混频器工作原理详解
混频器原理及电路PPT课件
当接收该电台广播时，接收机的本振频率 fL fI fc 1396Kz
由于变频比
fc
fI
931 465
2
可推算出：当 p 1 ，q 2
可gc 构 利U成ICCI用晶第体输 输4管入 出章混高 中所频频 频述器电 电的。压 流时振 振变幅 幅跨导12电g1 路， 由中u如I于频果时输12Ug变出L1R偏电LU置U压cc(电u则t)I为压c集os电：UB极I(tt)电UE流IB(为t )ucLo(ts)It
+ u-c + uL -
VT
fI+F fI fI+F
f
高频调制波 uc ( fc ) 本地振荡信号 uL( fL )
fc
fL f
一个中频输出信号：uI ( fI )
两个输入信号与输出信号之间的关系：输入信号us 与输出信号uI
的包络形状相同，频谱结构相同，只是填充频谱不同，即，其中心
频率：其中 fI fL fc
fI
f
L
fL
cos
t
cos I t
ICI cos t cos I t
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双极型晶体三极管混频器基本电路的交流通道 : 共射极混频电路 ：本振信号由基极串联方式注入 本振信号由射极注入
共基极混频电路：
VT +-uc +-uL
(a) VT
+-uc +-uL
(c)
CL C
L
VT
+-uc u+-L (b) VT
混频器
混频器一.混频器的工作原理混频器在发射机和接收机系统中主要负责频率的搬移功能，在频域上起加法器或减法器的作用，频域上的加减法通过时域上的乘积获得。
混频器通常可以表示为如图１所示的三端口系统，应至少包含三个信号：两个输入信号和一个输出信号。
根据图1可以表示混频器最常见的数学模型：式中表征输入信号的振幅，表征本振信号的振幅。
图1.混频器原理框图对于混频器而言，混频器的输入信号分别定义为射频信号RF(Radio Frequency)，频率记为，和本振信号LO(Local Oscillator)，频率记为。
混频器的输出信号定义为中频信号IF(Intermediate Frequency)，频率记为。
根据混频器的应用领域不同，中频输出选择的频率分量也不同。
当时，混频器称为下变频器，输出低中频信号，多用于接收机系统；当时，混频器称为上变频器，输出高中频信号，多用于发射机系统。
常用的混频器实现方法主要有三种：第一种是用现有的非线性器件或电路，比如利用二极管电压电流的指数关系实现的二极管微波混频器；第二种是采用开关调制技术实现信号在频域上的加减运算，进而实现频率变换的功能，比如基于吉尔伯特单元的混频器；第三种是利用已有的电子元件实现混频电路的乘法模块。
二.混频器性能指标（一）转换增益转换增益(或者转换损耗)，其定义是需要的IF输出与RF输入的比值。
混频器的电压转换增益可表示为:混频器的功率转换增益可表示为：其中和分别为中频输出电压和射频输入电压的有效值．是负载电阻，是源电阻。
当输入电阻和负载电阻相等时，两种增益的dB形式相等。
（二）噪声系数一般而言，在分析系统噪声性能时，系统内的各模块视为黑盒子．即无需知道模块内部具体电路的噪声如何，而是用一个统一的系统参数对各模块噪声进行描述。
因此在分析混频器噪声性能时，将其看成是一个线性二端口网络。
噪声系数被用来衡量信号经过混频器后信噪比的恶化程度，即混频器本身引入的噪声的大小。
混频器的工作原理
混频器的工作原理混频器是一种常见的电子器件，用于将不同频率的信号进行混合，产生新的频率信号。
混频器的工作原理涉及到频率转换和非线性元件的特性，下面将详细介绍混频器的工作原理。
首先，混频器的工作原理基于非线性元件的特性。
在混频器中，通常会使用二极管或场效应管等非线性元件。
当输入的两个不同频率的信号经过这些非线性元件时，会产生新的频率信号。
这是因为非线性元件会使输入信号产生交叉调制，产生新的频率成分。
其次，混频器的工作原理还涉及到频率转换。
在混频器中，通常会有一个本地振荡器。
本地振荡器会产生一个特定频率的信号，这个频率通常称为本振频率。
当输入的两个信号与本地振荡器产生的信号进行混合时，会产生新的频率信号，这个新的频率信号就是混频器的输出信号。
混频器的工作原理可以用以下公式来表示，f(IF) = |f(LO) f(RF)|，其中f(IF)为中频输出信号的频率，f(LO)为本地振荡器的频率，f(RF)为射频输入信号的频率。
根据这个公式可以看出，混频器的输出信号频率与本地振荡器的频率和射频输入信号的频率之差有关。
另外，混频器还可以实现频率的上变频和下变频。
