双平衡二极管混频器的分析与设计【文献综述】
双平衡二极管混频器的设计
双平衡二极管混频器的设计应用ADS软件设计双平衡二极管混频器，采用微带线对端口进行匹配。
并用谐波方法对设计电路进行了谐波分析。
最后给出了设计电路的性能参数。
标签：混频器；射频电路；ADS；二极管1 引言随着第三代移动通信技术的发展成熟以及蓝牙技术的日益普及，全球众多相关公司和研究部门都投入了相当多的人力和物力资源来研究无线通信技术。
混频器就是无线通信中相当重要部分之一。
已经广泛应用在手机，卫星通信，基站，雷达，导弹制导系统，军事通信系统，数字无线通信系统。
混频器对电子系统的性能，尺寸，重量和成本有着决定性的影响。
发展小型化，高性能的混频器有相当重要的实际意义。
［1-2］2 应用ADS设计混频器2.1 主要技术指标本振功率0dBm，射频功率-20dBm；隔离度：本振和射频端口隔离度-25dB 以下，本振和中频输出端口隔离度-25dB以下；变频损耗7dB左右；端口反射系数：射频端口在1.95GHz处反射系数-20dB以下，本振端口在2.15GHz处反射系数-25dB以下。
2.2 电路设计及各端口性能参数建立双平衡二极管混频器电路原理图，三个端口采用微带线为之匹配。
并按照电路设计参数为端口电源设定参数，如图2-1所示。
启用ADS的仿真功能，得到三个断口反射系数曲线和端口隔离度如图所示。
图2-1 双平衡二极管混频器原理图由图2-2可知，S（1,1）在频率为1.95GHz时，满足反射小的要求，同样，由图2-3，本振频率在2.15GHz时，其端口反射小于-20dB，满足设计要求，而中频输出等于射频减去本振，为200MHz，从图2-4可知，中频输出端口在频率为200MHz时的端口反射也很小。
S（3,1）表示1端口向3端口的传输系数，从图2-5可以看出，传输是满足要求的。
另外，1端口和2端口，以及2端口和3端口之间的隔离度也是需要考虑的因素。
同样，可以从仿真结果中得出三个端口之间的隔离度。
如图2-6所示。
由图可见，S(2,3)，S(1,2)在1~3GHz范围内都是很小的，表明端口之间的隔离度好，少有信号之间的泄漏。
二极管混频器
RL
RL
+ vi/2 + vi/2 -
Tr2 i
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二
极
二极管平衡混频器生成的新频率成分
管
混
频
D1
器
rd + vi/2 + vi/2 -
一、二极管平衡混频器
+
i1 RL vs/2 信号电压 vs=Vsmcosωst 本振电压 v0=V0mcosω0t + + v 由结果知，二极管混 0 vs/2 i2 RL S(t)=(1/2)+(2/π)cosω0t 频器亦能生成差频，再 - (2/3π)cos3ω0t D 2 rd 通过滤波电路可将其取 +(2/5π)cos5ω0t+…… 出。 等效电路 i1和i2经变压器Tr2相互感应后 输出的总电流i为 1 1 S(t)V cosω t = ——— i=i1-i2 = ———vsS(t) sm s rd+RL rd+RL (1/2)+(2/π)cosω0t-(2/3π)cos3ω0t+(2/5π)cos5ω0t+… Vsmcosωst i= —————————————————————— · rd+RL 把上式中的cosωst与cosω0t、cos3ω0t、cos5ω0t…各项相乘后再 展开整理，可得出总电流中生成了新的频率分量，分别为 ωs，ω0ωs，3ω0 ωs ，5ω0 ωs，…… 本页完 继续
二
极
vo<0时D1D3截止， D2D4导通分析
管
混
频
D1
器
T
二、二极管环形混频器
Tr1 r2 二极管环形混频器就是在 - + + + 二极管平衡混频器的基础上 - D2 vs + 增加了两个反向连接的二极 D4 管。在分析过程中可以利用 + 二极管平衡混频器的结论。 + D 3 二极管环形混频器与二极 + - v + 管平衡混频器的区别为： 0 环形混频器电原理图 v0>0时，D1、 D3 导通， D2、 D4截止； 在二极管平衡混频器的输出信 v0<0时，D1、 D3 截止， D2、 号中，仍包含有 ωs 这个频率， ωs D4导通。 与 (ω0-ωs) 比较接近，容易对 (ω0区别：即在本振电压v0的 ωs)产生干扰，为了消除ωs，可使 正、负半周中，都有二极管 用二极管环形混频器。 导通，都产生电流。 本页完 继续
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。
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。
课程设计二极管双平衡混频器说明书
