2015平衡混频器
平衡混频器实验报告
平衡混频器实验报告平衡混频器实验报告引言：混频器是无线通信系统中常用的一种电路器件，用于将多个不同频率的信号进行混合，以实现信号的调制和解调。
平衡混频器是一种常见的混频器类型，其特点是具有较好的抗干扰能力和较低的失真度。
本实验旨在通过搭建平衡混频器电路并进行实际测试，验证其性能和特点。
一、实验目的本实验的主要目的是：1.了解平衡混频器的基本原理和工作方式；2.掌握平衡混频器的搭建方法和调试技巧；3.验证平衡混频器在实际应用中的性能和特点。
二、实验原理平衡混频器是通过两路输入信号与一个局部振荡信号进行混合，利用非线性元件的非线性特性，产生新的频率分量。
平衡混频器由两个对称的非线性元件和一个局部振荡信号组成。
其中，非线性元件常用二极管或场效应管，局部振荡信号通常由射频信号源提供。
三、实验器材和元件1.信号源：射频信号源、局部振荡信号源；2.混频器：平衡混频器电路板；3.示波器：用于观察输入和输出信号波形。
四、实验步骤1.搭建电路：按照实验电路图连接射频信号源、局部振荡信号源和平衡混频器电路板。
2.调试电路：调整射频信号源和局部振荡信号源的频率和幅度，观察输入和输出信号的波形。
3.记录数据：记录不同频率和幅度下的输入和输出信号波形，并进行分析和比较。
4.分析结果：根据实验数据，分析平衡混频器的性能和特点。
五、实验结果与分析1.输入信号波形：通过示波器观察输入信号波形，可以看到两路输入信号的幅度和频率。
2.输出信号波形：通过示波器观察输出信号波形，可以看到混频后产生的新的频率分量。
3.频率响应：改变射频信号源和局部振荡信号源的频率，记录不同频率下的输出信号幅度，绘制频率响应曲线。
4.幅度响应：改变射频信号源和局部振荡信号源的幅度，记录不同幅度下的输出信号幅度，绘制幅度响应曲线。
5.非线性失真度：通过观察输出信号波形的畸变情况，分析平衡混频器的非线性失真度。
六、实验结论1.平衡混频器能够将多个不同频率的信号进行混合，产生新的频率分量。
基于CMOS模拟开关实现平衡混频器
ｃ ａ ｃ ｒｔ ｆｏ ｐ ｗｅ ｃｎｕ ｔ ｎａｄｈ ｄ ｇｅ ｆｉｅｒＴ ｅ ｘ ｒ ｄｘ ｓ ｒ ｍｅｓｒｄａｄａａ ｚｄａ ｔｅｅｄ Ｔ ｅｔｔ ｈｒ ｔ ｉ ｃｏ ｗ ｏ ｒ ｏ ｓｍｐｉ ｉ ｅｒｅ ａ． ｈ ｅ ｉ ｅｅ ａ ａ ｅ ｎ ｌ ｅ ｔｈ ｎ ． ｈ ｓ ａ ｅｓ ｉ ｌ ｏ ｎ 曲 ｏｌ ｎ ｍｉ ｎ ｅ ｕ ｎ ｙ ｅ
Ｐ ｄ ｏ ｒｓｏ ｏ ｔｓ ｂｖ ３Ｂ ｗｈｎｔｅｐ ｗｅ ｐ ￣ ｖｌｇ ． ｎ ｕｒｎ ｏ ｓｍ ｔ ｎｉｌ ｓ ｈ ０ ｄ ｌＢ ｃｍｐｅ ｉ ｐ ｉ ｏ ｅ１ｄ ｍ ｅ ｏ ｒ ｕｐ ｏｔ ｅｉｉ ３３ ａ ｄｃｒ ｔ ｎｕ ｐ ｏ ｓ ｔａ １ｍＡ ａ ｓ ｎ ｎ ｉａ ｈ ｓ ａ ｓｎ Ｖ ｅ ｃ ｉ ｓ ｅ ｎ ｎ
中 图分 类 号 ：Ｔ ９ １８ 文 献 标识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ０ ８ １ ３ （ ０ ２ １ — ０ ３ Ｎ １． １ ０ — ７ ９ ２ １ ）５ ７ －
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｌ ｎ ｅ ｉ ｅ ｓ ｄ ｏ ｓｇ ｆＢａ ａ ｃ ｄ Ｍ ｘ ｒ Ｂａ ｅ ｎ ＣＭ ＯＳ Ａｎ ｌ ｇ Ｓ ｔ ｈ ａ ｏ ｗｉｃ
技 术 论 坛
７ ０ 计 算 机 与 网 络 创 新 生 活
基于 Ｃ ＭＯＳ模拟开关 实现 平衡 混频器
王 迎栋 孙 明杰
（ 中国电子科技 集 团公 司第五 十四研 究所 河 北 石 家庄 ００ ８） ５０ １
【 要】 详 细介绍 了有源单平衡混频器的电路 组成 ， 摘 分析 了有 源平衡混频器的工作原理。基于 Ｃ ＭＯＳ模拟开关设 计实 现 了一种（ 低功耗、 高线性度的） 关平衡 混频 器， 开 最后 对混频 器的指标进行 了测量和分析。 测试结果表 明（ ３ 在 ． ３Ｖ电源电压下 ，
平衡混频器实验报告
一、实验目的1. 理解平衡混频器的工作原理；2. 掌握平衡混频器的电路设计；3. 通过实验验证平衡混频器的性能；4. 提高对高频电路的调试能力。
二、实验原理平衡混频器是一种广泛应用于通信系统中的高频电路，它能够将两个不同频率的信号进行混频，产生新的频率信号。
平衡混频器具有抑制杂散频率、宽频带和高线性度等特点。
本实验主要研究二极管平衡混频器。
二极管平衡混频器由四个二极管组成，分为两组，每组两个二极管。
