混频电路设计3

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1、通信电賂实验报告谐振功率放大器设计及仿真姓名：陈强华学号：14085114班级：14083414专业:通信工程实验三混频器设计及仿真—实验目的1、理解和掌握二极管双平衡混频器电路组成和工作原理。2、理解和掌握二极管双平衡混频器的各种性能指标。3、进一步熟悉电路分析软件。二、实验准备1、学习二极管双平衡混频器电路组成和工作原理。2、认真学习附录相关内容，熟悉电路分析软件的基本使用方法。三、设计要求及主要指标1、L0本振输入频率：1.45MHz,RF输入频率：1MHz,IF中频输出频率：450KHz。2、L0本振输入电压幅度：5V,RF输入电压幅度：0.5Vo3、混频器三个端口的阻抗为50Qo4

2、、在木实验中采用二极管环形混频器进行设计，二极管采用DIN4148o5、分析混频器的主要性能指标：混频增益、混频损耗、ldB压缩点、输入阻抗,互调失真等；画出输入、输出功率关系曲线。四、设计步骤1、原理分析混频器作为一种三端口非线性器件，它可以将两种不同频率的输入信号变为一系列的输出频谱，输出频率分别为两个输入频率的和频、差频及其谐波。两个输入端分别为射频端（RF）和本振（L0）,输出端称为中频端（IF）其基本的原理如下图所示。+混频器f图3J混频器的原理框图通常，混频器通过在时变电路中采用非线性元件来完成频率转换，混频器通过两个信号相乘进行频率变换，如下：(ACOSCOS69lo/)=_彳凤

3、COS(69rf_So“+COS(69RF+COw)t]输入的两个信号的频率分别为coRFcoLO,则输出混频信号的频率为®RFLO+3(上变频)或o)RFLO-co(下变频)，从而实现变频功能。在本试验中，我们采用二极管环形混频器，其的原理电路如图3-2所示，其中v1/tRFRFRF=COSCO,vVtLOLOL0=COSCO，并且有VVLORF»，因此二极管主要受到大信号心0控制，四个二极管均按开关状态工作，各电流电压的极性如图3-2所示。在本振电压的正半周，二极管D2D3导通，DID4截止；在本振电压的负半周，二极管D1D4导通，D2D3截止。因此，混频电路可以拆分成两个单平衡

4、混频器。图3-2环型混频器原理图将二极管用开关等效，开关函数表示为：KILO()co/,因此在i/LO正半周期间，开关闭合，上下回路的方程为：VRF+VLO—Z2^D-(”2-)血~VRF+VLO-hRD-(‘3-‘2)血=0求得：Si2Rl+Rd2畑44cCOS69rf7—COS%)/COS3%)/+…兀3龙由上可得,双平衡混频器的输出电流中仅包括()/7(0coLORF±(p为奇数)的组合频率分量，而抵消了（oLO,cdRF以及p为偶数的众多组合频率分量。2、整体电路设计与仿真分析按照图3-3所示的原理图，在PSpice中建立电路图，并设置好RF、LO信号的参数（注意变压器的参数设置），最

5、终仿真电路图如图3-4所示。K_LlnearCOUPLING=1D10EK5K_LlnearCOUPUNG=1图3-3整体电路图图3-4R2的输岀电压3IF）波形进行FFT变换后，得R2两端的电压3IF）的频谱波形如图3-5所示。图3-5R2两端电压vIF的频谱图由输出的频谱图可见，环形混频器的输出电压中主要为p（oLORF±3（p为奇数）的组合频率分量，（0.45MHz,2.45MHz等等），与理论分析一致，其中，0.45MHz为差频输出信号（即为本实验所要求的输出IF中频信号），2.45MHz为和频输出信号。同时可以仿真得到RF信号的输入电压vin、电流/in波形如图3-6,图3-7所示。

6、图3-6输入RF信号的电压uin波形对于RF输入端可得到输入阻抗为:&N对于混频器的ldB压缩点，当输入的RF功率（电压）较低时，输出的I观察图3-6和图3-7波形图，对于输入电压vin和电流/in基本上为正弦波形，由两图我们可以得到输入电压vin、电流/in的幅值/in、/in分别为：VIN=271.9mVI=4.57mA由图3-5可以得到输出的中频（0.45MHz）的幅度为:V/F=136.7mV因此，通过以上数据求出混频器的混频增益为:输出的屮频功率为Pif=L临=0.186mW2他RF信号的输入功率为：^=

7、vw/w=0.621mW所以有混频器的混频损耗为：厶戶。皿奢10他韻〃24d

8、BF功率与输入RF功率成比例关系。然而，当输入RF功率超过一定的量之后,则输入和输出功率就会偏离线性特征，当上述偏离达到ldB时所对应的点就可以作为混频器的特性参数，即ldB压缩点。因此本实验中，可逐步改变输入RF信号的电压值，从而得到对应的输出IF信号的幅值，然后在直角坐标系画出变化曲线表3・1输入输岀电压及电流值VKF(V)WF(mV)VRF(V)WF(mV)0.154.1/0.89719.