二极管双平衡混频器(高频电子线路实验报告)
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。
高频电子线路实验报告
实验一 高频小信号放大器1.1 实验目的1、 掌握高频小信号谐振电压放大器的电路组成与基本工作原理。
2、 熟悉谐振回路的调谐方法及测试方法。
3、 掌握高频谐振放大器处于谐振时各项主要技术指标意义及测试技能。
1.2、实验容1.2.1 单调谐高频小信号放大器仿真1、根据电路中选频网络参数值，计算该电路的谐振频率ωp 。
MHz CLw p 936.2105801020011612=⨯⨯⨯==--2、通过仿真，观察示波器中的输入输出波形，计算电压增益A v0。
,708.356uV V I = ,544.1mV V O = 电压增益===357.0544.10I O v V V A 4.3253、利用软件中的波特图仪观察通频带，并计算矩形系数。
波特图如下：4、改变信号源的频率（信号源幅值不变），通过示波器或着万用表测量输出电压的有效值，计算出输出电压的振幅值，完成下列表，并汇出f~A v 相应的图，f(KHz)65 75 165 265 365 465 1065 1665 2265 2865 3465 4065U0 (mv) 0.9771.0641.3921.4831.5281.5481.4571.2821.0950.4790.840.747A V 2.7362.9743.8994.1544.284.3364.0813.5913.0671.3412.3522.092BW0.7=6.372MHz-33.401kHz5、在电路的输入端加入谐振频率的2、4、6次谐波，通过示波器观察图形，体会该电路的选频作用。
1.2.2 双调谐高频小信号放大器1、通过示波器观察输入输出波形，并计算出电压增益A v0。
,285.28mV V I =,160.5V V O =33.1820283.0160.50===I O v V V A 输入端波形：输出端波形1、利用软件中的波特图仪观察通频带，并计算矩形系数。
BW0.7=11.411MHz-6.695MHz BW0.1=9.578MHz-7.544MHz 矩形系数K=0.431实验二高频功率放大器2.1 实验目的1、掌握高频功率放大器的电路组成与基本工作原理。
二极管包络检波实验,实验二,高频电子线路实验报告,南京理工大学紫金学院
高频实验报告实验名称：二极管包络检波实验姓名：学号：班级：通信时间：2013.12南京理工大学紫金学院电光系一、 实验目的1.加深对二极管大信号包络检波工作原理的理解。
2.掌握用二极管大信号包络检波器实现普通调幅波（AM ）解调的方法。
了解滤波电容数值对AM 波解调影响。
3.了解电路参数对普通调幅波（AM ）解调影响。
图4-1是二极管大信号包络检波电路，图4-2表明了大信号检波的工作原理。
输入信号)(t u i 为正并超过C 和1R 上的)(0t u 时，二极管导通，信号通过二极管向C 充电，此时)(0t u 随充电电压上升而升高。
当)(t u i 下降且小于)(0t u 时，二极管反向截止，此时停止向C 充电并通过L R 放电，)(0t u 随放电而下降。
充电时，二极管的正向电阻D r 较小，充电较快，)(0t u 以接近)(t u i 上升的速率升高。
放电时，因电阻L R 比D r 大的多（通常Ω=k R L 10~5），放电慢，故)(0t u 的波动小，并保证基本上接近于)(t u i 的幅值。
如果)(t u i 是高频等幅波，则)(0t u 是大小为0U 的直流电压（忽略了少量的高频成分），这正是带有滤波电容的整流电路。
当输入信号)(t u i 的幅度增大或减少时，检波器输出电压)(0t u 也将随之近似成比例地升高或降低。
当输入信号为调幅波时，检波器输出电压)(0t u 就随着调幅波的包络线而变化，从而获得调制信号，完成检波作用，由于输出电压)(0t u 的大小与输入电压的峰值接近相等，故把这种检波器称为峰值包络检波器。
2.二极管大信号包络检波效率检波效率又称电压传输系数，用d η表示。
它是检波器的主要性能指标之一，用来描述检波器将高频调幅波转换为低频电压的能力。
d η定义为：cma mcm a m d U m U U m U ΩΩ==)()(调幅波包线变化的幅度检出的音频电压幅度η当检波器输入为高频等幅波时，输出平均电压0U ，则d η定义为cmcm d U UU U 00)()(==检波电压的幅值整出的直流电压η这两个定义是一致的，对于同一个检波器，它们的值是相同的。
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。
高频电子线路实验报告
高频电子线路实验报告起止日期：年至年第学期学生姓名班级学号成绩指导教师电气与信息工程学院实验一高频小信号调谐放大器(3课时)一、实验目的1．掌握小信号调谐放大器的基本工作原理。
2．谐振放大器电压增益、通频带、选择性的定义、测试及计算。
二、实验仪器、器材1．THCGP-1 型高频电子线路综合实验箱 1 台2．双踪示波器 DS-5042M 1台万用表 MF-47 型 1 块3．器材：单调谐小信号放大模块 1 块三、实验原理单调谐小信号谐振放大器是通信机接收端的前端电路，主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。
