的前端电路，是射频系统中的一个关键部分，其性能的好坏直接影响到整个系统的性能。本文打算采用ADS软件设计了一个双平衡二极管混频器。最后通过仿真得到了二极管双平衡混频器的三阶交调等参数。介绍了混频器的发展状况、混频二极管以及利用它们来实现混频的优缺点。给出了混频器相关的概念和指标，还有各种不同结构的混频器电路及其指标的差异。探讨了二极管环形混频电路的工作原理，通过分析和计算，得出最终输出电流的组合频率分量。按采用的非线性器件不同，常用的混频器有三极管混频器、二极管混频器和集成模拟乘法器构成的混频器，此外，还有采用变容二极管等非线性元器件构成的混频器。其中，二极管混频器主要应用于工作频率较高的无线电超外差式接收机(如米波段及微波接收机)或仪器中。其优点是电路结构简单，噪声低，工作频段宽，组合频率少。它的电路形式有单管式、平衡式及环形式(也称为双平衡式)等。 混频器已被广泛应用于移动通信，微波通信，以及各种高精密微波前端电路测试系统，射频系统是其性能的关键部分，直接影响到整个系统的性能。通信工程和无线电技术，被广泛用于调制系统中，输入基带信号，通过转换进入高频率的调制信号。在解调过程中，收到的信号调制高频频率也将受到相应的中频信号转换。特别是在超外差接收器，混频器被广泛使用，如AM广播接收器将有一个535KHz调幅信号，可用1000Hz的本振将其变频为465KHz的中频信号。在为了提高发射机的发射频率，多级发射器的稳定性。以较低的频率作为主振荡器晶体振荡器，产生一个非常稳定的高频主振信号，然后通过加，减，乘，除法运算转化成无线电频率，所以必须使用混频器电路，如转让发送和接收频道的电视转换，卫星通信上行，下行频率转换等，必须使用混频器。因此，混频器电路是电子技术和无线电专业应用必须掌握的关键电路。双平衡混
高频课程设计 二极管双平衡混频器
河北科技师范学院课程设计说明书课程名称：高频电子线路 设计题目：混频器工作原理 姓名：高金龙、郭强、姚明月 院系：机电工程学院 专业班级：电子0701、0702 学号：0414070107 0414070210 0414070227（姓名顺序排列）指导教师：杜殿会 日期：2009年12月8至12日
目录 1、设计任务与要求 (1) 2、方案与论证 (1) 3、原理 (1) 4、参数计算 (3) 5、总原理图与仿真结果 (6) 6、元件清单 (8) 7、结论与心得 (9) 8、参考文献 (9)
二极管双平衡混频器 1、设计任务与要求 变频（混频）是指将高频已调波经过频率变换，变为固定中频已调波,同时必须保持其调制规律不变。具有这种功能的电路称为混频电路或变频电路，亦称为混频器或变频器。 2、方案与论证 方案一：三极管混频器的电路组态 电路（c）和（d）都是共基级混频器，分为同级注入式和分级注入式。 电路（b），共发分级注入式 电路（a），共发同级注入式 方案二：二极管混频器 图1二极管双平衡混频器的电路图示见图。图中VS为输入信号电压，VL 为本机振荡电压。在负载RL上产生差频和合频，还夹杂有一些其它频率的无用产物，再接上一个滤波器（图中未画出） 二极管双平衡混频器的最大特点是工作频率极高，可达微波波段，由于二极管双平衡混频器工作于很高的频段。图中的变压器一般为传输线变压器。 3、原理 二极管双平衡混频器的最大特点是工作频率极高，可达微波波段，由于二极管双平衡混频器工作于很高的频段。图1中的变压器一般为传输线变压器。
二极管双平衡混频器的基本工作原理是利用二极管伏安特性的非线性。众所周知，二极管的伏安特性为指数律，用幂级数展开为 ])(1)(21[ )1(2?+?++=-=n T T T S S V v n V v V v I e I i T V v ！！ 当加到二极管两端的电压v 为输入信号VS 和本振电压VL 之和时，V2项产生差频与和频。其它项产生不需要的频率分量。由于上式中u 的阶次越高，系数越小。因此，对差频与和频构成干扰最严重的是v 的一次方项（因其系数比v2项大一倍）产生的输入信号频率分量和本振频率分量。 用两个二极管构成双平衡混频器和用单个二极管实现混频相比，前者能有效的抑制无用产物。双平衡混频器的输出仅包含（p ωL ±ωS ）（p 为奇数）的组合频率分量，而抵消了ωL 、ωC 以及p 为偶数（p ωL ±ωS ）众多组合频率分量。 下面我们直观的从物理方面简要说明双平衡混频器的工作原理及其对频率为ωL 及ωS 的抑制作用。 （a ）
基于模拟乘法器MC1496的混频器设计
基于模拟乘法器MC1496的混频器设计
