混频器原理
混频器
( 2w L - w s )
例2: 设一非线性器件的静态伏安特性如图所示，其中斜率为a；
设本振电压的振幅ULm=E0。求当本振电压在下列四种情况下 的混频跨导gC。 （1）偏压为E0； （2）偏压为E0 /2； 解: (1) 偏压为 EQ =E0 ; 输入信号为 uS=USmcosωSt, 且ULm>>USm, 即满足线性时变条件。 静态 gm~u 特性如图 如图 E0 ＋uL
例1: 已知混频管特性: ic a 0 a 2 u a 3 u
2
3
( u 0)
式中: u U B U sm cos s t U Lm cos L t 求: 解:
且U B U Lm U sm
I L S
由已知:
和 I 2 L S 混频跨导
iC = iQ + gm × uim
iQ — — 静态工作点电流 gm — — 工作点处的静态跨导
DiC
= iQ + gm × Uim cos wi t
当Uim 较小时，在ui (t ) 变化范围 内， gm 近似为常数。 若设法使gm 随时间作周期性变化 g(wL) ，即为时变跨导 ， 当ui 为小信号，即可构成两个信号的相乘。
3 2 g m ( t ) 2a 2U B 3a 3U a 3U Lm 2 ( 6a 3U BU Lm 3 2 2a 2U Lm ) cos L t a 3U Lm cos 2 L t 2
得:
gm1 = 2a2ULm + 6a3UB ULm ( wL - ws )
∴ gC1= gm1 / 2= ULm a2 + 3UB ULm a3 同理得: gm2= (3/2 )a3ULm2 ∴ gC2= gm2 /2 = (3/4) ULm2 a3
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。
数字混频器原理
数字混频器原理
数字混频器是一种电子电路，用于在数字信号中改变特定频率信号的频率。
它与模拟混频器不同，它不需要使用任何模拟元件，如变压器或电容器。
数字混频器的实现基于数字信号处理技术。
它从两个输入信号中读取数据 - 一个是待混频信号，另一个是混频器本身的本地振荡器信号。
这两个信号在数字域中进行乘法运算，然后通过一个数字滤波器进行滤波，以过滤掉高频噪声。
最后，得到的输出信号是原始输入信号的和或差，因此，数字混频器的输出频率可以是原始输入频率的和或差。
数字混频器主要用于通信系统中的频率变换电路中，如频率转换器和调频/调幅解调器。
它可以被视为将信号从数字域转换为模拟域的过渡状态。
总的来说，数字混频器是一种高效的数字电路，通过数字信号处理技术，可以改变特定频率信号的频率。
它在通信系统中得到广泛应用，可以实现产生中频信号，频率转换以及调制等功能。
iq混频器工作原理
iq混频器工作原理IQ混频器是一种广泛应用于通信领域的电子器件，它在无线通信系统中起到了重要的作用。
本文将介绍IQ混频器的工作原理。
我们需要了解什么是IQ信号。
在通信系统中，信号可以用实部和虚部构成的复数形式表示，其中实部表示信号的幅度，虚部表示信号的相位。
IQ信号则是由两个正交的信号组成，一个信号表示为I （in-phase，同相分量），另一个信号表示为Q（quadrature，正交分量）。
这两个信号的相位差为90度，通过合理的组合可以得到不同的调制方式，如幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）等。
IQ混频器是一种能够将输入信号的频率转换为不同频率的器件。
其主要由两个部分组成：一个是混频器，用于将输入信号和本地振荡器的信号进行相乘；另一个是低通滤波器，用于滤除混频后产生的高频分量。
混频器的工作原理是基于非线性元件的特性。
当输入信号和本地振荡器的信号相乘时，会产生两个频率成分：一个是两个输入信号频率之和，另一个是两个输入信号频率之差。
低通滤波器的作用是将高频分量滤除，只保留频率之差的分量。
在IQ混频器中，输入信号通常由两个正交的信号组成，即I和Q信号。
本地振荡器的信号则是一个正弦波信号。
