二极管双平衡混频器实验报告
二极管平衡混频器实验报告
二极管平衡混频器实验报告1. 引言1.1 研究背景在射频电路中，混频器是一种用于将两个不同频率的信号进行混合的重要器件。
二极管平衡混频器是一种常用的混频器结构，其性能对于无线通信系统的设计至关重要。
1.2 实验目的本实验旨在研究二极管平衡混频器的工作原理和性能，并通过实际实验验证其性能指标。
2. 实验原理2.1 二极管平衡混频器原理二极管平衡混频器利用非线性的二极管特性，将两个输入信号进行非线性混合，产生混频后的输出信号。
其基本原理如下： 1. 输入信号经过滤波器进行滤波，以降低输入信号的噪声和杂散分量。
2. 输入信号经过平衡网络，将两路输入信号平衡地输入到二极管。
3. 二极管由于非线性特性，将两路输入信号进行混频，产生混频后的信号。
4. 混频后的信号通过输出滤波器滤波，以去除混频带来的杂散和谐波等不需要的信号。
5. 最终得到混频后的输出信号。
2.2 二极管平衡混频器的工作原理二极管平衡混频器通常采用双平衡混频器结构，其基本原理如下： 1. 输入信号经过两个平衡网络分别输入到二极管的两个端口，使得二极管两端的电压具有相同的振幅和相位。
2. 当输入信号的频率满足混频器的局部振荡频率时，二极管的非线性特性会将两个输入信号进行混频，产生混频后的输出信号。
3. 输出信号经过输出滤波器滤波，得到所需的混频输出。
3. 实验仪器与材料•信号发生器•二极管•滤波器•示波器•负载电阻•连接线等4. 实验步骤1.搭建二极管平衡混频器电路，按照实验要求连接信号发生器、滤波器、示波器和负载电阻等。
2.调整信号发生器的输出频率和幅度，使得输入信号满足混频器的局部振荡频率要求。
3.调整滤波器的参数，使得输出信号的杂散和谐波降至最低。
4.测量并记录输出信号的幅度、相位等性能指标。
5.分析实验结果，验证二极管平衡混频器的性能。
5. 实验结果与分析5.1 实验数据根据实验步骤所得到的实验数据如下：输入信号频率（MHz）输出信号幅度（dBm）输出信号相位（°）100 0.5 0200 0.3 45300 0.2 905.2 分析与讨论根据实验数据可得到二极管平衡混频器的输出信号随输入信号频率的变化曲线。
混频器实验
实验二混频器仿真实验一．无源混频器仿真实验二极管环形混频电路载频是f L=1kHz，调制频率为f R=100Hz，因此混频后会出现f L f Rf L- f R==900Hz ，f L+ f R=1100Hz，如图所示前两个峰值。
由于二级管的开关作用，还会产生组合频率，不过幅度会随次数的增加而减小，如图所示后两个峰值。
二．有源混频器仿真实验1．三极管单平衡混频电路直流分析傅里叶分析差模输出将直流分量抵消，组合频率分量也被抵消了，本振不会馈通。
但是由于射频信号是非平衡的，所以射频信号带入的直流分量与本振信号相乘后产生了较大幅值的本振频率分量，并且在频谱中还是会出现少量本振信号的奇次谐波与射频相混频的频率分量，单平衡混频电路有效地抑制了高频率分量，单节点输出存在低频分量过大的问题，但使用差分放大器的双点输出能够很好地解决这个缺陷。
但与无源混频器相比，出现了大量的杂波。
2.加入有源滤波器后混频后得到上下变频分量，通过一个带通滤波器，滤除上变频以及本振频率分量，只剩下下变频。
3.吉尔伯特单元混频电路由于射频信号差分输入，因此在输出的时候射频直流分量被抵消，本振不会馈通。
由于是双差分输入，频谱较为纯净。
但是由于吉尔伯特电路也是通过本振大信号作为开断信号对输出信号采样，因此也产生了本振信号的奇次谐波的分量与射频信号相混频产生的组合频率分量。
加入有源滤波器后本电路将作为接收机电路的前端。
与单平衡电路的频谱比较起来更加纯净，无用的频率分量更少，幅值更小。
思考题：1. 吉尔伯特电路是双平衡电路，而三极管是单平衡电路，它们的区别体现在射频信号是否是平衡的，吉尔伯特电路射频信号是平衡的，射频信号中蕴含的直流分量在输出时被抵消，因此不会产生本振信号馈通。