两组二极管分别作为信号端口和本振端口。
当信号端口输入信号电压和本振端口输入本振电压时，两组二极管分别产生差频和和频信号，从而实现混频。
三、实验设备1. 信号发生器：提供信号端口输入信号；2. 本振信号发生器：提供本振端口输入本振信号；3. 示波器：观察输入输出信号波形；4. 频率计：测量输入输出信号频率；5. 平衡混频器实验模块：包含二极管平衡混频器电路。
四、实验步骤1. 连接实验模块，将信号发生器和本振信号发生器分别连接到信号端口和本振端口；2. 打开信号发生器和本振信号发生器，设置输入信号频率为6MHz，本振信号频率为8MHz；3. 使用示波器观察信号端口和本振端口的输入信号波形；4. 使用示波器观察混频器输出端口的信号波形，并记录波形特点；5. 使用频率计测量混频器输出信号的频率，并与理论计算结果进行比较；6. 改变输入信号频率和本振信号频率，观察混频器输出信号波形的变化，分析原因；7. 调整混频器电路参数，优化混频器性能。
五、实验结果与分析1. 输入信号频率为6MHz，本振信号频率为8MHz时，混频器输出信号频率为2MHz，符合理论计算结果；2. 输入信号波形为正弦波，本振信号波形也为正弦波，混频器输出信号波形为正弦波，符合理论分析；3. 当改变输入信号频率和本振信号频率时，混频器输出信号波形和频率也随之改变，符合理论分析；4. 通过调整混频器电路参数，混频器性能得到优化。
六、实验结论1. 平衡混频器能够将两个不同频率的信号进行混频，产生新的频率信号；2. 平衡混频器具有抑制杂散频率、宽频带和高线性度等特点；3. 通过实验验证了平衡混频器的工作原理和性能。
双平衡混频器的作用
双平衡混频器的作用
双平衡混频器是一种电子设备，常用于无线通信领域。
它的作用是将两个或多个不同频率的信号进行混频，产生新的频率，同时抑制原始信号频率，以实现频谱的转移和频率的变换。
双平衡混频器可以将高频信号和低频信号进行混合，通过非线性元件的作用，产生新的频率分量，这种混频过程称为倍频。
它可以将原始信号与本地振荡信号进行混频，从而得到一个频率相对较低的中频信号，这个过程被称为中频变换。
双平衡混频器在无线通信中起着重要的作用。
它可以用于频率合成、频谱扩展以及频率转换等应用。
频率合成指的是从一个或多个低频振荡器产生一个新的高频信号；频谱扩展是指将一个窄频带信号展宽成宽频带信号；频率转换是指将一个信号从一个频率转换到另一个频率。
通过双平衡混频器的使用，无线通信系统可以实现对不同频率信号的处理和转换，从而实现信号的传输、调制和解调等功能。
它的性能和稳定性对无线通信系统的正常运行和性能表现起到重要的影响。
X波段平衡混频器ppt课件
匹配电路
分支线定向耦合器
低通滤波器
模块设计
模型建立
报告检查
重新设计
电路概念模型 烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的健康皮肤进行自体移植，但对于大面积烧伤病人来讲，健康皮肤很有限，请同学们想一想如何来治疗该病人
模块设计
模型建立
报告检查
重新设计
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
匹配电路
模块设计
模型建立
报告检查
重新设计
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匹配电路
仿真结果
模块设计
模型建立
报告检查
重新设计
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第一次对单平衡混频器 的试探性、练手设计是 合格的，得到了老师的 肯定，为接下来的利用 环形桥设计混频器打下 了良好基础。
文献综述
模型建立
报告检查
重新设计
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联合仿真结果
文献综述
模型建立
生成版图
加工、测试
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平衡混频器设计
平衡混频器设计
2012.4.18
设计指标：
设计一个下变频的单平衡混频器，利用定向耦合器来完成信号的合成，平衡二极管完成信号的检测。
工作频率为约9.5GHz，IF=9.5GHz，LO=9.3GHz，IF=0.2GHz。
信号隔离度>18dB,输入信号驻波比<2,变频损耗<24dB。
设计步骤：
1：微带耦合器（90度或180度）——方向性和隔离度；
2：低通滤波器——滤波特性；
3：平衡二极管（输入匹配网络）——VSWR<2；