当I信号与本地振荡器信号相乘后，会得到一个频率为I信号频率的分量。
同理，Q信号与本地振荡器信号相乘后，会得到一个频率为Q信号频率的分量。
通过低通滤波器的处理，可以分别得到I和Q信号的频率分量，从而实现了频率转换。
IQ混频器在通信系统中的应用非常广泛。
一方面，它可以用于解调调制信号，从而恢复原始信号。
例如，在数字通信系统中，调制信号经过IQ混频器解调后，可以得到原始的数字信号。
另一方面，它也可以用于频率转换和频谱分析等应用。
通过改变本地振荡器的频率，可以将输入信号的频率转换到不同的频段，从而实现信号的传输和处理。
IQ混频器是一种重要的通信器件，通过将输入信号与本地振荡器信号相乘，并经过低通滤波器的处理，实现了频率转换和信号解调等功能。
混频器原理
设输入已调高频信号:
uc= Uc(t)cos ωct 本振电压:uL=ULcos ωLt LC回路的谐振频率ωI= ωL-ωc， 其带宽B≥2Ω，回路谐振阻抗 为RP,，变压比为n=N2／N1， 输出中频信号电压uI为:
cos t
cos ( L
c )t
1 2
g1U c
cos
t
cos I t
ICI cos t cos I t
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
注意如点果: 中频 fI fL fc ，则除 fL fc 的中频被选出外，还
有((21可))自减能身少fc选组这出合种qp其干干f它L扰扰的与的q1组外方f合I来法频干：率扰：无即关，q不pffcL能靠pqff提Lc 高ff前II 级电pfL路的qf选c 择性fI来抑制。
ωc
uo 乘法器
uL
ωL
Ωmax
带通滤波器
uI
2 Ωmax ωI=ωL-ωC
仿真2 仿真3
ωI=ωL-ωc 返回
5.5.2 混频器主要性能指标
(1)变频增益： 变频电压增益:
Au
输出中频电压振幅 输入高频电压振幅
UI Us
(2)噪声系数:
变频功率增益
:
GP
PI Pc
Pc Fn PI Pni
下变频混频器原理
下变频混频器原理
下变频混频器是接收机中的重要组件，它的原理是将接收到的射频信号与本地振荡器产生的本振信号相乘，然后通过低通滤波器获得变频后的信号。
这种混频方式可以将信号的载波频率降低或是直接去除载波频率得到基带信号。
具体来说，下变频混频器通过将接收到的射频信号与本振信号相乘，实现信号的频谱搬移，再经过低通滤波器的筛选，提取出所需频段的信号。
下变频混频器的应用广泛，电路简单，成本较低，因此在民用设备和军用设备中都有广泛应用。
混频器工作原理详解
混频器工作原理详解混频器是一种电子设备，主要用于将多个频率的信号混合在一起。
它在通信、雷达、广播、电视、无线电及音频等领域中广泛应用。
混频器的工作原理基于非线性元件的特性，其中最常见的非线性元件是二极管。
1.基本原理混频器的基本原理是利用非线性元件的非线性特性，将多个输入信号混合成一个信号。
混频器主要有两个输入端口（RF端口和LO端口）和一个输出端口。
其中RF端口输入射频信号，LO端口输入本地振荡信号（Local Oscillator），输出端口输出两个输入信号的混频信号。
2.输入信号的混合混频器的基本操作是将RF信号和LO信号相乘，得到两个频率分量的和频（Sum frequency）和差频（Difference frequency）信号。
混频器的核心部分是非线性元件，通常是二极管。
当RF信号输入混频器时，它与LO信号结合并通过非线性元件。
由于二极管的非线性特性，它会产生两个新的频率成分，一个是和频信号，频率为RF频率加上LO频率，另一个是差频信号，频率为RF频率减去LO频率。
这两个信号将通过输出端口输出。
3.阻止RF信号通过混频器还有一个重要的功能是阻止RF信号通过。
在通信系统中，LO信号的频率远高于RF信号，因此RF信号会通过LO端口到达射频接收器，引起干扰。
为了阻止RF信号通过LO端口，混频器采用了一个带通滤波器，用于选择只有和频和差频通过，而阻止RF信号通过。
4.选取合适的LO频率混频器的工作效果与LO信号的频率选择有关。