其实验单元电路如图 2-1 所示（模块②上）。
图 2-1 实验电路该电路由三极管 Q1 及其集电极选频回路 T1 组成。
它对输入的高频小信号进行放大，并具有一定的选频作用。
基极偏置电阻 W3、R22、R4 和射极电阻 R5 决定三极管的静态工作点。
可变电阻 W3 改变基极偏置电阻将改变三极管的静态工作点，从而可改变放大器的增益。
四、实验步骤（一）单调谐小信号放大器单元电路实验1．根据图 2-1 实验电路熟悉实验板电路，并在电路板上找出与原理图对应的各测试点。
2．按图 2-2 所示图连接好实验电路。
3．打开实验箱电源，按下信号源和频率计的电源开关，此时开关下方的工作指示灯点亮。
4．打开小信号调谐放大器的电源开关，并观察工作指示灯是否点亮。
5．调节信号源“RF 幅度”和“频率调节”旋钮，使输出端口“RF1”“RF2”输出。
频率为 10.5MHz 左右的高频信号。
将信号输入到 2 号板的 J4 口。
先用示波器在 TH1 处观察信号峰-峰值约为 50mV。
(先调频率再调幅度)图 2-2 测试连接图6．调节高频信号发生器的输出信号频率，使单调谐放大器谐振：操作方法：将示波器探头接在调谐放大器的输出端 TH2，调节示波器直至能观察到输出信号的波形，先调节 W3 使输出信号幅度最大，再调节高频信号发生器的输出信号频率使示波器上的信号幅度最大（先用 500KHz 档调节，再用 20 KHz 档调节，直到示波器上的信号幅度最大），此时放大器即被调谐到输入信号的频率点上。
高频电子线路实验报告
高频电子线路实验高频电子线路实验报告班级：09050841姓名：学号：09050841392011 年 12 月 18日实验一低电平振幅调制器(利用乘法器)一、实验目的1.掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑制载波双边带调幅的方法与过程，并研究已调波与二输入信号的关系。
2.掌握测量调幅系数的方法。
3.通过实验中波形的变换，学会分析实验现象。
二、预习要求1.预习幅度调制器有关知识。
2.认真阅读实验指导书，了解实验原理及内容，分析实验电路中用1496乘法器调制的工作原理，并分析计算各引出脚的直流电压。
3.分析全载波调幅及抑制载波调幅信号特点，并画出其频谱图。
三、实验仪器设备1.双踪示波器。
2.SP1461型高频信号发生器。
3.万用表。
4.TPE-GP4高频综合实验箱（实验区域：乘法器调幅电路）四、实验电路说明图幅度调制就是载波的振幅受调制信号的控制作周期性的变化。
变化的周期与调制信号周期相同。
即振幅变化与调制信号的振幅成正比。
通常称高频信号为载波5-1 1496芯片内部电路图信号，低频信号为调制信号，调幅器即为产生调幅信号的装置。
本实验采用集成模拟乘法器1496来构成调幅器，图5-1为1496芯片内部电路图，它是一个四象限模拟乘法器的基本电路，电路采用了两组差动对由V1-V4组成，以反极性方式相连接，而且两组差分对的恒流源又组成一对差分电路，即V5与V6，因此恒流源的控制电压可正可负，以此实现了四象限工作。
D、V7、V8为差动放大器V5、V6的恒流源。
进行调幅时，载波信号加在V1-V4的输入端，即引脚的⑧、⑩之间；调制信号加在差动放大器V5、V6的输入端，即引脚的①、④之间，②、③脚外接1KΩ电阻，以扩大调制信号动态范围，已调制信号取自双差动放大器的两集电极(即引出脚⑹、⑿之间)输出。
用1496集成电路构成的调幅器电路图如图5-2所示，图中R P5002用来调节引出脚①、④之间的平衡，R P5001用来调节⑧、⑩脚之间的平衡，三极管V5001为射极跟随器，以提高调幅器带负载的能力。
高频电子线路实验报告 实验四
L1
470uH
J4
C2
W1
0. 33 u
4. 7k
L4
C5
2. 2u H
68p
CC1
C9 100p
Q1
C8
R5
200p
1k
R6 15k
R7
C11
8. 2k
0. 01 u
Q1
R5 1k
(IN1)
R8 8. 2k
C10
Q2
C13
100p
R9
R10
0. 1u
10k
680
W3 5. 1k
TT2
图３ 变容二极管调频实验电路
1 2
f
c
Cc
Cc C jQ
2
Cm CQ
c os t
（5）
2
fc fm cos t
（6）
式中，fc 是未加调制信号时的载波频率，计算公式为： f c 2
1 LC Q
（7）
调频波的最大频偏： f m
1 2
f
c
Cc
Cc C jQ
2
UD
1
C jQ
m cos t
C jQ Cm cos t
（4）
式中，C jQ C j0
1
VQ UD
为未加调制信号时的结电容，C m
C jQ
m ，其中，m
U m VQ U D
为电容调制
度。 C j 随调制电压的变化情况如图 2 所示。
为未加调制信号时的总电容，所以，调频波的瞬时频率为
高频实验报告--实验五 模拟乘法混频
5．改变高频信号电压幅度，用示波器观测，记录输出中频电压 V i 的幅度 VSP-P(mV) ViP-P(mV) 波形图如下： 300 376 400 664 500 825