摘要 集成模拟乘法器是完成两个模拟量（电压或电流）相乘的电子器件。在高频电子线路中，振幅调制、同步检波、混频、倍频、鉴频等调制与解调的过程均可视为两个信号相乘的过程，而集成模拟乘法器正是实现两个模拟量，电压或电流相乘的电子器件。采用集成模拟乘法器实现上述功能比用分立器件要简单得多，而且性能优越，因此集成模拟乘法器在无线通信、广播电视等方面应用较为广泛。 混频器在通信工程和无线电技术中，应用非常广泛，在调制系统中，输入的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号。在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成对应的中频信号。特别是在超外差式接收机中，混频器应用较为广泛，混频电路是应用电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。 Matlab是一种电子技术界应用广泛的优秀科学计算软件，大量应用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。主要内容是基于MC1946的混频器应用设计与仿真，阐述混频器基本原理，并在Matlab中实现各信号波形的仿真。 关键词：MC1496模拟乘法器，混频器，Matlab
DESING OF MIXER BASED ON THE ANALOG MULTIPLIER MC1496 Abstract Integrated analog multiplier is to complete two analog multiplication electronics (voltage or current) In high frequency electronic circuit, amplitude modulation, synchronous detection, mixing, times frequency, frequency modulation and demodulation process can be regarded as the multiplication of two signals process, and integrated analog multiplier is the realization of two analog, voltage or current multiplication of electronic devices. The function is realized by using integrated analog multiplier is much simpler than with a discrete device, and superior performance, therefore integrated analog multiplier in wireless communication, radio and television are more widely application. Mixer in communication engineering and electronic technology, are widely applied in modulation system, the input of the baseband signal through frequency conversion into high frequency modulated signals. In the process of demodulation, receive the high frequency signal is modulated by frequency conversion, into the corresponding intermediate frequency signals. Especially in a superheterodyne receiver, which has been widely applied mixer, mixing circuit is a professional application of electronic technology, and radio must master the key circuit. Matlab is an electronic technology widely used mathematical software, a large number of used in algorithm development, data visualization, data analysis and numerical calculation of senior technical computing language and interactive environment. Main content is based on the MC1946 mixer application design and simulation, the basic principle of mixer, and realize the signal waveform in the Matlab simulation. Key Words: MC1496 analog multiplier, mixer, Matlab