一般来说，LO频率应该选择为RF频率加上或减去一个中频（Intermediate Frequency），以使得差频信号与中频相等。
这样可以方便后续的信号处理和解调等操作。
5.非理想因素混频器在实际应用中会受到一些非理想因素的影响，包括本振泄露（LO Leakage）、直流偏置（DC Offset）、相位不匹配（Phase Mismatch）和幅度不平衡（Amplitude Imbalance）等。
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混频器原理
作者：本站来源： 发布时间：2008-8-13 18:16:39 减小字体增大字体
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=290 K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。
隔离度
混频器隔离度是指各频率端口间的相互隔离，包括本振与射频，本振与中频，及射频与中频之间的隔离。
隔离度定义为本振或射频信号泄漏到其它端口的功率与输入功率之比，单位dB。
本振功率
混频器的本振功率是指最佳工作状态时所需的本振功率。
原则上本振功率愈大，动态范围增大，线性度改善（1dB压缩点上升，三阶交调系数改善）。
端口驻波比
端口驻波直接影响混频器在系统中的使用，它是一个随功率、频率变化的参数。
中频剩余直流偏差电压
当混频器作鉴相器时，只有一个输入时，输出应为零。
但由于混频管配对不理想或巴伦不平衡等原因，将在中频输出一个直流电压，即中频剩余直流偏差电压。
这一剩余直流偏差电压将影响鉴相精度。
应用
频率变换：这是混频器的一个众所周知的用途。
常用的有双平衡混频器和三平衡混频器
三平衡混频器由于采用了两个二极管电桥。
三端口都有变压器，因此其本振、射频及中频带宽可达几个倍频程，且动态范围大，失真小，隔离度高。
但其制造成本高，工艺复杂，因而价格较高。
鉴相：理论上所有中频是直流耦合的混频器均可作为鉴相器使用。
将两个频率相同，幅度一致的射频信号加到混频器的本振和射频端口，中频端将输出随两信号相差而变的直流电压。
当两信号是正弦时，鉴相输出随相差变化为正弦，当两输入信号是方波时，鉴相输出则为三角波。
使用功率推荐在标准本振功率附近，输入功率太大，会增加直流偏差电压，太小则使输出电平太低。
可变衰减器/开关：此类混频器也要求中频直流耦合。
信号在混频器本振端口和射频端口间的传输损耗是有中频电流大小控制的。
当控制电流为零时，传输损耗即为本振到射频的隔离，当控制电流在20mA以上时，传输损耗即混频器的插入损耗。
这样，就可用正或负电流连续控制以形成约30dB变化范围的可变衰减器，且在整个变化范围内端口驻波变化很小。
同理，用方波控制就可形成开关。
相位调制器（BPSK）：此类混频器也要求中频直流耦合。
信号在混频器本振端口和射频端口间传输相位是由中频电流的极性控制的。
在中频端口交替地改变控制电流极性，输出射频信号的相位会随之在0°和180°两种状态下交替变化。
正交相移键控调制：QPSK是由两个BPSK、一个90度电桥和一个0度功分器构成。
I/Q调制/解调器调制与解调实为相互逆反的过程，在系统中是可逆。
这里主要介绍I/Q解调器，I/Q解调器由两个混频器、一个90度电桥和一个同相功分器构成。
镜像抑制混频器：抑制镜像频率的滤波器一般都是固定带宽的。
但当信号频率改变时，镜频频率也随之改变，可能移出滤波器的抑制频带。
在多信道接收系统或频率捷变系统中，这种滤波器将失去作用。
这时采用镜频抑制混频器，本振频率变化时，由于混频器电路内部相位配合关系，被抑制的镜频范围也将随之改变，使其仍能起到镜频抑制的作用。
由于电路不是完全理想特性，存在幅度不平衡和相位不平衡，可能使镜像抑制混频器的电性能发生恶化，下图为幅度不平衡和相位不平衡对电性能响加以说明。
单边带调制器：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。