4：HB谐波平衡仿真——变频损耗、噪声（单、双）范围、动态范围、变频增益、三阶交调失真。
一、耦合器制作：
微带电路：
隔离度和方向性：
相位分析：180度的定向耦合器
二、低通滤波器制作：
滤波特性：
三、单平衡二极管输入匹配网络
输入匹配
四、综合HB调试：
将定向耦合器、低通滤波器和单平衡二极管组成的电路组合起来：
电路的输入端口隔离度和VSWR都很好：
混频器的HB测试：
认为LO源有5次高阶，而RF源有一次或两次
Vout是不加低通滤波器，而Vout1是加了低通滤波器的，当输入LO power为7DBM时输出为1.048DBM左右，所以变频损耗大约为6DBM。
平衡同步混频器课程设计报告
平衡同步混频器课程设计报告一、引言平衡同步混频器是电子电路中的一种重要器件，它可以将两路信号进行混频，同时保持输入输出之间的相位差为0度或180度。
在通信、雷达、广播、测量等领域中有着广泛的应用。
本文将介绍平衡同步混频器的基本原理、设计要点以及实验结果。
二、基本原理平衡同步混频器由一个平衡混频器和一个同步环路组成。
平衡混频器是一种典型的双平衡混频器，它有两个输入端口和一个输出端口。
同步环路由相位锁定环路和参考振荡器组成。
参考振荡器提供精确的本地振荡信号，相位锁定环路监测并调节输入信号和本地振荡信号的相位差，保证输入输出之间的相位差为0度或180度。
三、设计要点平衡同步混频器的设计要点包括：平衡混频器的设计、同步环路的设计以及整体电路的优化。
平衡混频器的设计需要考虑两路输入信号的平衡性和混频器的线性度，同时需要选择合适的混频器器件和匹配网络。
同步环路的设计需要选择适当的相位检测器、低通滤波器和锁相环滤波器，以实现快速、准确的相位锁定。
整体电路的优化需要考虑信号的幅度和相位失真、杂散和噪声等因素，通过合理的电路布局和参数选择，优化整体电路性能。
四、实验结果为了验证平衡同步混频器的性能，我们进行了实验并得到了以下结果：在输入信号频率为1GHz，本地振荡信号频率为1.01GHz时，输出信号频率为10MHz，输出幅度为-12dBm，相位差为0度。
在输入信号频率为1.5GHz，本地振荡信号频率为1.49GHz时，输出信号频率为10MHz，输出幅度为-14dBm，相位差为180度。
实验结果表明，平衡同步混频器在频率范围内具有良好的混频性能和相位锁定性能。
五、结论平衡同步混频器是一种重要的电子电路器件，它在通信、雷达、广播、测量等领域中有着广泛的应用。
本文介绍了平衡同步混频器的基本原理、设计要点以及实验结果，可以为相关领域的工程师和科研人员提供参考。
在实际应用中，需要根据具体的需求进行电路设计和参数选择，以实现最佳的性能和可靠性。
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(1πω-=t V v s s s 1—1)cos(1πω-=t V v L L L 1—2D2上电压)cos(2t V v s s s ω= 1—3)2cos(2πω+=t V v L L L 1—4可见，信号和本振都分别以2π相位差分配到两只二极管上，故这类混频器称为2π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[)(πωπω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[)(πωω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[(41,1πωω+-=+-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。
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本振反相型平衡混频器
1、混频原理分析
两只二极管输出的中频电流
反相 i t ) g V cos t t g V cos t s L 1s 1 s 0 01( st Lt g1Vs cos 0t i02(t ) g1Vs cos Rg 中频电流 信号 v s1 i01 D1 i0 中频 i0 (t ) i01V (ts) i02 (t ) i vs2 02 2 g1Vs cos 0t D2
本振反相型平衡混频器
1、混频原理分析
D1、D2时变电导
g1 (t ) g 0 2 g n cos nLt n 1 g (t ) g 2 g cos n t 2 0 n L n 1
流经二极管的小信号电流