摘要在这次设计中，我主要负责二极管双平衡混频器，单失谐回路斜率鉴频器和低频功率放大器的设计。
要求完成各单元电路设计及仿真，利用Multisim开发软件完成整机电路设计；通过实际电路方案的分析比较，参数计算，元件选取，仿真测试等意见反馈环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法；了解与课程有关的电子电路以及元器件工程技术规范，能按课程设计任务书的技术要求，编写设计说明，能正确反映设计和实验成果，能正确绘制电路图；掌握常用仪表的正确使用方法，学会简单电路的实验调试和整机指标测试方法。
通过这次课程设计，是学生加强对通信电子线路的理解，掌握文献资料检索，设计方案论证比较，以及设计参数计算等能力环节。
进一步提高分析解决实际问题的能力，提高解决通信电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化。
关键词：通信调频仿真 Multisim目录摘要 (I)目录...................................................................... I I一、前言 (1)二、设计指标 (2)2.1 工作频率范围 (2)2.2 灵敏度 (2)2.3 选择性 (2)2.4 频率特性 (2)2.5 输出功率 (2)三、系统总述 (2)四、单元电路设计与仿真 (4)4.1 二极管双平衡混频器 (4)4.2单失谐回路斜率鉴频器 (5)4.3低频功率放大器 (6)4.4高频谐振放大器电路 (8)4.5 中频谐振放大器电路 (9)4.6本机振荡器 (10)五、整机电路设计图 (11)六、高频实验平台整机联调设计指标 (12)6.1、分级安装与调试 (12)6.2、整机联调时常见的故障分析 (12)6.3、调频接收机实验步骤 (13)七、设计总结 (14)八、参考文献 (15)一、前言近些年信息通信领域中，发展最快和应用最广的就是无线通信技术。
无线通信的终极目标是实现任何人在任何时间，任何地点接收和发送任何信息。
应用于信道产品中混频器的简单分析
Technology Analysis技术分析DCW77数字通信世界2020.050 引言随着通信系统的发展，混频器广泛的应用于各种通信设备中，如超外差接收机，就是利用混频将接收到的高频信号变成一个固定的中频信号，再进行放大，从而使接收机的灵敏度和选择性大大提高。
此外，在发射机里也要利用混频器来改变载频，混频是个典型的频谱搬移过程，这个过程在实际生产中通过非线性器件来实现。
常用的混频器有晶体管混频器和场效应管混频器，在实际生产中用得最多的是晶体管双平衡混频器。
1 双平衡混频器（DBM）分析图1为双平衡混频器的原理图，该混频器采用了四个特性相同的混频二极管接成环形。
本振和信号通过变压器耦合，将不平衡的输入变换为平衡的输出，再加到二极管桥路的两对角上。
中频从本振或信号输入变压器的中心点引出。
图1 双平衡混频器原理图由本振偶次谐波差拍产生的电流在中频负载上互相抵消，而由本振奇次谐波差拍产生的电流在中频负载上互相叠加。
由本振奇次谐波差拍产生的电流出现在中频端，而由本振偶次谐波差拍产生的电流出现在信号输入端。
这是双平衡混频器的重要特点。
2 混频器重要指标2.1 变频损耗混频器的变频损耗是其最基本的一个指标，对接收机而言，混频器变频损耗直接影响到接收机的接收灵敏度，变频损耗增大了，变频后的中频信号变小，噪声电平抬高，使输出信噪比降低，接收灵敏度降低。
对发射机而言，混频器变频损耗也直接影响发射的功率，从而影响电台通信距离。
影响混频器变频损耗有几个，通常使用的混频器一般带宽都很宽，其变频损耗在很宽的频带内会有一些波动，因此，在器件选型的时候要尽量选择合适的混频器，使用其变频损耗波动小的频段。
另外，如果本振驱动不够的话，变频损耗也会增加，生产中信道产品上常用的混频器都是+7dBm 本振驱动（现有的混频器本振驱动有：+7dBm ，+10dBm ，+13dBm ，+17dBm ，+23dBm ，+27dBm ），该类混频器在本振输入0dBm 以上情况下都能够正常工作，变频损耗几乎也不会受影响。
GaAs单片二极管双平衡混频器