当本地振荡器的频率大于射频输入信号的频率时，混频器实现的是频率的上变频；当本地振荡器的频率小于射频输入信号的频率时，混频器实现的是频率的下变频。
这样就可以实现对输入信号频率的转换。
总的来说，混频器的工作原理是通过非线性元件产生交叉调制，实现输入信号频率的转换，从而产生新的频率信号。
它在无线通信、雷达、电视接收等领域都有着广泛的应用。
混频器的工作原理的深入理解对于电子工程师来说是非常重要的，也为混频器的设计和应用提供了理论基础。
光混频器的工作原理
光混频器的工作原理光混频器是一种利用光学技术实现微波和毫米波混频的器件。
它可以将两个不同频率的光信号混合，并在混合光中产生新的频率成分。
光混频器在通信、雷达、光学测距、光学成像等领域有着广泛的应用。
光混频器的工作原理基于非线性光学效应，主要包括二次非线性（Second-Harmonic Generation, SHG）和三次非线性（Third-Harmonic Generation, THG）效应。
二次非线性效应是指在非线性光学材料中，输入光束经过非线性介质后，产生强制振荡的光子，其频率是输入光束频率的两倍。
三次非线性效应是指输入光束经过非线性介质后，产生频率是输入光束频率的三倍的光子。
光混频器的基本结构包括两个光学输入端口和一个混频高频端口。
光学输入端口接收两个输入光信号，其中一个频率为f1，另一个频率为f2。
这两个光信号经过二次非线性或者三次非线性材料后，在混频高频端口产生一个新的光信号，其频率为2f1-f2或者3f1-f2。
在光混频器的工作过程中，输入光信号首先经过调制（Modulation）系统，用于调整光信号的频率和幅度。
然后，输入光信号进入非线性介质，通过非线性效应产生新的频率成分。
最后，混频高频信号通过适当的光学组件，如滤波器（Filter）和耦合器（Coupler），输出到相应的接收器（Detector）中。
光混频器的两个输入光信号可以来自激光源（Laser Source）或者其他光学器件。
激光源通常采用连续波激光器（CW Laser）或者调制激光器（Modulated Laser），其频率可以通过激光器的控制电压或者电流进行调节。
其他光学器件可以是光纤（Optical Fiber）、光栅（Grating）、光开关（Optical Switch）等。
这些光学器件通常可以根据实际需求进行灵活选择和配置。
光混频器中的非线性介质通常采用非线性光学晶体，如锂钽酸铌（LiNbO3）、钛酸锶钡（Sr0.61Ba0.39Nb2O6, SBN）等。
混频器原理分析范文
混频器原理分析范文混频器是一种电子器件，用于将不同频率的信号进行混合。
它是无线通信系统中的重要组成部分，被广泛应用于无线电、雷达、卫星通信等领域。
混频器的主要原理是通过非线性元件将两个或多个频率不同的信号相互作用，产生新的频率成分。
本文将介绍混频器的工作原理、基本结构和应用。
一、混频器的工作原理：混频器的工作原理基于混频效应，即叠加两个或多个频率不同的信号时，将原信号的频率分量与新产生的频率分量相互作用，产生新的频率成分。
混频器通常由两个输入端口和一个输出端口组成。
其中一个输入端口称为本振端口，主要提供一个稳定的参考频率。
另一个输入端口称为信号端口，主要提供需要混频的信号。
混频器的核心原理是非线性元件对输入的两个信号进行乘积运算。
这个非线性元件可以是二极管、场效应管或二极管转角器等。
在混频器中，当信号通过非线性元件时，其频率分量会发生非线性变化，产生新的频率分量。
例如，当输入信号的频率为f1，本振信号的频率为f2，经过非线性元件的作用后，将会产生两个新的频率分量，分别为f1±f2、其中f1±f2的频率称为混频频率。
混频器的输出信号可以通过滤波器进行选择，以选择所需的频率分量。
混频器可以实现频率变换、幅度调制或解调等功能。
二、混频器的基本结构：混频器通常采用平衡混频器或单端混频器结构。
1.平衡混频器：平衡混频器由两个对称的非线性元件组成，一般为二极管。
其输入端口由本振信号和信号信号来驱动。
当输入的两个信号频率相同时，平衡混频器可以有效抑制本振信号的干扰，并提高混频器的性能。
平衡混频器原理如下：两个对称的二极管分别连接到本振和信号输入端口。
当本振信号和信号信号驱动混频器时，二极管的非线性特性会产生混频频率。
通过使用平衡电路，可以抵消不必要的本振信号分量，从而提高混频器的性能。
2.单端混频器：单端混频器只使用一个非线性元件，一般为二极管或场效应管。
它的结构简单、成本较低，但由于缺乏平衡电路，容易产生本振信号干扰等问题。
4.4.3混频电路的工作原理与典型电路12.5.28详解
输出频率：ωs； ±（2n－1）ω0±ωs
单二极管式子为 iD g(t)uD gDK (2t)uD
