混频电路.
双栅场效应管混频电路
双栅场效应管混频电路1. 引言混频电路是一种将两个或多个不同频率的信号进行混合处理的电路。
双栅场效应管（Dual Gate Field Effect Transistor，简称DG-FET）是一种常用于射频放大和混频器应用的器件。
本文将介绍双栅场效应管混频电路的原理、特点和应用。
2. 双栅场效应管基本原理双栅场效应管是一种三极管，由两个栅极和一个漏极组成。
其工作原理与普通场效应管类似，但具有更高的增益和线性度。
其中一个栅极称为输入栅极（G1），另一个栅极称为控制栅极（G2）。
通过调节控制栅极电压，可以改变DG-FET的传输特性。
3. 双栅场效应管混频电路结构双栅场效应管混频电路由输入匹配网络、输出匹配网络和双栅场效应管组成。
输入匹配网络用于匹配输入信号源的阻抗，输出匹配网络用于匹配负载的阻抗，以提高功率传输效率。
双栅场效应管作为混频器的核心部件，负责将输入信号进行混频处理。
4. 双栅场效应管混频电路工作原理双栅场效应管混频电路的工作原理如下：1.输入信号经过输入匹配网络进入DG-FET的输入栅极（G1）。
2.控制栅极（G2）的电压调节DG-FET的传输特性，控制输出信号的幅度和相位。
3.输入信号和控制信号在DG-FET内部相互混合，产生混频效果。
4.输出信号经过输出匹配网络传送到负载。
5. 双栅场效应管混频电路特点双栅场效应管混频电路具有以下特点：•宽带特性：双栅场效应管具有较宽的工作带宽，可以处理多个不同频率的信号。
•高增益：由于双栅结构，DG-FET具有较高的增益，可以放大微弱的输入信号。
•低噪声：DG-FET具有低噪声系数，适用于对噪声要求较高的应用。
•线性度好：双栅结构使得DG-FET具有良好的线性度，适用于需要高精度的应用。
6. 双栅场效应管混频电路应用双栅场效应管混频电路广泛应用于射频领域，包括通信、雷达、无线电等领域。
具体应用包括：•射频信号放大：双栅场效应管可以将微弱的射频信号放大到适合后续处理的级别。
第七章 混频电路
第3节 晶体三极管混频器
1. 工作原理——利用线性电路时变分析法
混频器原理性电路
Vbb 为直流偏置电压，
us 为输入信号， uL 为本振信号。
集电极回路调谐于中频 ωI 。
电路的输入条件是：
us = Usm cosωst uL = ULm cosωLt ULm>> Usm 三级管的集电极电流 ic 是在Vbb， uL和us的共同作用下产生的。 晶体三极管在 Vbb，uL和us的作用 下工作于非线性状态。 由于 us很小，可以认为晶体管的 工作点在Vbb+uL的作用下发生变化。 在每一个工作点，对us来说都是工作 于线性状态，只不过不同的工作点其 线性参量不同。这种随时间变化的参 量称为时变参量。 为小信号 为大信号
第2节 二极管混频电路
1. 二极管混频器的优点
平衡型混频器 环形混频器
电路结构简单、噪声低、动态范围大、组合频率分量少。如果采用肖 特基表面势垒二极管，工作频率可高达微波频段，因而应用广泛。
2. 二极管平衡混频器
电路条件
(1) 本振电压uL足够大， 晶体二极管工作在受uL控 制的开关状态。 (2) 输入回路的次级调谐 于ωs；输出回路的初级调 谐于ωI。相当于两个带通 滤波器。
i IQ Q Di Dv
0
v VQ
3.混频器的功能
混频器是频谱的线性搬移电路，是一个三端口（六端）网络。
us c (t) t
us (fs)
混频器 uL (fL)
uI (fI)
uI (t) t
us的频谱 fs-F fs fs+F f
uL (t) t uI的频谱 fI-F fI fI+F fs fL f f
是由 us在输入回路中产生输入电流和 us与uL经反向混频产生输入电流之差。
混频器电路工作原理
混频器电路工作原理
混频器电路是一种用于频率变换的电路，其工作原理主要是利用非线性电阻元件的特性，将两个不同频率的信号混合在一起，输出得到两个输入信号的和频信号和差频信号。
在混频器电路中，常用的非线性元件有二极管、晶体管等。
以二极管混频器为例来说明其工作原理：
