混频器
混频器的工作原理
在GPS 干扰机的接收模块中，低噪声放大器将天线输入的微弱信号进行选频放大，然后在送入混频器。混频器的作用在于将不同载频的高频已调波信号变换为较低的同一个固定载频（一般为中频）的高频已调波信号，但保持其调制规律不变。如下图是混频电路组成原理。混频电路的输入是载频为fc 的高频已调波信号us(t)。通常取fi=fl-fc ，fi 称为中频。可见，中频信号是本振信号和高频已调波信号的差频信号。以输入是普通调幅信号为例，若us(t)=Ucm[1+ku Ω(t)]cos2πfct ，本振信号为u L (t)=ULmcos2πf L t ，则输出中频调幅信号为ui(t)=UIm[1+k u Ω(t)] cos2πf i t 。可见调幅信号频谱从中心频率为fc 处到中心频率为f I 处，频谱宽度不变，包络形状不变。
混频干扰
混频电路的输入除了载频为fc 的已调波信号us 和频率为fL 的本振信号uL 之外，还可能有从天线进来的外来干扰信号。外来干扰信号包括其他发射机发出的已调波信号和各种噪声。假设有两个外来干扰信号un1和un2，设其频率分别为fn1和fn2。Us 、uL 和un1、un2以下分别简称为信号、本振和外来干扰。
假定混频电路的非线性器件为晶体管，其转移特性为
i=a 0+a 1u+a 2u 2+a 3u 3+…
其中
u=u s +u L +u n1+u n2=u s cos2πfct+u L cos2πfLt+u n1cos2πf n1t+u n2cos2πf n2t
晶体管输出的所有组合频率分量是
f=|±pf L ±qf c ±rf n1±sf n2| p 、q 、r 、s=0,1,2,……
在这些组合频率分量中，只有p=q=1,r=s=0对应的频率分量fI=fL-fC 才是有用的中频，其余均是无用分量。若其中某些无用组合频率分量刚好位于中频附近，能够顺利通过混频器内中心频率为fI 的带通滤波器，就可以经中放、检波后对有用解调信号干扰，产生失真。另外，由幂级数分析法可知，p 、q 、r 、s 值越小，所对应的组合频率分量的振幅越大，相应的无用组合频率分量产生的干扰就越大；p 、q 、r 、s 值较大，所对应的组合频率分量的干扰可忽略。下面以音频调幅信号为例，对混频干扰的几种不同形式和干扰源进行讨论：
1信号和本振产生的组合频率干扰（干扰哨声）
2 一个外来干扰和本振产生的组合频率干扰（寄生通道干扰）
中频干扰
镜频干扰
3两个外来干扰和本振产生的组合频率干扰（互调干扰）
三阶互调干扰 非线性器件 带通滤波器 本地振荡器 Us (t) U I (t) U L (t)
4 外来干扰和信号、本振产生的组合频率干扰（交调干扰）
5 包络失真和强信号阻塞干扰
混频器的性能指标
混频器的主要性能指标有混频增益、噪声系数、隔离度和两项线性指标。
1 混频增益
混频增益定义为混频器输出中频信号与输入信号大小之比，有电压增益和功率增益两种，通常用分贝来表示。
2 噪声系数
混频器的噪声系数定义为混频器输入信噪功率之比和输出中频信号噪声功率比的比值，也是用分贝来表示。
由于混频器处于接收机前端，因此要求它的噪声系数很小。
3 隔离度
隔离度是指三个端口（输入、本振和中频）相互之间的隔离程度，即本端口的信号功率与其泄露到另一个端口的功率之比。
例如，本振口至输入口的隔离度定义为 10lg 号功率泄露到输入口的本振信本振口的本振信号功率
（dB ）
显然，隔离度应越大越好。由于本振功率较大，因此本振信号的泄露更为重要
4 线性度
4.1 1dB 压缩点
在正常情况下，射频输人电平远低于本振激励电平，此时中频输出随射频输人线性地增加，但当射频输人电平增加到某个电平时，混频器开始饱和，输人输出之间的线性关系开始破坏。定义混频实际功率增益低于理想线性功率增益1dB 时对应的信号功率点为1dB 压缩点。
4.2 三阶互调节点
当两个或更多的信号出现在混频器的输入端口时，由于混频器的非线性，在输出端口将产生我们不需要的互调失真分量。其中我们最关心的是三阶互调失真，中频滤波器不能滤除这些不需要的输出信号。令三阶非线性项为a 3V in 3
，两个输入信号为
V in =V 1cos(w 1t)+V 2cos(w 2t)，则
V out3=a 3[V 13cos 3(w 1t)+V 23cos 3(w 2t)+3V 12V 2cos 2(w 1t)cos(w 2t)+3V 1V 22cos(w 1t)cos 2(w 2t)] =a 3[V 13cos 3(w 1t)+V 23cos 3(w 2t)+3/2V 12V 2{cos(w 2t+1/2[cos(2w 1-w 2)+cos(2w 1+w 2)])}+3V 1V 22cos(w 1t)cos 2(w 2t)]
当两个频率十分接近的信号输入到混频器时，从式(4一6)可以看出三阶非线性产生了许多分量，一些是谐波分量，另外一些是互调失真分量，在这许多组合频率分量中，有可能落在1dB 射频输入功
中频输出功率IIP3
带内的频率分量除了基波外，还可能有组合频率(2w1-w2)和(2w2-w1)，其他的频率分量则会落到带外，可用中频滤波器滤除。
一般用三阶互调截点(IP3)来表示三阶互调失真的程度。三阶互调截点定义为三阶互调功率和基波功率相等的点，此点所对应的输入功率表示为三阶互调截点输入功率(nP3)，此点对应的输出功率表示为三阶互调截点输出功率(IIP3)，如图所示，在混频器中常用IIP3作为参考。ldB压缩点和IIP3是描述混频器线性度的重要指标，它们越高，表明混频器的线性度越好。
混频器的结构选择