混频器设计
设计题目：混频器设计
摘要 混频器是微波集成电路接收系统中必不可少的部件。不论是微波通信、雷达、遥控、遥感、还是侦察与电子对抗，以及许多微波测量系统，都必须把微波信号用混频器降到中低频来进行处理。调频发射机作为一种简单的通信工具，由于它不需要中转站和地面交换机站支持，就可以进行有效的移动通信，因此深受人们的欢迎。目前它广泛的用于生产、保安、野外工程等领域的小范围移动通信工程中。本课题重点在于设计能给发射机电路提供稳定频率的混频器电子电路。超外差式接收机中，混频器应用较为广泛，如AM 广播接收机将已调幅信号535KHZ-一1605KHZ要变成为465KHZ中频信号，电视接收机将已调48．5M一870M 的图象信号要变成38MHZ的中频图象信号。移动通信中一次中频和二次中频等。在发射机中，为了提高发射频率的稳定度，采用多级式发射机。用一个频率较低石英晶体振荡器做为主振荡器，产生一个频率非常稳定的主振荡信号，然后经过频率的加、减、乘、除运算变换成射频，所以必须使用混频电路。通过后续的电路仿真和部分电路的调试，可以证明本课题的电路基本成熟，基本能完成语音信号的电压放大、频率调制和功率放大，达到发射距离的要求。发射机的主要任务是完成有用的低频信号对高频载波的调制,将其变为在某一中心频率上具有一定带宽、适合通过天线发射的电磁波。调制是将要传送的信息装载到某一高频振荡(载频)信号上去的过程。所以末级高频功率放大级则成为受调放大器。近年来,移动通信技术得到迅猛发展,在社会生活中扮演着越来越重要的角色。混频器是射频前端电路中实现频谱搬移的器件,是十分重要的模块。每个移动通信系统都要用到一个以上的混频器,其性能直接影响整个系统的性能。 社会发展到今天，现代化的通讯工具在我们的生活中显得越来越重要。混频器在通信工程和无线电技术中，应用非常广泛，在调制系统中，输入的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号。在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成对应的中频信号。特别是在超外差式接收机中，混频器应用较为广泛。移动通信中一次中频和二次中频等。在发射机中，为了提高发射频率的稳定度，采用多级式发射机。用一个频率较低石英晶体振荡器做为主振荡器，产生一个频率非常稳定的主振荡信号，然后经过频率的加、减、乘、除运算变换成射频，所以必须使用混频电路，又如电视差转机收发频道的转换，卫星通讯中上行、下行频率的变换等，都必须采用混频器。
5_8GHzCMOS混频器设计
基金项目:国家自然科学基金重点资助项目(90307016);国家预研项目(E0617010)518GHz CMOS 混频器设计 任怀龙1,默立冬1,吴思汉2,陈兴1,冯威1,廖斌1,吴洪江1 (11中国电子科技集团公司第十三研究所,石家庄050051;21国防科技信息研究中心,北京100028)摘要:介绍了C MOS 混频器主要技术指标的设计思路和技术。采用0118L m C MOS 工艺,使用Agilent 公司的ADS 软件设计出一种518GHz C MOS 混频器电路,结果表明,工作电压118V 时,RF 频率518GHz,本振频率5178GHz,中频频率20MHz 下,转换增益713dB 、输入1dB 压缩点-813dB m,噪声系数817,工作电流小于5mA,该电路已交付流片。 