GaAs单片二极管双平衡混频器陈坤;彭龙新;李建平【摘要】采用0.25μm的GaAs工艺制作了一款单片二极管双平衡混频器.基于环形二极管双平衡混频器的基本工作原理,提出了LO巴伦与RF巴伦的区别所在,并以Marchand巴伦为LO巴伦,以trjformer巴伦作为RF巴伦.在优化了局部电路后,再与环形二极管组成整体电路,并对整体电路进行了优化.最后对版图进行EM仿真,并稍作调整以改善EM仿真结果.当本振功率在13dBm时,实测得转换损耗在低本振和高本振下约为11.5dB和10.5dB,LO端口到IF端口和RF端口隔离度分别为30dB和35dB,LO端1∶7和RF端口驻波分别小于2和3.5,实测结果与仿真结果基本一致.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2010(010)009【总页数】3页(P31-33)【关键词】双平衡混频器;环形二极管;巴伦;微波单片集成电路;转换损耗【作者】陈坤;彭龙新;李建平【作者单位】南京电子器件研究所,南京,210016;单片集成电路与模块国家重点实验室,南京,210016;南京电子器件研究所,南京,210016;南京电子器件研究所,南京,210016【正文语种】中文【中图分类】TN773.2双平衡混频器理论上能够有效地抑制寄生混频产物，各端口之间也有很好的隔离，是混频器设计的优选结构[3，5，6]。
其中，二极管环形双平衡混频器的结构相对简单，易于实现，关键在于设计具有良好性能的巴伦。
在混频器设计中，一般认为本振（LO）信号幅度远大于射频（RF）信号幅度，二极管的导通与截止完全取决于LO信号。
所以，从时域角度考虑，LO巴伦处于支配地位，可以使用一般形式的Marchand巴伦[1，2]实现；RF巴伦则处于被支配地位，RF巴伦可由triformer巴伦[4]实现。
由于二极管阻抗的非线性，不一定匹配于参考阻抗Z0，故仍需要对整体电路加以优化和调整。
以优化后的参数绘制版图，并对版图进行EM仿真，最后采用0.25 μm的GaAs工艺制作了电路。
二极管混频器
二极管混频器混频器是一种用于将两个或多个不同频率的信号混合在一起的电子器件。
二极管混频器则是一种常见的混频器类型，它采用二极管作为主要的工作元件。
一、引言二极管混频器是无线电和通信系统中重要的组成部分，在无线电频率转换和频率合成中具有广泛的应用。
本文将介绍二极管混频器的基本原理、工作方式以及应用。
二、二极管混频器的基本原理二极管混频器利用了二极管的非线性特性，充分利用了二极管导通和截止之间的阈值电压差，实现了混频的效果。
具体而言，当将两个不同频率的输入信号施加到二极管的两个端口时，通过非线性的二极管特性，将产生包含了输入信号的和频和差频信号。
三、二极管混频器的工作方式二极管混频器的工作方式主要有以下几种：1. 平衡混频器平衡混频器由两个二极管和一个中心高频变压器构成。
其工作原理是将射频信号和本地振荡器信号施加到两个二极管的一个电极上，另一个电极通过中心高频变压器连接到负载。
通过合理地选取本地振荡器的频率，可以实现将射频信号的频率转换到中频。
2. 双平衡混频器双平衡混频器是一种更加复杂的混频器结构，它由两个平衡混频器串联而成。
通过两阶混频，可以有效地抑制输入信号频率和其倍频的干扰，提高混频器的性能。
3. 单端混频器单端混频器是最简单的混频器结构，由一个二极管和一个本地振荡器组成。
其工作原理是将射频信号和本地振荡器信号同时施加到二极管的电极上，通过非线性特性产生和频和差频信号。
四、二极管混频器的应用二极管混频器在无线电和通信系统中具有广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：1. 无线电接收机二极管混频器被广泛用于无线电接收机中，用于将接收到的射频信号转换到中频，方便后续信号处理。
2. 频率合成器频率合成器是一种用于生成特定频率信号的电子器件，二极管混频器在频率合成器中扮演了重要角色，用于合成所需的目标频率信号。
3. 通信系统在通信系统中，二极管混频器常用于频率转换、调制解调、频谱分析等环节，起到信号处理和改变信号频率的作用。
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文献综述
电子信息工程
双平衡二极管混频器的分析与设计
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。
双平衡混
频器在相位检测技术也有应用。
因此，该混频器已经发展成为一个专门的技术进行开发。
混频器是在第二次世界大战中，伴随着雷达接收机而产生的。
在战争中为了增加雷达的作用距离，人们试图从三个途径进行分析研究。
首先，增加传输功率。
增加传输功率可以增加雷达范围，但随着发射功率的逐渐增加，不仅成本高昂，而且超大功率会造成空间的电磁污染，影响人体健康。
第二，增加天线的面积。
由于天线尺寸的增加，增强了弱信号接收能力，从而提高了系统的接收灵敏度，使雷达的距离增加。
但是，天线的面积，加工和伺服系统增加将使系统设备复杂，制造困难，且要付出高昂的成本。
第三，降低混频器的接收器噪声系数，以提高雷达的范围。
采用低噪声接收机可提高灵敏度，因此，尽量减少内部的接收器的噪声。
因此，这种方法既经济又有效的方式。