GPS信号使用L波段，配有两种载波，即频率为1575.42MHz的Ll载波和频率为1227.6oMHz的L2载波。我们考虑的民用GPs接收机只接收Ll载波，也就是射频信道的中心频率为1575.42MHz。为便于处理，接收机射频前端电路需要把该射频信号进行下变频到一个合适的中频。如果采用多次混频方案，有利于提高镜像抑制及中频抑制性能，但是电路更复杂。为了得到比较纯的中频信号，同时又要兼顾电路不太复杂，体积不要太大，应该合理选择混频级数。根据射频前端电路的要求和后继相关器电路的特点，我们采用三级混频结构，如图所示，第一级混频器把前级低噪声放大器输出的1575.42MHz的射频信号与锁相频率合成器送出的175MHz的本地振荡信号混频，经外接175MHz的滤波器滤波后得到175MHz的混频信号；第二级混频器的140MHz的本地振荡信号与第一级输出的175MHz 的混频信号进行二级混频得到35.42MHz的混频信号；第三级混频器再把锁相频率合成器送出的本地31.lllMHz的振荡信号与第二级混频器输出的35.42MHz的信号混频，经滤波后最终得到系统所需要的4.309MHz的中频信号。
三级混频结构
混频器的分类
混频器按照不同的分类标准可以进行不同的分类，根据功能、结构和功耗等不同标准，可以具体分类如下：
a)上变频混频器和下变频混频器
上混频器和下混频器的主要区别在于输出信号的频率。上变频器用于发射机中，将频率较低的基带(Baseband)信号或中频(IF)信号转换到频率较高的射频(RF)信号。下变频器用于接收机中，将频率较高的射频(RF)信号转换到频率较低的中频(IF)信号或者基带(Baseband)信号。
b)有源混频器和无源混频器
有源混频器和无源混频器的主要区别在于是否提供转换增益。有源混频器首先通过输入跨导级将射频输入电压信号转换为电流信号，然后通过控制开关的导通或关断来控制负载上的电流流向，相当于输出电流乘以一个方波，从而实现混频。跨导级将电压转换为电流时，提供了增益。
无源混频器，结构非常简单，不消耗直流功耗。乘法通过开关直接控制加在负载上的电压来实现，无源混频器在开关导通时，输入电压在负载和MOS 管的导通电阻之间分压，因此无源混频器没有增益，而是衰减。为了减小衰减，要求开关MOS 管具有较小的导通电阻。在MOS 管关断的时候，要求MOS 管要有较大的阻抗，从而提高隔离度。
c)非平衡混频器和平衡混频器
双平衡有源混频器是最常用的混频器，又称为吉尔伯特（Gilbert）混频器，如图所示。它由差分对的输入跨导级和差分对开关级组成，它的输入信号是一对平衡的射频信号和一对平衡的本振信号，输出信号是平衡的中频信号。
双平衡有源混频器
双平衡混频器的传输函数为：
V IF=[(I d3-I d4)-(I d6-I d5)]R
=[S2(w Lo t)(I ss+i s)-S2(w Lo t)(I ss-i s)]R
=2S2(w Lo t)i s R
=2gmV RF/π[cos(w Lo±w RF)t-1/3(3w Lo±w RF)t+1/5cos(5w Lo±w RF)t]R
其中，I d3、I d4 、I d5和I d6分别表示通过晶体管M3、M4、M5和M6的电流。从上式可以看出输出信号不再含有本振信号，端口隔离度得到很大提高。同时，所有的偶次谐波在输出端都被抑制，提高了混频器的动态范围和线性度。但是在增益相等的情况下，由于单平衡结构所用器件少，因而它的噪声性能要优于双平衡结构，并且双平衡结构的功耗增大了一倍。
平衡混频器设计
应用ADS 设计混频器 1． 概述 图1为一微带平衡混频器，其功率混合电路采用3dB 分支线定向耦合器，在各端口匹配的条件下，1、2为隔离臂，1到3、4端口以及从2到3、4端口都是功率平分而相位差90°。 图1 设射频信号和本振分别从隔离臂1、2端口加入时，初相位都是0°，考虑到传输相同的路径不影响相对相位关系。通过定向耦合器，加到D1，D2上的信号和本振电压分别为： D1上电压 ) 2cos(1π ω- =t V v s s s 1-1 )cos(1πω-=t V v L L L 1-2 D2上电压 )cos(2t V v s s s ω= 1-3 )2cos(2π ω+ =t V v L L L 1-4 可见，信号和本振都分别以2 π 相位差分配到两只二极管上，故这类混频器称为 2 π 型平衡混频器。由一般混频电流的计算公式，并考虑到射频电压和本振电压的相位差，可以得到D1中混频电流为：
∑∑ ∞-∞ =∞ -+- = m n L s m n t jn t jm I t i ,,1)]()2 (exp[)(πωπ ω 同样，D2式中的混频器的电流为： ∑∑∞ -∞ =∞ + += m n L s m n t jn t jm I t i ,,2)]2 ()(exp[)(π ωω 当1,1±=±=n m 时，利用1,11,1-++-=I I 的关系，可以求出中频电流为： ]2 )cos[(41,1π ωω+ -=+-t I i L s IF 主要的技术指标有： 1、噪音系数和等效相位噪音(单边带噪音系数、双边带噪音系数)； 2、变频增益，中频输出和射频输入的比较； 3、动态范围，这是指混频器正常工作时的微波输入功率范围； 4、双频三阶交调与线性度； 5、工作频率； 6、隔离度； 7、本振功率与工作点。 设计目标：射频：3.6 GHz ，本振：3.8 GHz ，噪音：<15。 2.具体设计过程 2.1创建一个新项目 ◇ 启动ADS ◇ 选择Main windows ◇ 菜单－File －New Project ，然后按照提示选择项目保存的路径和输入文件名 ◇ 点击“ok ”这样就创建了一个新项目。 ◇ 点击 ，新建一个电路原理图窗口，开始设计混频器。
混频器原理分析