关键词:C MOS 混频器;转换增益;线性度 中图分类号:TN405 文献标识码:A 文章编号:1003-353X (2008)03-0257-04 Design of 518GHz CMOS Mixer Ren Huailong 1 ,Mo Lidong 1 ,Wu Sihan 2 ,Chen Xing 1 ,Feng Wei 1 ,Liao Bin 1 , Wu Hongjiang 1 (11The 13th Resea r ch I nstitute ,CETC,Shi jia z huang 050051,China;21The Research Center o f De f ense T echnology In f ormation,Bei j ing 100028,China) Abstract:The design techniques of improved CMOS mixers were illustrated.Based on 0118L m CMOS process,a 518GHz C MOS mixer was designed with Agilent ADS.The simulated results show that this mixer achieves a conversion gain of 713dB,input 1dB gain compress of -813dBm,and a noise figure of 817dB,while consuming less than 5mA from a single 118V supply,the circuit is in manufacturing. Key words:C MOS mixer;c onversion gain;linearity EEAC C:2570A 0 引言 近年来,无线通信系统,如无绳电话、手机、PDA 、W LAN 、导航仪等,已经成为人们日常生活中不可或缺的一部分。多种无线通信系统的蓬勃发展,使得对重量轻、体积小、功耗低、成本低的无线产品需求迅速增加,高集成度的射频收发机越来越受到关注。随着深亚微米C MOS 工艺的不断进步和成熟,其沟道长度不断减小,截止频率f T 不断增加,再加上C MOS 工艺与其他工艺相比具有价格低、集成度高、功耗小等特点,用C MOS 工艺设计 射频集成电路已经成为世界范围内的研究热点[1] ,人们不断提出基于C MOS 工艺的射频电路结构及设计技术,并逐渐推出成熟的C MOS 射频产品,取得了非常大的成绩。 混频器作为射频接收机中的关键部件,负责实现射频接收机的频率转换,其性能直接影响着整个接收机的性能,因此,混频器C MOS 设计技术的研究也是非常重要的课题之一。混频器的设计通常需要考虑转换增益、线性度、噪声系数、端口之间的隔离度以及功耗等性能指标,如低噪声的混频器可以减少对LNA 增益的要求;高转换增益的混频器可以减小中频噪声的影响,混频器的线性度决定了射频收发机的动态范围,其功耗也是接收机整体功耗主要组成部分。因此,研究设计高性能的混频器具有非常重要的应用价值。本文针对无限局域网的射频前端接收电路,设计了一种518GHz C MOS 混频器。 1 电路设计 111 混频器结构选择 根据电路设计及实现工艺的要求,可以应用的 集成电路设计与开发 Design and Development of IC
课程设计：混频器电路的设计
2012~2013学年第一学期 《高频电子线路》 课程设计报告 题目：混频器电路的设计 专业：电子信息工程 班级： 10电子信息（2）班姓名：刘玉余剑剑高恒 王乾宝陈诚周杨 指导教师：王银花 电气工程系 2012年12月20日
任务书
摘要 混频，又称变频，也是一种频谱的线性搬移过程，它是使信号自某一个频率变换成另一个频率。完成这种功能的电路称为混频器。混频技术的应用十分广泛。混频器是超外差式收音机中的关键部件。直放式接收机高频小信号检波，工作频率变化范围大时，工作频率对高频通道的影响比较大，灵敏度较低。采用超外差技术后，将接收信号混频到一固定中频，放大量基本不受接收频率的影响，这样，频段内信号的放大一致性好，灵敏度可以做得很高，选择性也较好。因为放大功能主要在中放，可以用良好的滤波电路。采用超外差接收后，调整方便，放大量、选择性主要由中频部分决定，且中频较高频信号的频率低，性能指标容易得到满足。混频器在一些发射设备中也是必不可少的。在频分多址信号的合成、微波接力通信、卫星通信等系统中也有其重要的地位。此外，混频器也是许多电子设备、测量仪器的重要组成部分。 关键字：信号；频率；混频器
目录 摘要 (2) 第一章系统分析 (4) 1.1 设计任务 (4) 1.2 工作原理及系统框图 (4) 第二章软件介绍 (5) 2.1 Multisim 10简介 (5) 2.2 Multisim 10特点 (5) 第三章硬件电路图及原理分析 (6) 3.1 总电路图 (6) 3.2 本地振荡回路 (7) 3.2.1 振荡起振条件 (7) 3.2.2 电路参数选择及原理分析 (8) 3.3 变频电路 (9) 3.3.1 混频原理 (9) 3.3.2 电路参数选择及性能分析 (11) 3.4中频滤波电路 (12) 第四章仿真及结果 (14) 第五章结论 (17) 参考文献 (18)
混频器设计及仿真
