混频基本原理二
混频器原理
混频器原理混频器是一种广泛应用于通信领域的电子元件，它的作用是将两个或多个不同频率的信号进行混合，产生出新的频率信号。
混频器在无线通信、雷达、卫星通信等领域都有着重要的作用，下面我们来详细了解一下混频器的原理。
混频器的原理基于非线性元件的特性，它可以将两个输入信号的频率进行线性或非线性的组合，产生出新的频率信号。
混频器通常由三个端口组成，射频输入端口、本振输入端口和中频输出端口。
射频输入端口用来接收高频信号，本振输入端口用来接收本振信号，中频输出端口则输出混频后的中频信号。
在混频器中，射频信号和本振信号首先通过非线性元件相互作用，产生出包含原始频率和它们的和、差频率的信号。
然后通过滤波器将所需的频率信号进行选择，最终输出所需的中频信号。
混频器的原理可以用数学公式来描述，假设输入的射频信号为$A_{RF}\cos(2\pi f_{RF}t)$，本振信号为$A_{LO}\cos(2\pi f_{LO}t)$，其中$A_{RF}$和$A_{LO}$分别为射频信号和本振信号的幅度，$f_{RF}$和$f_{LO}$分别为射频信号和本振信号的频率，t为时间。
那么混频器的输出信号可以表示为：$A_{IF}\cos(2\pi f_{IF}t) =\frac{1}{2}A_{RF}A_{LO}\cos(2\pi(f_{RF}+f_{LO})t) +\frac{1}{2}A_{RF}A_{LO}\cos(2\pi(f_{RF}-f_{LO})t)$。
其中$A_{IF}$和$f_{IF}$分别为中频信号的幅度和频率。
从上式可以看出，混频器的输出信号包含了原始频率和它们的和、差频率成分。
混频器的原理还涉及到一些重要的参数，比如转换增益、转换损耗、隔离度等。
转换增益是指混频器将射频信号和本振信号转换成中频信号时的增益，转换损耗则是指在信号转换过程中损失的功率。
隔离度是指混频器在工作时射频信号和本振信号之间的隔禅程度，隔离度越高，说明混频器的性能越好。
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和优缺点。
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2005.62、谢自美电子线路设计·实验·测试华中科技大学出版社2003.103、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和组成框图---------5第三节三极管混频器的工作波形和变频前后频谱图------8第二章晶体管混频器的电路组态和优缺点------10第一节三极管混频器的电路组态和优缺点-------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第一章混频器工作原理第一节混频器概述1.1.1混频器简介变频（或混频），是将信号频率由一个量值变换为另一个量值的过程。
混频器原理
自己复习一下二极管双平衡混频器的原理，请各位多指教。
二极管双平衡混频器（DBM）是一种低噪声，高动态范围的混频器。
在通信系统中，这种混频器是比较常见的器件。
二极管在这个器件里起开关作用，也就是说，DBM是被动式混频器，被输出电平较高的Loin驱动，实现混频。
Loin的电平的范围是+3dBm~+20dBm。
下面，介绍一下DBM的工作原理。
1。
当Loin送入正半周信号时，送入hsms-2829 pin1 和pin2的电位分别是正和负，如图1所示。
此时，hsms-2829内部其中两个二极管导通，另外两个二极管反偏截至，相当于电路在此处断开（见图2）。
由于做在一块硅片上的4个二极管的导通特性几乎完全一致，因此，hsms-2829 pin4的电位为0（严格地说是接近0），相当接地（见图2）。
从图2的等效电路中，我们发现IFout与RFin两个信号是同相的。
如果把Loin的正半周看成＋1，那么，IFout＝＋1×RFin＝RFin。
上传的图像2。
当Loin送入负半周，加在hsms-2829 pin1 和pin2的电位分别为负和正，如图3所示。
此时，hsms-2829内部其中两个二极管导通，另外两个二极管反偏截至。