郑州轻工业学院 课程设计任务书 题目三极管混频器工作原理分析 专业、班级学号姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 一、主要内容 分析三极管混频器工作原理。 二、基本要求 1：混频器工作原理，组成框图，工作波形，变频前后频谱图。 2：晶体管混频器的电路组态及优缺点。 3：自激式变频器电路工作原理分析。 4：完成课程设计说明书，说明书应含有课程设计任务书，设计原理说明，设计原理图，要求字迹工整，叙述清楚，图纸齐备。 5：设计时间为一周。 三、主要参考资料 1、李银华电子线路设计指导北京航天航空大学出版社2005.6 2、谢自美电子线路设计·实验·测试华中科技大学出版社2003.10 3、张肃文高频电子线路高等教育出版社 2004.11 完成期限：2010.6.24-2010.6.27 指导教师签名： 课程负责人签名： 2010年6月20日
目录 第一章混频器工作原理------------------------------------------4 第一节混频器概述------------------------------------------------4 第二节晶体三极管混频器的工作原理及组成框图---------5 第三节三极管混频器的工作波形及变频前后频谱图------8 第二章晶体管混频器的电路组态及优缺点------10 第一节三极管混频器的电路组态及优缺点------- 第二节三极管混频器的技术指标------ 第三章自激式变频器电路工作原理分析--------------------12 第一节自激式变频器工作原理分析---------------------12 第二节自激式变频器与他激式变频器的比较------------------------13 第四章心得体会---------------------------------------14 第五章参考文献---------------------------------------15
混频器实验
实验5 乘法器的应用3---混频器实验 一、实验目的 1. 熟悉集成电路实现的混频器的工作原理。 2. 了解混频器的多种类型及构成。 3. 了解混频器中的寄生干扰。 二、预习要求 1. 预习混频电路的有关资料。 2. 认真阅读实验指导书，对实验电路的工作原理进行分析。 三、实验仪器 1. 双踪示波器 2. 高频信号发生器（最好有产生调制信号功能的信号源） 3. 频率计 4. 实验板GPMK7 四、实验电路说明 目前高质量的通信接收机中多采用二极管环形混频器和由双差分对管平衡调制器构成的混频器，本实验采用的是集成模拟乘法器（MC1496）构成的混频电路。 用模拟乘法器实现混频，只要u x 端和u y 端分别加上两个不同频率的信号，相差一中频如1.5MHz ，再经过带通滤波器取出中频信号，其原理方框图如图5-1所示 5-1 混频原理框图 若输入信号为： ()cos x sm s u t U t ω= 本振信号为： ()c o s y c m c u t U t ω= 则混频信号为： []12c s c s ()cos cos cos()t cos()t o cm sm c s sm cm u t KU U t t KU U ωωωωωω=?=++- c s i ωωω-= 为某中频频率。 若输入信号为：()(1cos )cos x sm a s u t U m t t ω=+Ω 本振信号为：()cos y cm c u t U t ω= 则混频信号为：c s ()(1cos )cos()o om a u t U m t t ωω=+Ω-
由MC1496 模拟乘法器构成的混频器电路如图5-2所示。注意：电源+12V -12V 本振信号U C（频率为6MHz）接到乘法器的⑽脚，将调幅波信号U S（频率为4.5MHz）接到乘法器的⑴脚，混频后的中频信号由乘法器的⑹脚输出，经形带通滤波器（其调谐在1.5MHz，带宽为450KHz）由电路输出端OUT得到差频（1.5MHz）信号（即：所谓中频信号）。 为了实现混频功能，混频器件必须工作在非线性状态，而作用在混频器上的除了输入信号电压U S和本振电压U C外，不可避免地存在干扰和噪声信号。它们之间任意两者都有可能产生组合频率，这些组合信号频率如果等于或接近中频，将与输入信号一起通过中频放大器、解调器，对输出级产生干涉，影响输入信号的接收。因此不可避免地会产生干扰，其中影响最大的是中频干扰和镜像干扰。 图5-2 混频电路板 五、实验内容与步骤 1.中频频率的观测 将实验板GPMK1中的晶体振荡器产生的6MHz（幅值为0.2V P-P）信号作为本振信号接到混频电路的IN1端，高频信号发生器的输出（4.5MHz，0.1V P-P的载波）信号接到混频电路的IN2端，观测混频电路输出端OUT的输出波形和频率（中频），可适当调节RP使输出波形最大，记录测试结果。 2.镜像干涉频率的观测 用双踪示波器观测IN2端和OUT端的波形，缓慢调节高频信号发生器的输出频率（由4.5MHz调至7.5MHz，以0.3MHz步长填写下表），观测调幅波和中频，并记录。验证下列关系。 f镜像-f调幅波=2f中频 f in2 4.2MHz 6MHz 7.8MHz U out f out 描出输出端滤波器的频响特性 3.倍频实验观测（注：两端要在平衡条件下相乘）
场效应晶体管混频器原理及其电路