1. 工作偏置：对二极管进行偏置使其在正向截止区工作，即保持二极管处于反向偏置状态。
2. 输入信号：将两个不同频率的输入信号分别输入到二极管的两个端口，其中一个信号为射频信号(RF)，另一个信号为本振信号(LO)。
3. 非线性特性：二极管在正向截止区具有非线性特性，当输入射频信号和本振信号通过二极管时，非线性特性会导致二极管产生交叉调制效应。
交叉调制过程实际上是两个频率信号相乘的过程。
4. 输出信号：经过交叉调制后，二极管产生了和频信号
(RF+LO)和差频信号(RF-LO)。
通常情况下只取其中一个也可
以称之为产品信号。
5. 滤波：由于混频器产生了很多杂散频率，需要通过滤波器对输出信号进行滤波，保留所需的和频信号或差频信号。
总结起来，混频器电路的工作原理主要包括非线性调制、交叉调制和滤波等过程。
通过将不同频率的输入信号经过非线性元件相乘，得到和频信号和差频信号，进而实现频率变换的功能。
混频器电路设计
混频器电路设计
混频器电路是一种广泛应用于通信、雷达、测量等领域的电路，主要功能是将两路不同频率的信号合并成一路，以获得混频信号。
混频器电路的设计主要涉及以下几个方面：
1. 混频器类型选择：混频器电路通常可以选择三种类型的混频器，即互补式、抑制式和反向式混频器。
不同类型的混频器具有不同的性能特点和优缺点，需要根据具体应用场景选择。
2. 设计频率选择：混频器的输入频率范围和输出频率范围需要根据具体应用需求确定，同时考虑到混频器的增益和带宽等参数。
3. 传输线设计：混频器电路中的传输线设计对混频器的性能有很大影响。
传输线具有传输延时、传输损耗等参数，需要合理选择设计参数来优化混频器电路的性能。
4. 滤波器设计：混频器电路常常需要加入滤波器，去除不需要的频率分量，保留所需频率分量，以提高混频器电路的选择性和干扰抑制能力。
5. 电路布局与封装：混频器电路的布局和封装方式对混频器电路的性能和可靠性有很大影响，需要合理设计和选择。
综上所述，混频器电路的设计需要综合考虑电路类型、频率、传输线、滤波器及电路布局等因素，以达到优化性能、选择性和干扰抑制能力的目的。
读懂电路图第九课 混频及滤波电路
读懂电路图第九课混频及滤波电路混频电路混频电路就是用手机本身的振荡的频率与接收信号频率进行差频，把接收过来的高频信号降低为一个固定的中频信号，提高手机的灵敏度（接收微弱信号的能力）选择性（抑制邻近信号的能力）和稳定性。
1.混频信号的特点：（1）混频器由非线性元件（晶体管）组成（电压和电流的变化不成线性变化）；（2）混频器必须有两种信号输入，利用非线性元件将两个频率混合产生与这两种有关的多种频率输出；（3）在混频器的输出端设有选频回路，选频回路的中心频率就是中频频率，没有被选中的其他频率将会被过滤掉。
2.混频电路原理图：如图：滤波电路滤波就是让有用的信号通过，无用的过滤掉，（就像我们年轻人谈恋爱一样，处了许多对象，把不可能没有缘分结婚的过滤掉，余下一个适合自己的留下结婚）。
哈哈哈哈哈！滤波电路的种类较多，不同结构的滤波用途也不一样！常见滤波的种类按供电方式：分为有源滤波和无源滤波；按结构方式：分为固定器件和分立元件；按频率方式：分为带通滤波和窄带滤波；按作用方式：分为信号滤波和电源退耦滤波。
1.有源滤波通常使用电容器和放大器，把电容器的滤波效果放大N倍，滤波效果好；无源滤波没有放大电路，效果没有有源滤波好。
2.固定器件的滤波器，有声表面滤波器压电陶瓷滤波器等。
这种滤波器体积小，不需要调整电路，频率稳定，抗干扰能力强；分立元件滤波器常见LC滤波RC滤波晶体管滤波等。
分立元件滤波由于元件参数的变化，滤波效果不如固定器件滤波器。
如图：3.4.带通滤波是指允许一定频率宽度的信号通过的滤波电路。
如手机高放前后的滤波器。
所通过的频率带宽为25HHz;窄带滤波只允许某一个频率的信号通过，如中频滤波器高通滤波器低通滤波器等。
5.信号滤波器是指信号通路中的滤波电路；电源退耦滤波器是指电源供电电路中所接的RC或者LC电路，作用是避免电路中高频中频和低频信号在公用电源上产生串扰。