由于做在一块硅片上的4个二极管的导通特性几乎完全一致，因此，hsms-2829 pin3的电位为0（严格地说是接近0），相当接地（见图4）。
从图4的等效电路中，我们发现IFout与RFin两个信号是反相的。
如果把Loin的负半周看成－1，那么，IFout＝-1×RFin＝－RFin。
因此，可以把DBM看作IFout＝Loin×RFin，其中Loin＝＋1 或—1的乘法器。
如果，Loin用ACos(2×pi×Flo)表示，RFin用BCos(2×pi×Frf)表示，则，IFout = ACos(2×pi×Flo)×BCos(2×pi×Frf)用三角函数的积化和差公式可得：IFout = 0.5×A×B×cos[2×pi×(Flo+Frf)] + 0.5×A×B×cos[2×pi×(Flo-Frf)]******-------------和频--------------**-----------差频----------------此外，如果DBM这4个二极管是不做精确配对的分立元件，则4个二极管的导通特性差异较大，很难保证IFout没有Loin的泄漏。
二极管环形混频器工作原理
二极管环形混频器工作原理二极管环形混频器是一种常用的无源混频器。
它的工作原理是利用两端均匀分布的二极管交错逆向集电连接组成的环形结构，在输入两个高频信号时产生非线性效应，从而产生混频信号。
工作原理二极管环形混频器的基本结构如图所示，其中有四条导线构成的环状结构，每条导线上有两个二极管，并且相邻两个二极管的极性相反，即正极连接在一起，负极连接在一起。
当输入两个高频信号时，它们沿着两条导线向环形结构中传播，经过相邻两个二极管的非线性特性，会产生二次谐波。
这些二次谐波在环形结构中沿着两个方向传播，最终会合并在一起，产生混频信号。
当输入的两个高频信号分别为f_1和f_2时，混频信号可以表示为：f_i=|2f_1-f_2|或f_i=|2f_2-f_1|。
当f_1=1GHz，f_2=1.2GHz时，混频信号为200MHz或400MHz。
二极管环形混频器的工作原理与反相器的反转器谐振原理有些相似，都是利用反向二极管的非线性特性产生谐波。
不过，在反向器中，反向二极管是通过电感串联来实现谐振的，而在环形混频器中，二极管是通过排列成环形来实现谐振的。
性能优点相比于其他混频器，二极管环形混频器具有以下优势：1. 节省功率。
二极管环形混频器没有放大器，不需要为信号提供额外的功率，因此具有较低的功耗。
2. 更广泛的频率范围。
由于工作原理是利用二极管的非线性特性产生二次谐波，因此其频率范围更广泛，可以覆盖几百MHz到数十GHz的范围。
3. 线性度较好。
由于二极管通过正反相间连接，可以抵消二极管之间非线性特性的差异，因此线性度较好。
4. 体积小，易于集成。
由于采用无源结构，且不需要额外放大器，因此体积小，便于在芯片上集成。
应用领域二极管环形混频器广泛应用于无线通信、雷达和毫米波成像等领域。
在无线通信中，它可用于实现频率转换、频率合成、频带过滤和混频信号的产生等功能。
在雷达领域，可以利用二极管环形混频器实现微弱信号的检测和处理。
混频器
（二 ） Gilbert混频器
M1和Ls构成了跨导级，将RF电压转化为 电流。Ls用于改善其线性度并实现阻抗 匹配。M2和M3作为开关由LO驱动，M1 的漏电流交替流过输出负载。等效于将 RF信号乘上一方波信号。其关键是要减 小两个开关管同时导通的时间，以实现 较低的噪声和较好的线性度。因此，要 求LO具有较大的摆幅。CMOS开关对一 般比三极管结构要求LO具有更大的摆幅。 这种混频器具有较好的LO与RF间隔离性。 虽然，LO将通过M1的栅漏电容泄漏到 RF输入端。但是，由于M1的漏端工作 在相位相反的两个平衡LO驱动频率下， 因此不存在LO频率泄漏。
复用技术（M1管）， 有效提高增益并减 小信号泄漏。 缺点： 1、占用面积大， 2、功耗较大
图2-3 改进型的折叠式混频器
（二 ） 无源混频器
Cs和Ls是为了引入源级负反馈，降低 电流注入技术降低了 M3.4.5.6的直流电流， gm3,从 电流镜的引入使得在无源混平器当中必须的 跨阻放大器不再必须，从而大大降低了噪声 而降低噪声。 同样起到降低噪声的效果。
优点： 1运行电压低。 2通过电流镜方案，不需要 运算放大器，从而降低了噪 声。 缺点： 1功耗比较大。