场效应晶体管混频器原理及其电路 混频器一般由输入信号回路、本机振荡器、非线性器件和滤波网络等4部分组成，如图1所示。这里的非线性器件本身仅实现频率变换，本振信号由本机振荡器产生。若非线性器件既产生本振信号，又实现频率变换，则图1变为变频器。所谓混频，是将两个不同的信号（如一个有用信号和一个本机振荡信号）加到非线性器件上，取其差频或和频。 图1 混频器的组成部分 混频器可根据所用非线性器件的不同分为二极管混频器、晶体管混频器、场效应管混频器和变容管混频器等。混频器又可根据工作特点的不同，分为单管混频器、平衡混频器、环形混频器、差分对混频器和参量混频器等。在设计混频器时应注意如下几点：（1）要求混频放大系数越大越好。混频放大系数是指混频器的中频输出电压振幅与变频输入信号电压振幅之比，也称混频电压增益。增大混频放大系数是提高接收机灵敏度的一项有力措施。（2）要求混频器的中频输出电路有良好的选择性，以抑制不需要的干扰频率。（3）为了减少混频器的频率失真和非线性失真以及本振频率产生的各种混频现象，要求混频器工作在非线性特性不过于严重的区域，使之既能完成频率变换，又能少产生各种形式的干扰。（4）要求混频器的噪声系数越小越好，在设计混频器时，必须按设备总噪声系数分配给出的要求，合理地选择线路和器件以及器件的工作点电流。（5）要考虑混频器的工作稳定性，如本机振荡器频率不稳定引起的混频器输出不稳等。（6）注意混频器的输入端和输出端的连接条件，在选定电路和设计回路时，应充分考虑如何匹配的问题。场效应管混频性能比三极管混频好，原因在于场效应管工作频率高，其特性近似平方率，动态范围大，非线性失真小，噪声系数低，单向传播性能好。场效应管混频器实际电路举例（1）有源混频器1）200MHz 场效应管混频器电路(有源混频器) 为提高混频增益，在下列的A、B电路中输入、输出端都有匹配网络完成阻抗匹配，获得大的变频增益；并且L3，C5均谐振ωL，起了抑制本振信号输出的作用。电路A)υs，υ L均从栅极注入（如图2所示）。 图2 υs，υL均从栅极注入电路图 电路B)υs从栅极注入，本振υL从源极注入（如图3所示）。
混频器设计
混频器设计 简介 无线收发机射频前端在本质上主要完成频率变换的功能，接收机射频前端将 接收到的射频信号装换成基带信号，而发射机射频前端将要发射的基带信号转换成射频信号，频率转换功能就是由混频器完成的。 本文设计应用于无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）的混频器，无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织网络系统，其目的是协作的感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。这就要求所设计的混频器具有很低的功耗。同时，混频器是一种非线性电路，是接收机中输入射频信号最强的模块，这就对混频器的线性度提出了严格的要求。而混频过程通常会引入很大的噪声，考虑到LNA 的增益有限，混频器噪声也是要考虑的关键指标。由于所设计的接收机采用的是低中频的结构，中频频率只有2MHz，所以混频器的隔离度也是关键的指标。 结构选择及原理分析 结构选择 本接收机采用的结构为低中频结构，中频频率只有2MHz，LO 信号泄漏到RF 端口可能造成自混频及信号阻塞等问题。LO 信号泄漏到IF 端口，会对中频信号形成阻塞，同时LO 的噪声也将提高整体的噪声系数。而RF 信号馈通到LO端会造成自混频现象。双平衡的吉尔伯特混频器具有很好的隔离度，故本设计采用该结构。 本设计中频频率很低，开关对噪声（包括热噪声和1/ 噪声）是限制混频器噪声性能的主要因素，可以在不影响驱动级偏置电流的情况下减小流过开关对的偏置电流来减小混频器的噪声系数。可以通过在开关对的源极注入一个固定的偏置电流来实现。 线性度是混频器的一个重要指标，通常可以采用在驱动级晶体管的源极串一个无源元件形成串联反馈来提高驱动级的线性度。电阻作源简并元件会引入热噪声，而电阻本身会产生压降。电感和电容作源简并元件不会引入额外的噪声，而且对高频谐波成分和交调成分具有一定的抑制作用。因此通常选择电感作为源简并元件。但是本设计并没有采用结构，考虑到本设计的偏置电流很低，转换增益低，源简并技术将进一步降低转换增益，同时电感占用很大的芯片面积，不利于降低成本，故不可采用。根据Zigbee 协议，WSN 接受信号范围为-85 -20dBm,为了达到系统的线性度的要求，可以在低噪放级采用可调结构，这样使输入混频器的最大信号为-20dBm，降低了对混频器线性度的要求，有助于降低整个系统的功耗，但增加了LNA 的设计难度。 混频器的负载通常有三种形式：电阻作负载、晶体管作负载和LC 并联谐振电路作负载。晶体管作负载会引入非线性，而LC 并联谐振电路作负载虽具有很多的优势，但电感占用的芯片面积很大，不宜采用。电阻作负载不会引入非线性，同时具有很宽的带宽，但电阻上会引入直流压降，为了不使开关对和驱动级中的晶体管离开饱和区，电阻的取值不能太大，考虑到转换增益，电阻的取值将需要特别注意。而且这种负载不具有滤波的特性，因此不能衰减混频过程中产生的毛刺以及LO-IF、RF-IF 馈通成分。所以，本设计采用一个电容与电阻并联组成一个低通滤波网络来滤除高频成分。 综上所述，本设计所采用的结构如图4.1 所示。
高频电路原理与分析
. 高频电路原理与分析 期末复习资料 陈皓编 10级通信工程 2012年12月 1.
单调谐放大电路中，以LC并联谐振回路为负载，若谐振频率f0=10.7MH Z，C Σ = 50pF，BW0.7=150kH Z，求回路的电感L和Q e。如将通频带展宽为300kH Z，应在回路两端并接一个多大的电阻？ 解：（1）求L和Q e （H）= 4.43μH （2）电阻并联前回路的总电导为 47.1（μS） 电阻并联后的总电导为 94.2（μS） 因 故并接的电阻为 2.图示为波段内调谐用的并联振荡回路，可变电容C的变化范围为12～260 pF，Ct为微调电容，要求此回路的调谐范围为535～1605 kHz，求回路电感L 和C t的值，并要求C的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。 12 min , 22(1210) 3 3 根据已知条件，可以得出： 回路总电容为因此可以得到以下方程组 160510 t t C C C LC L C ππ ∑ - =+ ? ?== ? ?+ ? ?