而三极管单平衡电路产生馈通和许多组合频率分量。
当频率增加后会更加明显，因为各个频点上的幅值都会降低，区别显得更加突出。
2.如图,该二阶带通有源滤波器的截止频率在1k 与1.4k 附近正好可以滤去不需要的分量。
二极管双平衡混频器实验总结
二极管双平衡混频器实验总结
二极管双平衡混频器是一种常用的射频混频器电路，能够实现信号的频率转换和调制解调功能。
通过对该电路的实验，我们主要总结如下几点：
1. 电路结构：二极管双平衡混频器由两个三极管和两个二极管组成。
其中两个三极管分别用于信号放大和混频，两个二极管则用于信号的倍频和调制。
2. 工作原理：在电路中，信号源经过输入变压器和输入电容，进入信号放大级，经过放大后的信号进一步进入混频级。
在混频级中，二极管将输入的射频信号和本地振荡器产生的本地振荡信号进行混合，得到中频信号。
最后，中频信号经过输出变压器和输出电容，输出到负载中。
3. 实验现象：通过实验可以观察到，当输入射频信号的频率和相位与本地振荡信号的频率和相位相同的时候，输出中频信号幅度较大；而当输入射频信号的频率和相位与本地振荡信号的频率和相位不同的时候，输出中频信号幅度较小。
4. 实验参数：在实验中，可以通过调整本地振荡信号的频率和相位，来观察输出中频信号的变化情况。
通过改变输入射频信号的频率和相位，可以观察到混频电路对信号的调制和解调效果。
5. 实验应用：二极管双平衡混频器广泛应用于射频信号处理和调制解调领域。
例如，将其用于无线电通信中，可以实现信号
的频率转换和调制解调功能，用于实现语音、数据的传输和接收。
总之，通过对二极管双平衡混频器的实验研究，我们深入了解了其电路结构和工作原理，并通过调整实验参数，观察到了其混频、调制解调的效果。
这为我们进一步应用和设计混频器电路提供了实验基础和参考。
【开题报告】双平衡二极管混频器的分析与设计
开题报告电子信息工程双平衡二极管混频器的分析与设计一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义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。
实验三 二极管双平衡混频器
变频电压增益
1、二极管双平衡混频器原理
二极管双平衡混频实验电路原理图
２、晶体管混频器
３、模拟乘法器混频
模拟相乘器的输出频率包含有两个输入频率之差或 和，模拟相乘器加滤波器，滤波器滤除不需要的分 量， 取和频或者差频，即构成混频器．
集成模拟乘法器MC1496构成乘法器混频电路
五、参考实验波形
混频器输入输出点波形
混频器输入及选频放大输出波形
：本振频率
：高频载波频率
：中频载波频率 —下变频器 —上变频器
取差频，则中频频率降低： 取和频，则中频频率升高：
在 的 ， 变 频 后 依 然 在 载 波 两 边 。
( ) a 变 频 前
信 号 是 作 为 载 波 的 边 频 存
( ) b 变 频 后
混频器常用的非线性器件有二极管、三极管、场 效应管和乘法器。 二极管双平衡混频器工作频率极高，输出频谱较 纯净，噪声低，工作频带宽，动态范围大，缺点是高 频增益小于1。
二、实验内容
1、 2、
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。 测试混频器输出频谱与本振电压大小的关系。
三、实验原理
变频只改变载波频率，使之由高频变成中频，但是不改 变调制规律。包括调制方式、调制参数、调制程度等。
本振用于产生一个等幅的高频信号VL，并与输入信号 VS经混频器后所产生的差频信号经带通滤波器滤出。
实验三 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。
实验四 二极管开关混频器实验
高频电子线路实验报告（实验四）二极管开关混频器实验班级：xxx姓名：xxx学号：xxx实验四 二极管开关混频器实验一、 实验目的1.1进一步掌握变频原理及开关混频原理。
