非线性微波电路与系统第六章

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1、非线性电路与系统电子工程学院徐锐敏（教授）地点：清水河校区科研楼C309电话：61830173电邮：rmxu@uestc.edu.cn微波变频器6.1变频器变频器分上变频器（up-converter）和下变频器或混频器（down-converterormixer）−由固态器件的非线性特性，通过本振（LO），将中频（IF）信号上变频到射频（RF）的电路（部件），或将射频（RF）信号下变频到中频（IF）的电路（部件），主要用于发射机或超外差接收系统。是典型的非线性电路，非线性元件可用二极管和三极管器件构成。一般情况下，上/下变频器可以互换使用。RFLOIFRFL

2、OIF上变频器下变频器又叫混频器输出：输出：微波变频器非线性微波电路与系统上变频器的主要技术指标工作频率和频带宽度变频效率变频损耗端口隔离度端口驻波系数本振功率电平本振载漏功率和边带抑制度ICP3P1dB非线性微波电路与系统6.1上下变频器混频器的主要技术指标工作频率和频带宽度噪声系数变频损耗端口隔离度端口驻波系数本振功率电平P1dBICP3镜频抑制度非线性电路与系统6.1上下变频器二极管混频器...3ωIF频率ω幅度0ωIFωLOωRF2ωRF－ωLO2ωLO－ωRF3ωRF－2ωLO3ωLO－2ωRF......ωLO+ωRF2ωLO2ωRF…V2ωIF

3、…混频器频谱分析LPFoutAMPout6.2混频器RFIFLOMixerLPFAmp非线性微波电路与系统混频器分为：单端混频器−结构简单，成本低，性能差，一个非线性器件；单平衡混频器−结构较简单，端口有一定隔离度，对本振调幅噪声有25%的抑制，两个非线性器件；双平衡混频器−结构较复杂，端口隔离度可达20dB以上，对本振调幅噪声有50%的抑制，四个非线性器件；三平衡混频器−结构复杂，端口隔离度可达40dB以上，对本振调幅噪声有75%的抑制，八个非线性器件；镜频抑制混频器−由两只普通混频器、等幅同相（RF）和等幅正交（LO）构成，具有镜频回收能力，也可作单边带

4、调制器或I/Q调制/解调器。谐波混频器。本振的N次谐波与射频信号进行混频。6.2混频器非线性微波电路与系统从电路结构上，分为单管式混频、双管平衡式混频和多管式混频。单管混频器只采用一只二极管，结构简单、成本低，但噪声高、抑制干扰能力差，在要求不高时采用，它是理论分析的基础。平衡式混频器借助平衡电桥可使本振的噪声抵消，因而噪声的性能得到改善，电桥又使信号与本振之间达到良好隔离，因而平衡混频器是最普遍采用的形式。另外还有（多）双衡混频器、谐波混频器、镜频抑制混频器等等，可根据特殊要求而设计。6.2混频器非线性微波电路与系统6.2混频器（单端混频器）双工器低通滤波

5、器RFLOIF双工器低通滤波器RFLO双工器低通滤波器RFLOIFIF特点：简单，基础和廉价，但性能差。非线性微波电路与系统3dB90°电桥RFLOIF6.2混频器（平衡混频器）特点：由于采用了平衡电路，各端口隔离度大为提高，本振的相位噪声可在两管电流中抵消，同时也对消了部分组合分量，因此改善了混频纯度和变频损耗，能够抑制本振的调幅噪声25%。非线性微波电路与系统RFLOIF特点：1、多倍频程工作带宽。2、混合组合分量小。3、隔离度好。4、动态范围大。5、能够抑制本振的调幅噪声50%。6.2混频器（双平衡混频器）微波巴伦微波巴伦非线性微波电路与系统特点：1、

6、工作带宽更宽，10倍频程以上；2、混合组合分量更小，可达40dBc以上；3、隔离度更好，可达40dB以上；4、动态范围大，输出P1dB可达10dBm以上；5、能够抑制本振的调幅噪声75%。6、但需更大的本振功率电平。6.2混频器（三平衡混频器又叫双-双混频器）RFLOIF中频90°电桥微波巴伦微波巴伦非线性微波电路与系统3dB90°电桥3dB90°电桥3dB90°电桥功分器3dB90°电桥（中频）RFLOIF6.2混频器（镜像抑制混频器）特点：中频3dB90°电桥两个输出自动固定高本振和低本振混频的中频信号，由此可对镜频进行分离和抑制。推广：如果用作上变频器

7、，可作单边带（SSB）调制器；如果不用中频电桥，可用作I/Q调制/解调器。什么镜像频率？有什么危害？非线性微波电路与系统6.2混频器（谐波混频器）特点：由非线性特性，先将本振信号频率倍频后，再和射频信号频率混频输出中频。可降低微波高端以上本振频率信号源的制作难度，降低成本。但所需本振功率较大、变频损耗较差，输出中频信号的组合分量较多，且本振频率与中频频率较近，注意低通滤波器和本振端口的设计。RFLOIF中频输出：注意：匹配在fLO上非线性微波电路与系统器件选择肖特基势垒二极管混频器（无源）场效应类晶体管混频器（有源）双栅场效应管混频器（有源）6.2混频器非线

8、性微波电路与系统二极管混频器：结构简单、工作频带宽、