题2图 3.在三级相同的单调谐放大器中，中心频率为465kH Z ，每个回路的Q e =40，试 问总的通频带等于多少？如果要使总的通频带为10kH Z ，则允许最大的Q e 为多少？ 解：（1 ）总的通频带为 121212121232 260109 121082601091210260108 10198 1 253510260190.3175-12 6 1605 535 （）（）10103149423435 t t t t C C C C pF L mH π-----?+==?+=?-??-= ?==??+?=≈
混频器的设计与仿真知识讲解
混频器的设计与仿真
目录 前言 0 工程概况 0 正文 (1) 3.1设计的目的及意义 (1) 3.2 目标及总体方案 (1) 3.2.1课程设计的要求 (1) 3.2.2 混频电路的基本组成模型及主要技术特点 (1) 3.2.3 混频电路的组成模型及频谱分析 (1) 3.3工具的选择—Multiusim 10 (3) 3.3.1 Multiusim 10 简介 (3) 3.3.2 Multisim 10的特点 (3) 3.4 混频器 (3) 3.4.1混频器的简介 (3) 3.4.2混频器电路主要技术指标 (4) 3.5 混频器的分类 (4) 3.6详细设计 (5) 3.6.1混频总电路图 (5) 3.6.2 选频、放大电路 (5) 3.6.3 仿真结果 (6) 3.7调试分析 (9) 致谢 (9) 参考文献 (10) 附录元件汇总表 (10)
混频器的设计与仿真 前言 混频器在通信工程和无线电技术中，应用非常广泛，在调制系统中，输入的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号。在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成对应的中频信号。特别是在超外差式接收机中，混频器应用较为广泛，如AM 广播接收机将已调幅信号535KHZ-一1605KHZ要变成为465KHZ中频信号，电视接收机将已调48．5M一870M 的图像信号要变成38MHZ的中频图像信号。移动通信中一次中频和二次中频等。在发射机中，为了提高发射频率的稳定度，采用多级式发射机。用一个频率较低石英晶体振荡器作为主振荡器，产生一个频率非常稳定的主振荡信号，然后经过频率的加、减、乘、除运算变换成射频，所以必须使用混频电路，又如电视差转机收发频道的转换，卫星通讯中上行、下行频率的变换等，都必须采用混频器。由此可见，混频电路是应用电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。 工程概况 混频的用途是广泛的，它一般用在接收机的前端。除了在各类超外差接收机中应用外在频率合成器中为了产生各波道的载波振荡，也需要用混频器来进行频率变换及组合在多电路微波通信中，微波中继站的接收机把微波频率变换为中频，在中频上进行放大，取得足够的增益后，在利用混频器把中频变换为微波频率，转发至下一站此外，在测量仪器中如外差频率计，微伏计等也都采用混频器。因此，做有关混频电路的课题设计很能检验对高频电子线路的掌握程度；通过混频器设计，可以巩固已学的高频理论知识。混频器是频谱线性搬移电路，能够将输入的两路信号进行混频。 具体原理框图如图2-1所示。
(完整版)变频器原理与应用试卷
变频器原理及应用试卷 一.选择题 1．下列选项中，按控制方式分类不属于变频器的是（D ）。A．U/f B．SF C．VC D．通用变频器 2．下列选项中，不属于按用途分类的是（C ）。 A．通用变频器B．专用变频器C．VC 3．IPM是指( B )。 A．晶闸管B．智能功率模块C．双极型晶体管D．门极关断晶闸管 4．下列选项中，不是晶闸管过电压产生的主要原因的是（A ）。 A．电网电压波动太大B．关断过电压 C．操作过电压D．浪涌电压 5．下列选项中不是常用的电力晶体管的是（D ）。A．单管B．达林顿管C．GRT模块D．IPM 6．下列选项中，不是P-MOSFET的一般特性的是（D ）。A．转移特性B．输出特性C．开关特性D．欧姆定律
7．集成门极换流晶闸管的英文缩写是（B ）。A．IGBT B．IGCT C．GTR D．GTO 8．电阻性负载的三相桥式整流电路负载电阻 L R上的平均电 压 O U为（A ）。 A．2.34 2 U B．2U C．2.341U D．1U 9．三相桥式可控整流电路所带负载为电感性时，输出电压 平均值 d U为为（A ） A．2.34 2cos U B．2U C．2.341U D．1U 10．逆变电路中续流二极管VD的作用是（A ）。 A．续流B．逆变C．整流D．以上都不是11．逆变电路的种类有电压型和（A ）。 A．电流型B．电阻型C．电抗型D．以上都不是 12．异步电动机按转子的结构不同分为笼型和（A ）。A．绕线转子型B．单相C．三相D．以上都不是 13．异步电动机按使用的电源相数不同分为单相、两相和（C ）。 A．绕线转子型B．单相C．三相D．以上都
高频电路原理与分析
高频电路原理与分析期末复习资料 陈皓编 10级通信工程 2012年12月
1.单调谐放大电路中，以LC 并联谐振回路为负载，若谐振频率f 0 =10.7MH Z ， C Σ= 50pF ，BW 0.7=150kH Z ，求回路的电感L 和Q e 。如将通频带展宽为300kH Z ，应在回路两端并接一个多大的电阻？ 解：（1）求L 和Q e （H ）= 4.43μH （2）电阻并联前回路的总电导为 47.1（μS） 电阻并联后的总电导为 94.2（μS） 因 故并接的电阻为 2.图示为波段内调谐用的并联振荡回路，可变电容 C 的变化范围为 12～260 pF ，Ct 为微调电容，要求此回路的调谐范围为 535～1605 kHz ，求回路电感L 和C t 的值，并要求C 的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。 题2图 12min 12max ,22(1210) 22(26010)3 3根据已知条件，可以得出： 回路总电容为因此可以得到以下方程组16051053510t t t C C C LC L C LC L C ππππ∑ --=+? ?== ??+?? ??== ??+?
3.在三级相同的单调谐放大器中，中心频率为465kH Z ，每个回路的Q e =40，试 问总的通频带等于多少？如果要使总的通频带为10kH Z ，则允许最大的Q e 为多少？ 解：（1）总的通频带为 4650.51 5.928()40 e z e Q kH =≈?= （2）每个回路允许最大的Q e 为 4650.5123.710 e e Q =≈?= 4.图示为一电容抽头的并联振荡回路。谐振频率f 0 =1MHz ，C 1 =400 pf ，C 2= 100 pF 121212121232 260109 121082601091210260108 10198 1 253510260190.3175-12 6 1605 535 （）（）10103149423435 t t t t C C C C pF L mH π-----?+==?+=?-??-= ?==??+?=≈
变频器硬件设计方案