一般是在高低频的交界供电电路中串入RC或者LC滤波器，使不同频率的交流信号通过各自的电容器构成回路，避免了有害的耦合，所以我们叫它为退耦电路。
混频电路设计课程设计
混频电路设计课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握混频电路的基本原理和设计方法，能够运用所学知识分析和解决实际问题。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解混频电路的定义和作用；（2）掌握混频电路的基本组成部分及其工作原理；（3）掌握混频电路的设计方法，能够根据实际需求进行设计。
2.技能目标：（1）能够运用所学知识分析和解决混频电路的实际问题；（2）能够运用现代教育技术手段，如计算机仿真等，进行混频电路的设计和验证；（3）能够团队合作，进行混频电路设计的创新和优化。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对科学研究的兴趣和热情，提高学生的科学素养；（2）培养学生团队合作的精神，提高学生的社会责任感；（3）培养学生勇于创新、追求卓越的品质。
二、教学内容根据教学目标，本节课的教学内容如下：1.混频电路的定义和作用；2.混频电路的基本组成部分及其工作原理；3.混频电路的设计方法及步骤；4.混频电路设计的实际应用案例。
三、教学方法为了实现教学目标，本节课将采用以下教学方法：1.讲授法：讲解混频电路的基本原理、设计方法和实际应用；2.讨论法：学生进行小组讨论，分享设计经验和心得；3.案例分析法：分析实际应用案例，帮助学生更好地理解和掌握混频电路的设计；4.实验法：安排实验室实践环节，让学生亲自动手进行混频电路的设计和验证。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本节课将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的理论知识；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系；3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性和生动性；4.实验设备：准备实验所需的设备器材，确保实验教学的顺利进行。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本节课将采用以下评估方式：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，评估学生的学习态度和理解程度；2.作业：布置相关的设计实践作业，评估学生对混频电路设计方法的掌握程度；3.实验报告：通过实验报告，评估学生在实验过程中的操作技能和问题解决能力；4.期末考试：设置期末考试，涵盖本节课的重点知识，评估学生对混频电路知识的整体掌握程度。
混频电路原理与分析
混频电路原理与分析混频电路是一种由多个电子器件构成的电路，用于将两个或多个频率不同的信号进行混合并得到一个包含原始信号频率差的输出信号。
混频电路在无线通信、雷达、无线电广播等领域都有广泛应用。
混频电路的原理可以通过以下步骤进行分析：1.混频器混频器是混频电路的核心组件，其根据原理大致分为三种：非线性混频器、自激混频器和平衡混频器。
其中，非线性混频器是最为常见的一种类型。
2.信号输入3.混频器作用混频器的主要作用是将多个输入信号进行频率变换。
在非线性混频器中，其基本原理是利用信号的非线性特性产生新的频率成分。
通过控制输入信号的幅度、相位差等参数，可以得到不同频率的混频结果。
混频器通常由二极管、三极管等器件组成。
4.中频处理混频电路中的一些信号处理电路主要用于进行中频处理。
中频处理的目的是将混频器混合后的信号调整到基带或特定频率范围内，以便后续的信号处理。
中频处理器通常由滤波器、放大器等器件组成。
5.输出经过混频和中频处理后，混频电路的输出信号包含了原始信号频率差。
输出信号可以被进一步处理和分析，从而获取所需的信息。