改变本振信号电压幅度，用示波器观测，记录输出中频电压 V i 的幅值 VLP-P(mV) ViP-P(mV) 波形图如下： 200 464 300 472 400 488 500 504 600 520
图 5-1
相乘混频方框图
图 5-2 混频前后的频谱图 图 5-1 所示为相乘混频器的方框图。设滤波器滤除和频，则输出差频信号。 图 5-2 为信号经混频前后的频谱图。我们设信号是：载波频率为 f S 的普通调幅 波。本机振荡频率为 f L 。 设输入信号为 vS VS cosS t ，本机振荡信号为 vL VL cosLt 由相乘混频的框图可得输出电压
3．将频率 f S 4.19MHz （幅度 VSp-p=300mV 左右）的高频信号（由 3 号板提 供）从相乘混频器的输入端 J7 输入，用示波器观察 J9 处中频信号波形的变化。 4．用示波器观察 TH8 和 TH9 处波形。 5．改变高频信号电压幅度，用示波器观测，记录输出中频电压 V i 的幅度， 并填入下表。 VSP-P(mV) ViP-P(mV) 改变本振信号电压幅度，用示波器观测，记录输出中频电压 V i 的幅值， 并填入下表。 VLP-P(mV) ViP-P(mV) 7．用频率计测量混频前后波形的频率。 8．镜象干涉频率的观测（需外接信号源代替③号板） 缓慢将高频信号发生器的输出频率从 4.2MHz 调至 13.2MHz， 用示波器的双路 观测载波－中频波形变化，并验证下列关系： f 镜象- f 载波=2 f 中频 9.混频的综合观察（需外接信号源代替③号板） 令外接信号源输出一个由 1K 音频信号调制的载波频率为 4.2MHz 的调幅波， 作为本实验的射频输入，本振信号不变，用示波器对比观察 J9 处的调制信号波 形。 200 300 400 500 600 200 300 400
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高频电子线路实验报告 二极管双平衡混频器
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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
1、二极管双平衡混频原理
图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1。
高频电子线路实验报告 二极管双平衡混频器
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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
nTTTSSVvnVvVvIeIiTVv)(1)(21[)1(
2
！！
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ωL及ωS的
抑制作用。
（a）
高频电子线路实验报告 二极管双平衡混频器
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VsRsRLVL
T2D3D4RoCLL1L2/2L3L4VoT1
（b）
图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1所示的双平衡混频器拆开成图2（a）和（b）所示的两个单平衡混频器。图2（a）
是VL上端为负、下端正期间工作；图2（b）是VL上端为正、下端为负期间工作。
由图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4所示。在图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。
高频电子线路实验报告 二极管双平衡混频器
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图3 二极管双平衡混频电路
图4 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V
L
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
高频电子线路实验报告 二极管双平衡混频器
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2、 按下面框图所示，进行连线
信号源
(1号板)
示波器
P3P2本振输入RF OUT1正弦波振荡器（3号板）P1射频输入频率计P2P3双平衡混频单元（7号板）滤波器双平衡混频器TP8混频器输出选频放大取和频输出TP2
IF输出
输出
图5 双平衡混频连线框图
源端口 目的端口 连线说明
1号板：RF OUT1
（幅度最大 f=6.2M）
7号板：P3 本振信号输入
3号板：P1 7号板：P1 射频信号输入
7号板：P2 6号板：P3 混频后信号输出
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、 实验结果
1、实验结果见附表1
2、计算MIX混频增益