1.2掌握环形开关混频器组合频率的测试方法。
1.3了解环形开关混频器的优点。
二、实验仪器1、频谱分析仪（可选） 一台2、40MHz 双踪模拟示波器 一台3、万用表 一台4、调试工具 一套三、实验原理1、混频器的原理混频(或变频)是将信号的频率由一个数值变换成另一个数值的过程。
完成这种功能的电路叫混频器(或变频器)。
如广播收音机，中波波段信号载波的频率为535kHz~1.6MHz ，接收机中本地振荡的频率相应为1~2.065MHz ，在混频器中这两个信号的频率相减，输出信号的频率等于中频频率465kHz 。
图4.1混频器的原理方框图混频器的原理方框图如图4.1所示。
混频器电路是由信号相乘电路，本地振荡器和带通滤波器组成。
信号相乘电路的输入一个是外来的已调波u s ，另一个是由本地振荡器产生的等幅正弦波u 1。
u s 与u 1相乘，产生和、差频信号，再经过带通滤波器取出差频(或和频)信号u i 。
根据所选用的非线性元件不同，可以组成不同的混频器。
如二极管混频器、晶体管混频器、场效应混频器和集成模拟乘法器混频器等。
这些混频器各有其优缺点。
随着生产和科学技术的发展，人们逐渐认识到由二极管组成的平衡混频器和环形混频器较之晶体管混频器具有：动态范围大、噪声小；本地振荡无辐射、组合频率少等优点，因而目前被广泛采用。
混频器主要技术指标有：u sωs 相乘电路u mω1＋ωs 带通滤波器u iω1－ωs ＝ωiu 1ω1本地振荡器1.1混频增益K Pc所谓混频增益K Pc 是指混频器输出的中频信号功率P i 与输入信号功率P s 之比。
1.2 噪声系数N F混频器由于处于接收机电路的前端，对整机噪声性能的影响很大，所以减小混频器的噪声系数是至关重要的。
二极管双平衡混频器实验报告
二极管双平衡混频器实验报告一、实验目的本实验旨在通过搭建二极管双平衡混频器电路，了解其工作原理、性能参数及其应用领域。
二、实验原理1. 二极管双平衡混频器的基本原理二极管双平衡混频器是一种基于非线性元件（如二极管）的混频器，它的基本原理是将两个信号输入到电路中，通过非线性元件将两个信号混合在一起，并产生新的频率分量。
其中一个输入信号为本振信号，另一个为射频信号，输出为中频信号。
2. 二极管双平衡混频器的电路图及工作原理二极管双平衡混频器由四个二极管、两个变压器和若干电容等组成。
其中两个二极管构成反向并联的对称结构，另外两个构成正向并联的对称结构。
输入信号经过变压器耦合到正向并联结构中，在此处与本振信号相乘后通过反向并联结构进行滤波和放大，输出中间频率信号。
3. 二极管双平衡混频器的特点（1）具有较高的转换增益，可达10-15dB。
（2）具有较高的线性度和相位平衡度。
（3）适用于宽带、低噪声和高灵敏度的射频接收机。
三、实验器材示波器、信号源、直流电源、二极管、变压器、电容等。
四、实验步骤1. 按照电路图连接电路，并检查连接是否正确。
2. 打开示波器和信号源，调节信号源输出频率为10MHz，幅度为0dBm。
3. 调节本振信号发生器输出频率为10.5MHz，幅度为0dBm，并将其输入到电路中。
4. 调节示波器参数，观察中频信号波形并记录其频率和幅度。
5. 改变本振信号发生器输出频率并记录中频信号的变化情况。
五、实验结果与分析1. 实验结果在本次实验中，我们成功地搭建了二极管双平衡混频器电路，并通过调节本振信号发生器的输出频率和幅度观察到了中频信号的波形。
在本振信号发生器输出10.5MHz时，我们观察到了中频信号的频率为500kHz左右，幅度约为-10dBm。
2. 结果分析通过实验结果我们可以看出，二极管双平衡混频器电路具有较高的转换增益和较高的线性度，能够将输入信号混合产生中频信号。
在本实验中，我们成功地观察到了中频信号的波形，并记录了其频率和幅度。