单二极管输出频率多： ω0 ；2nω0；
当ω0＞＞ωs 时，输出各频率分量离得较远，方便滤除载波，选出DSB，
2020/11/16
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2 二极管环形混频器
图
二极管环形混频器
16
二极管环形混频器分析
图
二极管平衡混频器示意图
13
二极管平衡混频器
图
二极管平衡混频器原理图
如果V0m> Vsm , D1和D2工作于开关状态(受u0控制)
i1
rd
1 RL
S (t )(v 0
1 2
v
s
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i2
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1 RL
S (t )(v 0
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v
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)
i
i1
i2
rd
1 RL
S (t)v s
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二极管平衡调幅器输出频率
.3.晶体管混频器特点
优点：有变频增益 缺点：1）动态范围较小
2）组合频率干扰严重 3）噪声较大 4）存在本地辐射
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4.4.3.6.2 二极管混频器
❖1 二极管平衡混频器
❖2 二极管环形混频器
（双平衡混频器）
12
1 二极管平衡混频器
❖图是二极管平衡电路的原理电路。它是由两个性能一致的 ❖二极管及中心抽头变压器T1、T2接成平衡电路的。
fi fo fs
公式推 导见调 制章节
频谱搬移
图4.5.3.1 变频前后的频谱图
其中，fi大于fs的混频称为上混频， fi小于fs的混频称为下混频。 4
4.4.3.4.混频器的性能指标
混频器的作用和混频器原理分别是什么
混频器的作用和混频器原理分别是什么?当然也可以直接放大后就进行检波,这就是所谓的直接放大式接收机,这样的接收机,不适合作成多波段,灵敏度也不能做的很高.经过混频变成固定的中频后,可以对中频进行较高增益的放大,因为中频是固定的,所以中频放大器是稳定的,在检波前可以得到足够的放大,使接收机的灵敏度得到了很大的提高.混频器原理工作频率混频器是多频工作器件，除指明射频信号工作频率外，还应注意本振和中频频率应用范围。
噪声系数混频器的噪声定义为：NF=Pno/Pso Pno是当输入端口噪声温度在所有频率上都是标准温度即T0=290K时，传输到输出端口的总噪声资用功率。
Pno 主要包括信号源热噪声，内部损耗电阻热噪声，混频器件电流散弹噪声及本振相位噪声。
Pso为仅有有用信号输入在输出端产生的噪声资用功率。
变频损耗混频器的变频损耗定义为混频器射频输入端口的微波信号功率与中频输出端信号功率之比。
主要由电路失配损耗，二极管的固有结损耗及非线性电导净变频损耗等引起。
1dB压缩点在正常工作情况下，射频输入电平远低于本振电平，此时中频输出将随射频输入线性变化，当射频电平增加到一定程度时，中频输出随射频输入增加的速度减慢，混频器出现饱和。
当中频输出偏离线性1dB时的射频输入功率为混频器的1dB压缩点。
对于结构相同的混频器，1dB压缩点取决于本振功率大小和二极管特性，一般比本振功率低6dB。
动态范围动态范围是指混频器正常工作时的微波输入功率范围。
其下限因混频器的应用环境不同而异，其上限受射频输入功率饱和所限，通常对应混频器的1dB压缩点。
双音三阶交调如果有两个频率相近的微波信号fs1和fs2和本振fLO一起输入到混频器，由于混频器的非线性作用，将产生交调，其中三阶交调可能出现在输出中频附近的地方，落入中频通带以内，造成干扰，通常用三阶交调抑制比来描述，即有用信号功率与三阶交调信号功率比值，常表示为dBc。
因中频功率随输入功率成正比，当微波输入信号减小1dB时，三阶交调信号抑制比增加2dB。
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
混频器的工作原理在GPS 干扰机的接收模块中，低噪声放大器将天线输入的微弱信号进行选频放大，然后在送入混频器。
混频器的作用在于将不同载频的高频已调波信号变换为较低的同一个固定载频（一般为中频）的高频已调波信号，但保持其调制规律不变。
如下图是混频电路组成原理。