一．设计思路 通用型变频器的硬件电路主要由3部分组成:整流电路、开关电源电路以及逆变电路。整流电路将工频交流电整流为直流,并经大电容滤波供给逆变单元;开关电源电路为IPM和计算机控制电路供电;逆变电路是由PM50RSAl20组成。二．控制回路 1.整流电路 整流电路中,输人为380V工频交流电。YRl～YR3为压敏电阻,用于吸收交流侧的浪涌电压,以免造成变频器损坏。输人电源经二极管整流桥6R130G-160整流为直流,并经电的作用。发光二极管用于指示变频器的工作状态。Rl是启动过程中的限流电阻,由El～E4大电容滤波后成为稳定的直流电压,再经电感和电容滤波后作为逆变单元和开关电源单元的电源。R2和R3是为了消除电容的离散性而设置的均压电阻,同时还起到放于E1～E4容量较大,上电瞬间相当于短路,电流很大,尺l可以限制该电流大小,电路正常状态后由继电器RLYl将该电阻短路以免增加损耗。继电器的控制信号SHORT来自于计算机,上电后延时一定时间计算机发出该信号将电阻切除。R1应选择大功率电阻,本电路中选择的是20W的水泥电阻,而且为了散热该电阻安装时应悬空。电路中的+5V、+12V和±15V电压是由开关电源提供的电压。LVl是电压传感器,用于采集整流电压值,供检测和确定控制算法用。UDCM是电压传感器的输出信号。通过外接插排连接至外接计算机控制电路。 2.开关电路 输出电压进行变换,为IPM模块和外接的计算机控制电路提供电源,提供的 电压为±该电路主要由PWM控制器TL3842P、MOSFETK1317和开关变压器组成, 其功能是对整流电路的流15V、+1直2V、+5v。
高频电子线路设计(三极管混频器的设计)
通信电子线路课程设计说明书 三极管混频器 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名：蔡双 指导教师：俞斌职称讲师 专业：电子信息工程 班级：电子1002 完成时间：2012-12-20
摘要 随着社会的发展，现代化通讯在我们的生活中显得越来越重要。混频器在通信工程和无线电技术中，得到非常广泛的应用，混频器是高频集成电路接收系统中必不可少的部件。要传输的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号，才能在空中无线传输，在接收端将接收的已调信号要进行解调得到有用信号，然而在解调过程中，接收的已调高频信号也要经过频率的转换，变成相应的中频信号，这就要用到混频器。其原理是运用一个相乘器件将本地振荡信号与调制信号相乘，经过选频回路选出差频项（中频），在超外差式接收机中，混频器应用十分广泛，如：AM广播接收机将已调振幅信号535K～1605KHZ要变成465KHZ的中频信号；还有移动通信中的一次混频、二次混频等。由此可见，混频电路是应用电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。 关键词混频器；中频信号；选频回路
ABSTRACT With the development of society, the modernization of communication in our life becomes more and more important. Mixer in communication engineering and radio technology, widely used, the mixer is high frequency integrated circuit receiving system essential components. To transmit baseband signal to go through frequency conversion into a high frequency modulated signal, can in the air, wireless transmission, at the receiving end receives the modulated signal to demodulate the received useful signal, however in the demodulation process, receives the modulated high frequency signal to go through frequency conversion, into the corresponding intermediate frequency signal, this will be used mixer. Its principle is to use a multiplication device will be local oscillation signal and modulated signal by frequency selective circuit multiplication, choose the difference frequency term (MF ), in a superheterodyne receiver, mixer, a wide range of applications, such as: AM radio receiver will be modulated amplitude signal 535K ~ 1605KHZ to become 465KHZ intermediate frequency signal; and mobile communication a mixer, a two mixer etc.. Therefore, the mixer circuit is the application of electronic technology and radio professional must grasp the key circuit. Key words mixer；intermediate frequency signal；frequency selective circuit
混频
模拟乘法混频实验报告 一、实验目的 （1）了解集成混频器的工作原理。 （2）了解混频器中的寄生干扰。 二、实验原理 混频，又称变频，也是一种频谱的线性搬移过程，它是使信号自某一个频率 变换成另一个频率。完成这种功能的电路称为混频器(或变频器)。混频器是频谱线性搬移电路，是一个六端网络。它有两个输入电压，输入信号S u 和本地振荡信号L u ， 输出信号为I u ，称为中频信号，其频率是C f 和L f 的差频或和频，称为中频I f ，I L C f f f =± (同时也可采用谐波的差频或和频)。由此可见，混频器在频域上起着减(加)法器的作用。 混频器的输入信号S u 是高频已调波、本振L u 是正弦波信号，中频信号也是 已调波，除了中心频率与输入信号不同外，由于是频谱的线性搬移，其频谱结构与输入信号S u 的频谱结构完全相同。表现在波形上，中频输出信号与输入信号的包络形状相同，只是填充频率不同(内部波形疏密程度不同)。 混频器是超外差接收机中的关键部件。采用超外差技术后，将接收信号混频到一固定中频，放大量基本不受接收频率的影响, 这样，频段内信号的放大一致性较好，灵敏度可以做得很高，选择性也较好。 设输入到混频器中的输入已调信号S u 和本振电压L u 分别为 cos cos S S C u U t t ω=Ω cos L L L u U t ω= 这两个信号的乘积为 L s L c L s L L c L c cos cos cos 1 cos [cos()cos()] 2 S u u U U t t t U U t t t ωωωωωω=Ω=Ω++-