混频电路的分析可以从以下几个方面展开：1.混频器参数混频器的性能参数对混频电路的性能有重要影响。
常见的参数包括混频器的增益、损耗、带宽、线性度、射频和中频阻抗匹配等。
通过分析这些参数，可以评估混频电路的性能。
2.信号质量混频电路的输出信号质量是衡量其性能的重要指标。
信号质量可以通过信噪比、谐波失真、互调失真等参数来评估。
3.抑制频率混频电路中的抑制频率是指混频器能够抑制掉输入信号中不需要的频率成分。
通过分析混频电路的抑制频率特性，可以得到抑制效果，进而提高信号质量。
4.杂散分量混频器一般会引入一些非线性失真，会产生一些额外的频率成分，即杂散分量。
通过分析混频器的非线性特性，可以预测和减小这些杂散分量对系统性能的影响。
5.系统灵敏度混频电路的系统灵敏度是指其对输入信号强度的敏感性。
通过分析系统灵敏度，可以确定系统的工作范围和输入信号要求。
混频器电路工作原理
混频器电路工作原理
混频器电路是一种基础电路，可将频率不同的两个或多个信号进行混合。
其工作原理可以通过以下步骤进行描述：
1. 输入信号传输：混频器电路通常有两个输入端，分别连接频率不同的信号源。
这些信号可以是来自不同频段的信号，如射频（RF）信号和本地振荡器（LO）信号。
2. 加法混合：混频器电路中包含一个非线性元件，如二极管。
当两个输入信号同时输入到混频器电路中时，它们通过非线性元件进行混合。
这是通过非线性元件的非线性特性实现的，在这个过程中，输入信号之间互相作用，以产生新的频率成分。
3. 输出频率选择：混频器电路会产生包含输入信号频率的和、差以及其他混频项的输出信号。
然而，通常只有某些特定的混频项是有用的。
因此，输出信号需要通过滤波器进行频率选择，以滤除不需要的混频项。
4. 输出信号放大：为了增强信号的强度，输出信号通常需要经过放大器进行放大，以便于后续处理或传输。
总之，混频器电路通过非线性元件将输入信号混合，然后经过频率选择和放大处理，最终产生混合后的输出信号。
这种电路在无线通信、频谱分析、调频广播等领域具有广泛的应用。
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gm(vL) = gm(t) = g0 + gm1cosLt + gm2cos2Lt +
gm(t) 中的基波分量gmlcosLt 与输入信号电压 vS 相乘 gmlcosLt Vsmcosct =
1 = gmlVsm[cos(L - c)t + cos(L + c)t] 2 令 I = L - c，得中频电流分量为
系列，1dB 压缩电压所对应的最大输入信号功率分别为 1dBm(1.25mW)，10dBm(10mW)， 15dBm(32mW)。 优点：工作频带宽、噪声系数低、混频失真小、动 态范围大。应用广泛。 缺点：没有混频增益、端口间的隔离度较低。 实际二极管环形混频器各端口的匹配阻抗均为 50 。应用时，各端口都必须接入滤波匹配网络，分别实 现混频器与输入信号源，本振信号源，输出负载间的阻 抗匹配。
Hale Waihona Puke dBm ：高于1mW 的分贝数，P(dBm) = 10lgP(mW)。 意义：PI1dB 所对应的输入信号功率 PS 是混频器 动态范围的上限电平。
4．混频失真 在接收机中，加在混频器输入端的除了有用输入信 号外，还往往存在着多个干扰信号。 由于非线性，混频器件输出电流中将包含众多组合 频率分量，其中，可能有某些组合频率分量的频率十分 靠近中频，中频滤波器无法将它们滤除。 它们叠加在有用中频信号上，引起失真，称混频失 真，它将严重影响通信质量。 5．隔离度
二、二极管环形混频器和双差分对混频器
高性能通信接收机混频器种类：二极管环形混频 器、双差分对平衡调制器混频器。 1．二极管环形混频器 已形成完整的系列，常用的是 Level7、Level17、 Level23 三种系列，它们所需的本振功率分别为 7dBm(5mW)， 17dBm(50mW)， 23dBm(200mW)(用 保证二极管开关工作所需本振功率电平的高低进行分 类)。显然，本振功率电平越高，相应的 1dB 压缩电平 也就越高，混频器的动态范围就越大。对于上述三种