混频器的应用:理论上所有中频是直流耦合的混频器可以作为一个相位检测器使用。
两个相同的频率，射频信号，在相同的程度混频器LO和RF端口，客户端将进入双通道IF混频器和两个信号之间的直流电压变化与差异。
当两个正弦信号之间的正弦输出，当两个输入信号是方波，三角波，相比较，输出相位变化的差异性。
建议在靠近LO功率标准的使用，输入功率过大，会增加直流偏置电压，输出电平过低。
镜像抑制混频器:抑制过滤图像的频率通常是一个固定的带宽。
但是，当信号频率的变化，镜频混频器频率也变了，可能带出抑制滤波器。
在多通道频率捷变接收系统或系统，该过滤器将是徒劳的。
当使用镜像抑制混频器，本振频率，由于内部相之间的频率范围内抑制镜头将改变，以便它仍然可以发挥作用的镜像抑制混频器电路的关系。
该电路的特点是不完全令人满意，有幅度不平衡和相位不平衡，可能会导致电动搅拌机的形象，恶化抑制性能，降低图为幅度不平衡的声音来说明这一点的电性能和相不平衡。
单边带调制器:在多通道传输系统，由于基带频率非常低，如果普通的移动调音台频谱，信道带宽将有两个边带，从而影响了变频混频器频谱资源的使用。
单边带调制器，然后就可以用来抑制不需要的边带，两个混频器，一个90
度的功率分配器，一分相器的基本结构。
基带信号分解成两个正交正交两路信号的混合振荡器，使用相位偏移技术来抑制不需要的边带，因为新的高性能混频器混频器自身的孤立和被削减。
新型高新能混频器:在无线通信，通信质量通信产品主要由通信系统的设计和实施方法的优点，和混频器是无线通信系统，每个无线通信系统是在一个以上的混音器设备使用时，性能的核心模块罚款的直接影响系统的性能。
在接收端，混频器的作用是容易对付的射频信号变成低频信号转化;在发射机中频到射频信号，然后输出信号的天线。
因此，整个通信系统的性能起到至关重要的龙头作用。
二极管双平衡混频器是一个无源混频器，尽管亏损，但噪音和杂波混频器的输出比晶体管少，具有结构简单，高隔离，低频率的优势组合的下一个，理论上，当偶次谐波振荡器和射频频率的增加完全抑制，随着ADS设计二极管双平衡混频器。
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(如米波段级微波接收机)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。
参考文献
［1］曾兴雯．高频电子线路[M]．高等教育出版社，2004.
［2］冯新宇．ADS2009射频电路设计与仿真[M]．电子工业出版社，2010.
［3］刘长军．射频通信电路设计[M]．科学出版社，2005.
［4］薛正辉．微波固态电路[M]．北京理工大学出版社，2006.
［5］黄玉兰．ADS射频电路设计基础与典型应用[M]．人民邮电出版社，2010.
［6］唐朝京．数字微波通信技术[M].国防工业出版社，2002.
［7］赵春晖．微波技术[M]．高等教育出版社，2007.
［8］沙湘月．电磁场理论与微波技术[M]．南京大学出版社．2004.
［9］郭梯云．数字移动通信[M]．北京：人民邮电出版社，2001.
［10］樊昌信，张甫翊，徐炳祥，等. 通信原理(第五版)[M]．北京：国防工业出版社，2001.
［11］[美国]A.麦罗拉．蜂窝移动通信工程设计[M]．北京：人民邮电出版社，1997．
［12］何希才．数字移动通信技术及应用[M]．北京：机械工业出版社，2003.
［13］[美国]William C.Y.Lee．移动通信工程理论和应用（第二版）．北京：人民邮电出版社，2002．
［14］啜钢．移动通信原理与应用[M]．北京：北京邮电大学出版社，2002．
［15］吴伟陵．移动通信中的关键技术[M]．北京：北京邮电大学出版社，2000．
［16］王欣．基于VHF的数据通信系统的研究与实现[L]
http://172.16.99.198/kns50/classical/singledbindex.aspx?ID=2 2006-06-12 ［17］Li Liu, Jianzhong Zhou, Xueli An, Yinghai Li. Improved Fuzzy Clustering Method Based on Entropy Coefficient and Its Application[J]. Lecture Notes in Computer Science, 2008(5264):11-20
［18］Youngoo Yang. New predistortion linearizer using low-frequency
even-order intermodulation components[J]. IEEE Trans. Microwave Theory
Tech.50(2): 446-452。