若中频I L c f f f =-，经带通滤波器取出所需边带，可得中频电压为 cos cos I I I u U t t ω=Ω 下图为模拟乘法器混频电路，该电路由集成模拟乘法器MC1496完成。 R7MC1496可以采用单电源供电，也可采用双电源供电。本实验电路中采用＋12V ，－8V 供电。R 12（820Ω）、R 13（820Ω）组成平衡电路，F 2为4.5MHz 选频回路。本实验中输入信号频率为S f ＝4.2MHz ，本振频率L f ＝8.7MHz 。 为了实现混频功能，混频器件必须工作在非线性状态，而作用在混频器上的除了输入信号电压S u 和本振电压L u 外，不可避免地还存在干扰和噪声。它们之间任意两者都有可能产生组合频率，这些组合信号频率如果等于或接近中频，将与输入信号一起通过中频放大器、解调器，对输出级产生干涉，影响输入信号的接收。 干扰是由于混频器不满足线性时变工作条件而形成的，因此不可避免地会产生干扰，其中影响最大的是中频干扰和镜象干扰。 三、实验内容 （1）用高频信号发生器做本振信号，将频率8.7L f MHZ =(幅度U LP-P ＝300mV 左右)的本振信号从J8处输入（本振输入处）。 4.19s f MHZ =（幅度U SP-P ＝100mV 左右）的高频信号（由3号板晶振提供）从相乘混频器的输入端J7输入，用示波器观察TH8和TH9处波形。
Agilent 混频器测试应用指南
Agilent PNA 微波网络分析仪应用指南 1408-3 使用频率转换器应用程序改善混频器测量及校准精度
引言 注意：本应用指南中逐步的操作过程只适用于固件版本是A.04.06的PNA(836xA/B)和PNA-L(N5230A)网络分析仪。如果你的PNA或PNA-L有不同的固件版本，具体步骤也许会不一样，但大致方法是相同的。 频率转换器件例如混频器和变频器是射频和微波通信系统中的基本模块。准确地描述这些器件的性能对于设计过程非常关键。安捷伦公司的PNA微波网络分析仪能够测量变频器的指标诸如变频损耗包括幅度和相位信息，绝对群时延，端口匹配，和隔离度。 本应用指南讨论了使用PNA频率转换器应用程序进行变频器测量的最佳步骤，该测量使用了安捷伦公司独有的基于混频器测量的专利技术：标量混频器校准(SMC)和矢量混频器校准技术(VMC)。本文概述了如何选择合适的校准技术来测量元器件以减少测量误差，获得最高的精度。 为了最大化地从本应用指南中受益，你最好对基本的网络分析以及矢量校准技术，标量校准技术有一定的理解。安捷伦应用指南1408-1，1408-2，以及两篇关于矢量混频器校准技术的论文对混频器测量和校准技术作了深入的说明。关于如何获得这些材料可以参见附录，此外，PNA微波网络分析仪的帮助文件对频率转换器应用和混频器校准技术做了深入的描述，有详细的框图和抓屏图形文件。每台PNA仪器里都装有帮助文件，同时也可以访问这个网址 https://www.wendangku.net/doc/2a9340909.html,/pna/help/index.html以获得在线帮助。
频率转换器应用：标量和矢量混频器校准 PNA系列微波网络分析仪的频率偏移能力是通过硬件和固件程序一起实现的。频率偏移模式可以让你分别设置PNA网络分析仪的源和接收机来测量混频器。固件程序自动实现频率转换器测量。频率转换器应用提供了一个容易上手的用户图形界面和先进的校准技术，包括标量混频器校准(SMC)和矢量混频器校准(VMC)。 标量混频器校准(SMC)可以用来描述混频器的变频损耗幅度信息和反射特性。变频损耗测定义为混频器输出端功率(对应于输出频率)与输入端功率(对应于输入频率)的比值。这个校准是通过端口和器件匹配以及功率计测量联合实现的。利用SMC，混频器输入端和输出端的功率可以通过功率计校准网络分析仪精确地获得，因而可以把功率计测量功率的精度转移到网络分析仪上。采用一端口校准后，端口和器件的输入，输出端的反射系数可以准确的测量出来。利用测试端口，器件和功率传感器之间已知的反射系数，SMC能够修正失配误差。因为SMC通过可追踪的标准件(功率计)作为参考，所以它能够提供变频损耗测量的最高精度。 矢量混频器校准(VMC)通过使用标准件(例如短路，开路，负载或者电子校准件)，和一对“校准混频器/中频滤波器”来进行变频损耗，相位，绝对群时延的测量。VMC校准基于修正了的二端口误差模型，但是校准步骤及标准件和传统的二端口校准不一样。在变频器测量中，校准步骤不一样是因为被测件的输入频率和输出频率不同，需要额外的校准步骤。在矢量混频器校准(VMC)中，标准件仍用来确定方向性和匹配误差项。一对校准混频器/中频滤波器作为一个新的标准件用来决定传输跟踪误差项。校准混频器一般假定是互易的，用来描述输入匹配，输出匹配和变频损耗(包括了幅度和相位)的特性。 本应用指南的第一部分审查了只跟矢量混频器校准技术相关的几个主题。第二部分讨论了准确测量混频器的可取步骤，包括了基于SMC和VMC的混频器测量。
矢量网络分析仪在混频器件测试中的应用
第25卷 第10期2006年10月 国 外 电 子 测 量 技 术 Foreign Elect ronic Measurement Technology Vol.25,No.10 Oct.,2006 作者简介:张娜(19772),女,2003年获得吉林大学电磁场与微波技术专业硕士学位,现在上海微波技术研究所任助理工程 师,主要从事微波无源器件设计及应用。 应用天地 矢量网络分析仪在混频器件测试中的应用 张 娜 (上海微波设备研究所 上海 201802) 摘要:混频器的快速扫频测量一直是射频和微波领域的一个挑战,尽管仪器供应商(如Agilent 公 司)提供了标准的解决方案,但是有些混频器件的应用比较特殊,如本振与射频覆盖的频率范围重合时,应用标准的解决方案会使测量变得很复杂,尤其在本振频率也变化的场合,测试步骤会成倍增加。本文介绍的测量方法是从被测参数的角度出发,根据不同的测试需要选择简单、有效的测试方法。 关键词:混频器 矢量网络分析仪 标量测量 矢量测量 Application of vector net w ork analyzer in particular measurement of the mixers Zhang Na (S hanghai Research I nstit ute of Microw ave Equi p ments ,S hanghai 201802) Abstract :The measurement of t he mixers under sweeping f requency is a big challenge in RF and mi 2crowave field.The inst rument supplier ,such as Agilent Company ,p rovides a standard solution.However ,t he measurement of some mixers is particular ,for example ,when LO covers t he same fre 2quency range as RF ,t he application of standard solution will make t he measurement very complicat 2ed.The measurement step s will be multiplied ,especially when t he LO works on many dist ributed f requencies.In t he paper we int roduce a met hod from t he angle of t he parameters of mixers ,by which a simply and efficient way may be chosen according to different measuring requirement s.K eyw ords :mixer ,vector network analyzer ,scalar measurement ,vector measurement 0 引 言 混频器是射频和微波系统的重要器件,广泛应用于接收机、发射机等需要频率变换的系统中。