( PS / Pn )i NF 10 lg ( P I / Pn )o
接收机的噪声系数主要取决于它的前端电路，若 无高频放大器，主要由混频电路决定
。
3．1dB 压缩电平 当输入信号功率较小时，输出 中频功率随输入信号功率线性地增 大，混频增益为定值； 以后由于非线性，输出功率 的增大趋于缓慢。 定义：比线性增长低 1 dB 时所对应的输出中频功 率电平，用 PI1dB 表示。
若设中频回路的谐振电阻为 Re，则所需的中频 输出电压 vI = - iIRe ，相应的混频增益为
VIm AC= = - gmc Re Vsm
3．小结 (1) 在满足线性时变条件下，三极管混频电路的混 频增益与混频跨导 gmc 成正比。而gmc 又与 VLm 和静态 偏置有关。
(2) 三极管的转移特性曲性(iC ～ vBE)，它的各点斜 率的连线即为跨导特性 gm(vBE)。在 vBE = VBB(t) 的作用 下，便可画出 gm(t) 波形。由图可见，当 VBB0 一定， VLm 由小增大 时，gm1 即 gmc 也相应地由小增大，直到 gm(t) 趋近方波时，相应的 gmc 便达到最大值。 实际上，三极管混频电 路中，一般均采用分压式偏 置电路，因而，当 VLm 增大 到一定值后，由于特性的非
理论上，混频器各端口之间相互隔离，任一端口上
的功率不会窜到其它端口上。 实际上，总有极少量功率在各端口之间窜通。 定义：本端口功率与其窜通到另一端口的功率之 比(用分贝表示)。
意义：用来评价窜通大小的性能指标。
危害：在接收机中，本振端口功率向输入端口的 窜通危害最大。为保证混频性能，加在本振端口的本 振功率都比较大，当它窜通到输入信号端口时，就会 通过输入信号回路回到天线上，产生本振功率的反向 辐射，严重干扰邻近接收机。
4.3 混频电路
地位：超外差接收机的重要组成部分。 作用：将天线上感生的输入高频信号变换为固定 的中频信号。
重要性：靠近天线，直接影响接收音机的性能。
种类：
(1) 一般接收机中：三极管混频器。
(2) 高质量通信接收机：二极管环形混频器、双 差分对平衡调制器混频器。
4.3.1 通信接收机中的混频电路
1 gm 1Vsm cos I t gm cVsm cos I t iI = IImcosIt = 2
其中
1 gmc = IIm/Vsm = gm1 2
称为混频跨导，定义为输出中频电流幅值 IIm 对输入 信号电压幅值 Vsm 之比，其值等于 gm(t) 中基波分量幅 度 gm1 的一半。
2．双差分对平衡混频器
继 XFC1596 后，已出现多种双差分对平衡调制器 产品，其中 AD831 的工作频率可达 500 MHz 以上，它 由双差分对平衡调制器、输出低噪声放大器和本振驱 动组成(p205)。 特点：混频增益高，输入端只需电压激励，一般不 需匹配网络，使用方便。同时，AD831中设有本振驱动 放大器，为保证开关工作而所需的本振功率很小，且端 口间隔离度很高。不必考虑天线反向辐射的问题。 缺点：噪声系数较大，动态范围小。
一、主要性能指标
1．混频增益 定义：混频器的输出中频信号电压 Vi（或功率PI） 对输入信号电压 Vs（或功率 PS）的比值，用分贝表示 (与混频损耗 Lc 类似)
PI Gc 10 lg PS
或
Vi Ac 20 lg Vs
2．噪声系数
定义：输入信号噪声功率比(PS/Pn)i对输出中频信 号噪声功率比(PI/Pn)o的比值，即
4.3.2 三极管混频电路
一、作用原理 1．原理电路 L1C1 —— 输入信号回路，调谐在 fc L2C2——输出中频回路，调谐在 fI 本振电压 vL = VLmcosLt 接在基极回路中，VBBO 为 基极静态偏置电压。
vBE = VBBO + vL + vS
2．工作原理 将 VBB0 + vL 作为三极管的等效基极偏置电压，用 vBB(t)表示，称为时变基极偏置电压，则当输入信号电 压 vS = Vsmcosct 很小，满足线性时变条件时，三极管 集电极电流为 iC f(vBE) IC0(vL) + gm(vL) vS