i1 (t ) vs1 g1 (t ) Vs cos s t g 0 2 g n cos nLt n 1 i (t ) v g (t ) V cos t g 2 g cos n t 2 s2 2 s s 0 n L n 1
信号功率
本振反相型平衡混频器
5、仿真结果
射频源 本振源
混合环
低通滤波器
本振反相型平衡混频器
5、仿真结果
本振反相型平衡混频器
5、仿真结果 信号与本振端口对调
本振反相型平衡混频器
5、仿真结果 坏了一个混频管
本振反相型平衡混频器
5、仿真结果 坏了一个混频管
结果：中频输出功率非常小，变频损耗非常大
①
②
③
④
⑤
⑥
信号1 信号2
0 0
360 270 360
90 180
180
本振反相型平衡混频器
3、典型电路形式
90 °正交电桥
信号
中频 本振
本振反相型平衡混频器
3、典型电路形式
本 振 功 率
正交场混频器
接晶体电流表 晶体帽
D1
D2
信号场
至中放
高频扼流套
混频腔
D1 D2 本振场
D1
Rif
D2
本振反相型平衡混频器
内容：3.4.2 要求： 掌握本振反相型平衡混频器工作原理 掌握本振反相型平衡混频器性能优点 了解常见本振反相型平衡混频器结构 重点与难点 本振与射频信号在混频管处的相位 混频器输出电流频谱 本振调幅噪声的抑制
本振反相型平衡混频器
1、混频原理分析
信号电压
us t
第9讲 单平衡混频器
本振反相型平衡混频器
课程回顾：单端混频器的不足
1、本振、射频功率得不到充分利用。
s
Ps
4
l
4
IF
4
L PL
耦合度 -10dB
射频输 本振输 混频管获得 混频管获得 入功率 入功率 的射频功率 的本振功率 0.46dB -10dBm 20dBm -10.46dBm 10dBm 损耗
本振反相型平衡混频器
2、性能分析
充分利用本振功率
•
输入本振功率均分在两个二极管上，中频功率叠加输 出，充分利用了本振功率。 平衡混频器每个管子只需注入单端混频器一半的射频 功率即可达到相同的输出功率（因为叠加）。 动态范围增加一倍。
增加动态范围
•
•
结损耗增加一倍（因为叠加）
本振反相型平衡混频器
本振反相型平衡混频器
5、仿真结果 混频管接反
本振反相型平衡混频器
5、仿真结果 混频管接反
结果：变频损耗反而增大。。。。
本振反相型平衡混频器
6、小结与思考
平衡混频器基于等分的功率混合网络 能否实现混频取决于本振与射频在混频管上的 相位是否满足反相（本振）和同相（射频） 平衡混频器如何抑制本振噪声 思考这种结构能不能构成本振反相混频器？
抑制部分谐波
i '1 (t ) g nVs cos(nL s )t ' i ' ( t ) g V cos ( n ) t n i2t n s L s 2
当n为偶数时 当n为奇数时
i
' 1t
D1 i ' D2
i '1 (t ) 和 i '2 (t )同相，在输出电路中互相抵消 i '1 (t ) 和 i '2 (t )反相，在输出电路中互相叠加
VL 2
VN 2
D2
IN 2 二极管输出的中频噪声电流 in1 (t ) g1Vn cos 0t 负载输出的中频噪声电流 in (t ) in1 (t ) in 2 (t ) 0 in 2 (t ) g1Vn cos 0t
本振反相型平衡混频器
2、性能分析
本振反相型平衡混频器
2、性能分析
VL1 v V cos t L1 L L 本振电压 vL 2 VL cos L t VN1
抑制本振噪声
I N1
D1
in
本振噪声电压
vn1 (t ) Vn cos(L 0 )t vn 2 (t ) Vn cos (L 0 )t
3、典型电路形式
3g 4
④ ③
g 4
⑤
180 °混合环
信号
① ② ③
0
0
g 4
i1 (t )
g 4
①
②
本振 g 4 i2 (t ) g 4
⑥
g 4 360 本振2
180 90
90 180
180
考虑到二极管接向， 则D1、D2本振电压相反 D1、D2信号电压相同
本振反相型平衡混频器
课程回顾：单端混频器的不足
2、本振调幅噪声严重影响混频器噪声性能。
BIF BIF
L if
L
L if
减小本振噪声的方法： ①在本振输入端设置带通滤波器：高Q值，频率可调 增加体积、重量和成本，且不易实现 ②加正向偏压，获得最小变频损耗，以减小本振功率 会使散弹噪声增加
Rg
vs1 vs 2 Vs cos st
本振电压
us1
us 2
D1
i t
D2
vL1 VL cos Lt vL 2 VL cos L t
要点：
vL t
射频 本振
1、射频等幅同相加到混频管上； 2、本振等幅反相加到混频管上；