混频电路的输入是载频为fc 的高频已调波信号us(t)。
通常取fi=fl-fc ，fi 称为中频。
可见，中频信号是本振信号和高频已调波信号的差频信号。
以输入是普通调幅信号为例，若us(t)=Ucm[1+ku Ω(t)]cos2πfct ，本振信号为u L (t)=ULmcos2πf L t ，则输出中频调幅信号为ui(t)=UIm[1+k u Ω(t)] cos2πf i t 。
可见调幅信号频谱从中心频率为fc 处到中心频率为f I 处，频谱宽度不变，包络形状不变。
混频干扰混频电路的输入除了载频为fc 的已调波信号us 和频率为fL 的本振信号uL 之外，还可能有从天线进来的外来干扰信号。
外来干扰信号包括其他发射机发出的已调波信号和各种噪声。
假设有两个外来干扰信号un1和un2，设其频率分别为fn1和fn2。
Us 、uL 和un1、un2以下分别简称为信号、本振和外来干扰。
假定混频电路的非线性器件为晶体管，其转移特性为i=a 0+a 1u+a 2u 2+a 3u 3+…其中u=u s +u L +u n1+u n2=u s cos2πfct+u L cos2πfLt+u n1cos2πf n1t+u n2cos2πf n2t晶体管输出的所有组合频率分量是f=|±pf L ±qf c ±rf n1±sf n2| p 、q 、r 、s=0,1,2,……在这些组合频率分量中，只有p=q=1,r=s=0对应的频率分量fI=fL-fC 才是有用的中频，其余均是无用分量。
若其中某些无用组合频率分量刚好位于中频附近，能够顺利通过混频器内中心频率为fI 的带通滤波器，就可以经中放、检波后对有用解调信号干扰，产生失真。
混频器
（二 ） Gilbert混频器
M1和Ls构成了跨导级，将RF电压转化为 电流。Ls用于改善其线性度并实现阻抗 匹配。M2和M3作为开关由LO驱动，M1 的漏电流交替流过输出负载。等效于将 RF信号乘上一方波信号。其关键是要减 小两个开关管同时导通的时间，以实现 较低的噪声和较好的线性度。因此，要 求LO具有较大的摆幅。CMOS开关对一 般比三极管结构要求LO具有更大的摆幅。 这种混频器具有较好的LO与RF间隔离性。 虽然，LO将通过M1的栅漏电容泄漏到 RF输入端。但是，由于M1的漏端工作 在相位相反的两个平衡LO驱动频率下， 因此不存在LO频率泄漏。
复用技术（M1管）， 有效提高增益并减 小信号泄漏。 缺点： 1、占用面积大， 2、功耗较大
图2-3 改进型的折叠式混频器
（二 ） 无源混频器
Cs和Ls是为了引入源级负反馈，降低 电流注入技术降低了 M3.4.5.6的直流电流， gm3,从 电流镜的引入使得在无源混平器当中必须的 跨阻放大器不再必须，从而大大降低了噪声 而降低噪声。 同样起到降低噪声的效果。
优点： 1运行电压低。 2通过电流镜方案，不需要 运算放大器，从而降低了噪 声。 缺点： 1功耗比较大。
此混频器采用无源混频器
图2-4电流镜型无源混频器
（三 ）
参考文献
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混频器工作原理详解
混频器是通信系统的重要组成部分，用于在所有的射频和微波系统进行频率变换，这种频率变换应该是不失真的，原载频已调波的调制方式和所携带的信息不变。
在发射系统中混频器用于上变频，在接收系统中一般用于下变频。
目前混频器已广泛运用千雷达、电子对抗、通信、遥控遥测、广播电视等领域，混频器技术指标的好坏将直接影响整机性能的发挥。
——』混频器的工作原理
混频是指将信号从一个频率变换到另外一个频率的过程，其实质是频谱线性搬移的过程，混频器是输出信号频率等千两输入信号频率之和、差或为两者其他组合的电路。
在多信道发射系统中，由于基带频率很低若采用普通混频器作频谱搬移，则在信道带宽内将有两个边带，从而影响频谱资源的利用。
这时可采用单边带调制器来抑制不需要的边带，其基本结构为两个混频器、一个90度功分器和一个同相功分器。
将基带信号分解为正交两路与本振的正交两路信号混频，采用相位抵销技术来抑制不需要的边带，本振由于混频器自身的隔离而得到抑制。
混频失真和干扰的抑制
1、消除或减少交调、互调干扰的方法
a、采用线性度好的混频器，选择合适静态工作点；
b、降低射频信号输入幅度，使混频器工作在线性时变工作状态，减少混频的高次谐波分量；
C、从电路结构上考虑，采用多个非线性器件构成平衡混频电路，抵消一部分无用的组合频率分量；
d、采用补偿及负反馈技术实现接近理想的相乘运算。
2、消除或减少互易混频干扰的方法
a、采用线性度较好的混频器；
b、提高本振信号频谱纯度。