, cos ,cos t V v t V v LO LO LO RF RF RF ωω==D L RF R R v i i +=-2232) (22141πω-+= -t K R R v i i LO D L RF 实验名称：混频器设计及仿真 一、实验目的 1、理解和掌握二极管双平衡混频器电路组成和工作原理。 2、理解和掌握二极管双平衡混频器的各种性能指标。 3、进一步熟悉电路分析软件。 二、实验原理 混频器作为一种三端口非线性器件，它可以将两种不同频率的输入信号变为一系列的输出频谱，输出频率分别为两个输入频率的和频、差频及其谐波。两个输入端分别为射频端RF 和本振LO 。输出端称为中频端IF 。基本原理图如图： 本实验采用二极管环形混频器如图： 由于RF LO V V >>,二极管主要受到大信号LO V 控制，四个二极管均按开关状态工 作， 将二极管用开关等效，开关函数表示为：)(1t K LO ω，因此在LO v 正半周期间开关闭合，上 下 回 路 方 程 为 ： 0)(,0)(233322=---+-=---+L D LO RF L D LO RF R i i R i v v R i i R i v v ， 求得： ， 与之相应的开关函数)(1t K LO ω，因此一般形式为： ，与之相应的开关函数)(1t K LO ω，因此一般形式为： ，同理分析得在LO v 负半周期间有： 专 业：信息对抗（12083511） 学生姓名：刘美琪（ 12083103） 实验名称：混频器设计及仿真 )(22132t K R R v i i L D L RF ω+=-) (22132t K R R v i i L D L RF ω+= -
混频器的设计及仿真
选课时间段：周五3、4、5 序号： 实验报告 课程名称：通信电路上机实验 实验名称：混频器设计及仿真 学生姓名：章仕波 学生学号：11081522 实验日期：5月24日
混频器的设计及仿真 一、 设计要求及主要指标 1、 LO 本振输入频率：1.45MHz ，RF 输入频率：1MHz ，IF 中频输出频率：450KHz 。 2、 LO 本振输入电压幅度：5V ，RF 输入电压幅度：0.5V 。 3、 混频器三个端口的阻抗为50Ω。 4、 本实验采用二极管环形混频器进行设计，二极管采用DIN4148。 二、 实验电路图 三、实验波形图 图1 2R 的输出电压if V 波形
图2 2R 两端电压IF V 的频谱图 频谱图分析：由输出的频谱图可见，环形混频器的输出电压中主要的组合频率分量为：0.45MHZ ，2.45MHz ，3.35 MHz ，5.35 MHz ，6.24 MHz ，8.25 MHz ，9.15 MHz 等等。其中0.45MHZ 为差频输出信号，2.45MHz 为和频输出信号。 图3 输入RF 信号电压in V 波形图 图4 输入RF 信号电流in I 波形图
由图2可知：输出的中频（0.45MHZ ）幅度为： mV V if 2.153= 由图3，图4可知输入电压，电流的幅值分别为： mV V in 8.270= mA I in 47.4= 通过以上数据求出混频器的混频增益为： dB A C 95.48 .2702 .153log 20== 输出的中频功率为：mW R V P L IF IF 2347.0212== RF 信号的输入功率为： mW I V P in in in 60524.02 1 == 所以有混频器的混频损耗为： dB P P L IF in C 11.4log 10== 对于RF 输入端可得到输入阻抗为： Ω== 6.60in in in i V R 表1 输入\输出电压及电流值 )(V V RF )(/)(mA i mV V in in )(mV V IF )(V V RF )(/)(mA i mV V in in )(mV V IF 0.1 54.3/0.89 30.5 1.3 670.8/12.39 399.20 0.3 162.0/2.69 91.8 1.4 711.8/13.58 425.2 0.4 218.4/3.54 122.4 1.5 745.7/14.92 447.5 0.5 270.8/4.47 153.2 1.6 773.4/16.37 466.3 0.6 322.8/5.40 184.0 2.0 845.5/22.80 513.6 0.8 431.1/7.25 246.5 2.5 901.7/31.65 545.4 1.0 525.5/9.30 307.4 3.0 937.1/40.87 565.2 1.1 578.1/10.23 338.0 3.5 963.0/50.24 579.2 1.2 625.6/11.25 368.0 5.0 1014.5/78.89 297.3