随着射频和微波系统功能和性能的不断提高,混频器件的结构更加复杂,应用情形更加多样化。一般情况下,混频器工作在单一本振频率(LO ),射频频率(RF )和中频频率(IF )满足关系式:f IF =±(f LO -f RF ),f LO >f RF 时,取正号;f LO 成绩评定表 学生姓名张丽班级学号1203060101 专业通信工程课程设计题目多通道混频器电路 的设计 评 语 组长签字： 成绩 日期20 年月日 课程设计任务书 学院信息科学与工程学院专业通信工程 学生姓名张丽班级学号1203060101 课程设计题目多通道混频器电路的设计 实践教学要求与任务 1. 认真完成protel软件学习，熟练掌握基本操作。 2.绘制多通道混频器的电路原理图，要求布局符合电器规范、制图美观、可读性好。 3.采用protel绘制多通道混频器的电路原理图并用PCB完成相应的双面印刷版图。 4. 提交课程设计报告，要求条理清楚、图文并茂，体现制图的必要过程。 工作计划与进度安排 1：分析题目，查阅课题相关资料； 2：使用protel软件绘制多通道混频器电路的原理图； 3：绘制多通道混频器电路的双层印刷版原理图； 4：撰写课程设计报告，进行答辩验收。 指导教师： 201 5年1月5 日专业负责人： 201 5 年1 月5 日 学院教学副院长： 201 5 年1月5 日 摘要 混频是一种频率变换过程，是将信号从某一频率变换为另一频率，把已调制信号（调幅波或调频波）的载波频率从高频变换成固定的中频。设计的混频器电路，带有8个输入通道，2个输出通道。利用多通道设计方法，子图上建立一个输入通道，一个输出通道，就可以完成。通过熟悉对多通道混频器电路的Protel DXP设计，增强对复杂的电路的设计能力和对Protel DXP的应用能力。并对PCB板的整个设计过程有一个更为清晰的认识，掌握自上而下的层次原理图并实现双面印刷板设计。 关键字：混频器、Protel DXP、PCB 变频器测试记录 1．盐雾试验 试验地点：可靠性检测室（公司内） 试验设备：盐雾试验箱、环境试验箱 样本数量：OH3000 （2台） TEST2主板＋TEST9功率板＋底座 TEST1主板＋TEST1功率板＋底座 SIEI （1台） 测试时间：10月28日～10月31日 测试结果： 试验后OH3000变频器的图片: 1．变频器的底座外壳均有腐蚀现象 OH3000变频器底座 SIEI 变频器底座 2．OH3000变频器的编码器接口腐蚀比SIEI变频器要严重，上电测试时有编码器反馈错误故障清理盐雾后工作正常 OH3000变频器主板插件有腐蚀现象 SIEI变频器主板插件 3．OH3000变频器主板上的插件试验后，插针上的氧化层较厚，去掉氧化层后，变频器才能正常工作，SIEI 变频器的插件质量较好，没有类似问题 OH3000变频器的接插件 SIEI变频器插件 4．盐雾试验后OH3000变频器通电测试结果： TEST1# 主板：上电后始终有“spd fbk loss”故障，经检查原因为插件接触不好，清除盐雾后工作正常。 TEST2# 主板：工作正常。 TEST9# 功率板：上电后始终有“IGBT desaturat”故障，故障无法清除。 盐雾试验后在定位过程中，两个变频器底座的启动电阻都烧坏。 5．盐雾试验后SIEI变频器通电测试结果： SIEI主板：上电后始终有“under voltage”故障，经查原因是主板芯片的管脚上有盐雾颗粒，清除后工作正常。 SIEI变频器在驱动主机的测试时发现：自学习可以顺利完成，在主机定位前，待机时，功率板的电源部分 线路烧坏 功率板上的电源部分烧坏 OH3000变频器的启动电阻烧坏 2．环境湿热试验 试验地点：可靠性检测室（公司内） 试验设备：环境试验箱 试验要求：参考OTIS51628标准（最低温度－10℃，最高温度70℃，其中25℃～70℃的温度段内，要求湿度为RH95%,每个温湿度变化周期为10小时，共需试验24周期） 第一次测试时间：11月8日（相对湿度要求95％） 试验结果： 变频器工作原理图解 1 变频器的工作原理 变频器分为1 交---交型输入是交流，输出也是交流 将工频交流电直接转换成频率、电压均可控制的交流，又称直接式变频器 2 交—直---交型输入是交流，变成直流再变成交流输出 将工频交流电通过整流变成直流电，然后再把直流电变成频率、电压、均可控的交流电 又称为间接变频器。 多数情况都是交直交型的变频器。 2 变频器的组成 由主电路和控制电路组成 主电路由整流器中间直流环节逆变器组成 先看主电路原理图 三相工频交流电经过VD1 ~ VD6 整流后，正极送入到缓冲电阻RL中，RL的作用是防止电流忽然变大。经过一段时间电流趋于稳定后，晶闸管或继电器的触点会导通 短路掉缓冲电阻RL ，这时的直流电压加在了滤波电容CF1、CF2 上，这两个电容可以把脉动的直流电波形变得平滑一些。由于一个电容的耐压有限，所以把两个电容串起来用。耐压就提高了一倍。又因为两个电容的容量不一样的话，分压会不同，所以给两个电容分别并联了一个均压电阻R1、R2 ，这样，CF1 和CF2 上的电压就一样了。 继续往下看，HL 是主电路的电源指示灯，串联了一个限流电阻接在了正负电压之间，这样三相电源一加进来，HL就会发光，指示电源送入。 接着，直流电压加在了大功率晶体管VB的集电极与发射极之间，VB的导通由控制电路控制，VB上还串联了变频器的制动电阻RB，组成了变频器制动回路。我们知道， 由于电极的绕组是感性负载，在启动和停止的瞬间都会产生一个较大的反向电动势，这个反向电压的能量会通过续流二极管VD7~VD12使直流母线上的电压升高，这个电压 高到一定程度会击穿逆变管V1~V6 和整流管VD1~VD6。当有反向电压产生时，控制回路控制VB导通，电压就会通过VB在电阻RB释放掉。当电机较大时，还可并联外接电阻。一般情况下“+”端和P1端是由一个短路片短接上的，如果断开，这里可以接外加的支流电抗器，直流电抗器的作用是改善电路的功率因数。 直流母线电压加到V1~V6 六个逆变管上，这六个大功率晶体管叫IGBT ，基极由控制电路控制。控制电路控制某三个管子的导通给电机绕组内提供电流，产生磁场使电机运转。 例如：某一时刻，V1 V2 V6 受基极控制导通，电流经U相流入电机绕组，经V W 相流入负极。下一时刻同理，只要不断的切换，就把直流电变成了交流电，供电机运转。 为了保护IGBT，在每一个IGBT上都并联了一个续流二极管，还有一些阻容吸收回路。主要的功能是保护IGBT，有了续流二极管的回路，反向电压会从该回路加到直流母线 上，通过放电电阻释放掉。 变频器主电路引出端子 控制电路原理图 上图就是变频器控制电路的原理示意图。上半部为主电路，下半部为控制电路。主要由控制核心CPU 、输入信号、输出信号和面板操作指示信号、存储器、LSI电路组成。 外接电位器的模拟信号经模数转换将信号送入CPU，达到调速的目的。外接的开关量信号多通道混频器电路的设计 protel 软件实训 课设 沈阳理工大学
变频器测试记录
变频器工作原理图解