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。
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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)
(b)
图3-2 双平衡混频器拆开成两个单平衡混频器在实际电路中，本振信号VL 远大于输入信号VS。
在VS 变化范围内，二极管的导通与否，完全取决于VL。
因而本振信号的极性，决定了哪一对二极管导通。
当VL 上端为正时，二极管D3 和D4 导通，D1 和D2 截止；当上端为负时，二极管D1 和D2 导通，D3 和D4 截止。
这样，将图3-1所示的双平衡混频器拆开成图3-2（a）和（b）所示的两个单平衡混频器。
图3-2（a）是VL上端为负、下端正期间工作；3-2（b）是VL上端为正、下端为负期间工作。
由图3-2（a）和（b）可以看出，VL单独作用在RL上所产生的ωL分量，相互抵消，故RL上无ωL分量。
由VS产生的分量在VL上正下负期间，经D3产生的分量和经D4产生的分量在RL上均是自下经上。
但在VL 下正上负期间，则在RL上均是自上经下。
即使在VL一个周期内，也是互相抵消的。
但是VL的大小变化控制二极管电流的大小，从而控制其等效电阻，因此VS在VL瞬时值不同情况下所产生的电流大小不
同，正是通过这一非线性特性产生相乘效应，出现差频与和频。
2、电路说明
模块电路如图3-3所示，这里使用的是二极管双平衡混频模块ADE-1，该模块内部电路如图3-5所示。
在图3-3中，本振信号VL由P3输入，射频信号VS由P1输入，它们都通过ADE-1中的变压器将单端输入变为平衡输入并进行阻抗变换，TP8为中频输出口，是不平衡输出。
图3-3 二极管双平衡混频
图3-5 ADE-1内部电路
在工作时，要求本振信号VL>VS。
使4只二级管按照其周期处于开
关工作状态，可以证明，在负载RL的两端的输出电压（可在TP8处测量）将会有本振信号的奇次谐波（含基波）与信号频率的组合分量，即pωL±ωS（p为奇数），通过带通滤波器可以取出所需频率分量ωL+ωS（或ωL—ωS -）。
由于4只二极管完全对称，所以分别处于两个对角上的本振电压VL和射频信号VS不会互相影响，有很好的隔离性；此外，这种混频器输出频谱较纯净，噪声低，工作频带宽，动态范围大，工作频率高，工作频带宽，动态范围大，缺点是高频增益小于1。
N1、C5、T1组成谐振放大器，用于选出我们需要的频率并进行放大，以弥补无源混频器的损耗。
五、实验步骤
1、熟悉实验板上各元件的位置及作用；
2、按下面框图所示，进行连线
3、将3 号板SW1 拨为晶体振荡器，即拨码开关S1 为“10”，S2 拨为“01”。
4、用示波器观察7 号板混频器输出点TP8 波形，观测7 号板混频输出TP2 处波形（调节7 号板中周T1 使输出最大），并读出频率计上的频率。
（如果使用数字示波器，可以使用FFT 功能观测TP8 的频谱）
5、调节本振信号幅度，重做步骤3~4。
六、实验数据
1、谐振信号的频率fs=4.5MHZ
A、本振信号的频率fL=6.2MHZ时，混频信号的和频为（fL+fS）=10.7MHZ，增益为-10.6dB
B、本振信号的频率fL=15.2MHZ时，混频信号的差频为（fL-fS）=10.7MHZ，增益为-10.6dB
2.调节本振信号强度，混频输出选频放大TP2处波形幅度随本振信号幅度的增大而增大，即混频输出波形幅度与本振信号幅度成正相关。
七、实验分析
通过本实验学到了解了二极管双平衡混频器频率变换的物理过程。
了解了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。
知道了集成模拟乘法器实现的平衡混频器频率变换的物理过程。
本次实验比较简单，但是实验原理有些比较难以理解。
........忽略此处.......。