射频微波电路导论课件（西电版）第章（ppt_精品）

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1、第十一章其他常用微波电路隔离器与环形器在微波系统中，常把隔离器接在信号发生器与负载之间，以改善源与负载的匹配。这样可以使得来自负载的反射功率不能返回发生器输入端，避免负载阻抗改变而引起源的输出功率和频率的改变隔离器和环形器是在微波结构中放入铁氧体材料，外加恒定磁场，在这个区域构成各向异性介质，电磁波在这种媒体中三个方向的传输常数是不同的，从而实现单向传输隔离器原理结构1谐振式隔离器利用铁磁谐振效应（吸收右旋园极化波，衰减右旋极化波，左旋波损耗很小）优点：功率容量大缺点：需要较大的偏置磁场E平面全高片H平面片随片位置变化前向和反向传输衰减常数

2、2场位移式隔离器在铁氧体一侧x=c+t处可使前向波电场完全消失掉，而在同一位置上反向电场可以变得很大。在此处放置一薄电阻片，前向波基本上不受影响，而反向波受到衰减，从而实现隔离3法拉第旋转式隔离器输入输出波导1和6横截面互成45°，吸收片7和8也互成45°，并且吸收片7与输入波导的电场方向垂直，吸收片8与输出波导6的电场方向垂直。利用法拉第旋转使电场极化方向旋转45°实现正向衰减较小，反向衰减较大，从而实现隔离功能环形器环形器是一个多端口器件，电磁波的传输只能沿单方向环行传输。上图传输方向是1－2－3，而反向是隔离的。波导结果的环形器微带结

3、构的环形器微带型环形器实物图环形器的几种典型应用混频器与检波器混频器在微波电路里面的作用是实现频率的变化，与本振信号结合可以把射频信号下变频为中频信号进行处理，也可以把中频信号上边频为射频信号发射出去混频器的主要指标1变频损耗描述变频后输出信号的幅度变化，二极管混频器变频损耗典型值7dB左右2噪声系数描述经过混频器后信号质量变坏的程度，主要决定于变频损耗的大小，且与本振功率有最佳值3线性特性1dB压缩点、动态范围4本振功率指标受本振功率控制，典型的本振功率有7dBm、10dBm、17dBm5端口隔离三个端口LO、RF、IF频率不同，互相隔离

4、指标越高越好，一般要求大于20dB6端口VSWR混频器原理理想的混频器是一个开关或乘法器通常，RF的功率比LO的功率小得多，不考虑调制信号的影响，乘法器输出频率为ƒd＝nƒp＋ƒs差频：ƒIF＝ƒp－ƒs谐波混频：ƒIF＝nƒp－ƒs和频：ƒIF＝ƒp＋ƒs混频器实现频谱搬移混频器按开关器件的数量和连接方式分类混频器中LO控制的开关特性可以由肖特基二极管或者FET实现。肖特基二极管在LO的正半周低阻，负半周高阻近似为开关；对于FET，改变栅源电压的极性，漏源之间的电阻可以从几欧姆到几千欧姆变化实现开关特性分类1单端混频器2单平衡混频器3双平

5、衡混频器1单端混频器单端混频器等效电路设RF输入电压是为ωRF的余弦波设LO输入电压是为ωLO的余弦波对于二极管，采用小信号近似式得出总得二极管电流为其中第一项为DC偏置电流，用隔直电容与IF断开，第二项式RF和LO输入信号的复制，可用低通滤波器虑除，余下的第三项用恒等式可改写为从所得结果包括了几个新的信号分量，只有一项式所需要的IF信号，直流项直接用隔直电容阻断，而，和项可以用低通滤波器阻断，剩下的IF输出电流为一个实际的微带实现的12GHz单端混频器定向环滤波器苛刻的选择在ωL频率上，提供一些LO和RF的隔离，并且降低来自LO源的调幅噪

6、声对整个混频器噪声系数的影响低通和频率滤波器同时阻止ω∑信号向RF输入端传输并且将其反射会二极管再利用电路还包括二极管直流元件的电流回路，IF旁路网络，独立的RF和LO频率的λ/4调节短截线，相加滤波器，用于IF输出的几种元件低通滤波器单端混频器缺点：需要特殊滤波器，防止LO功率从RF端口出去，更有可能从天线辐射出去如果定向耦合器或定向环路滤波器用来产生LO信号，那么噪声系数和转换损耗将会恶化如果和LO信号有关的调幅噪声的带宽与RF带宽重叠，混频器的噪声系数也会变坏解决办法就是采用两个单端混频器组合成一个90°或180°的混合平衡结构2单平

7、衡混频器平衡混频器采用两只混频管，使信号和本振都以等分的功率及一定的相位关系加到两只性能一致的二极管上进行混频按相位分配关系有180°单平衡混频器和90°单平衡混频器两种180°单平衡混频器“经典”的6λ/4波长跑鼠耦合器（180°）90°单平衡混频器采用3dB变阻定向耦合器单平衡混频器主要优点：单平衡混频器的输入匹配和RF－LO的隔离度得到改善充分利用信号及本振功率，并使两管混频电流的中频成分叠加，因此可增大信号动态范围抵消了本振引入的噪声，改善实际混频器的噪声系数抑制部分由谐波混频产生的组合频率成分，减少干扰和失真的可能性单端和单平衡混

8、频器的主要问题：LO到RF的隔离度常常不够需要大的LO功率对LO的调幅噪声敏感带宽窄上述问题都可以通过用180或90混合接头（巴伦）将两个单平衡混频器联在一起得到解决双平衡混频器