此混频器采用无源混频器
图2-4电流镜型无源混频器
（三 ）
参考文献
[ 1 ] I-Chuan Chen, Jeng-Rern Yang. 2 - 13GHz Broadband CMOS Low Voltage Mixer with Active Balun Designed for UWB Systems. 2010 IEEE International Conference of Electron Devices and Solid-State Circuits (EDSSC) [ 2 ] DaeHoon Na. A 1.2 V, 0.87–3.7 GHz Wideband Low-Noise Mixer Using a Current Mirror for Multiband Application. IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS, VOL. 22, NO. 2, FEBRUARY 2012 [ 3 ] Saeed Gholami, Hossein Shamsi. Design and Analysis of a High-Linear UWB CMOS Mixer. Electrical Engineering (ICEE), 2011 19th Iranian Conference on [ 4 ]兰飞, 李宁, 李巍, 任俊彦.6. 2~ 9. 4 GHz DC-OFDM超宽带接收机射频前端设计. Journal of Fudan University ( Natural Science) 2011 年8月第50 卷 第4 期.
说明混频的工作原理及应用
说明混频的工作原理及应用工作原理混频（Heterodyning）是一种信号处理技术，常用于无线通信和电子设备中。
混频的工作原理基于两个不同频率的信号相互作用产生一个新的频率差信号。
这个新信号被称为中频信号（Intermediate Frequency, IF），可以更容易地进行处理和传输。
混频的工作原理包括以下几个步骤：1.输入信号：混频器的输入信号通常由两个不同频率的正弦波组成，分别被称为本地信号（Local Oscillator, LO）和射频信号（Radio Frequency,RF）。
本地信号的频率通常是固定的，而射频信号的频率则根据需求而变化。
2.混频器：混频器是混频过程中最关键的组件，它将本地信号和射频信号相互作用。
混频器根据正弦波的特性，对两个输入信号进行乘法运算，生成一个新的信号。
3.中频信号：混频器的输出信号为中频信号，其频率为本地信号频率与射频信号频率之差。
通常将射频信号频率转换为中频信号是为了方便后续处理和传输。
4.信号处理：中频信号经过滤波器、放大器和其它处理电路进行进一步的处理。
滤波器用于去除混频器输出信号中的杂散频率分量，放大器用于增强信号的幅度。
5.应用：经过信号处理后的中频信号可以被用于各种应用，如无线通信、广播、雷达、遥感和电视等领域。
应用混频技术在许多领域中都有广泛的应用，下面列举了其中一些常见的应用场景：•无线通信：在无线通信系统中，混频技术用于将射频信号转换为中频信号。
中频信号能够更容易地进行解调、调制和传输。
此外，混频技术还可以将多个信号混合在一起，从而实现频分复用和多路复用等技术。
•广播：广播系统使用混频器将高频信号转换为中频信号，方便后续的处理和传输。
通过混频技术，广播信号可以更远地传播，并且在接收端进行解调和放大。
•雷达：雷达系统使用混频技术将回波信号转换为中频信号。
中频信号经过滤波和放大后，可以提供更准确的目标信息，如目标的位置、速度和方向等。
•遥感：在遥感领域，混频技术常用于接收和处理卫星信号。
混频器原理
设输入已调高频信号:
uc= Uc(t)cos ωct 本振电压:uL=ULcos ωLt LC回路的谐振频率ωI= ωL-ωc， 其带宽B≥2Ω，回路谐振阻抗 为RP,，变压比为n=N2／N1， 输出中频信号电压uI为:
cos t
cos ( L
c )t
1 2
g1U c
cos
t
cos I t
ICI cos t cos I t
双极型晶体三极管混频器基本电路的交流通道 : 共射极混频电路 ：本振信号由基极串联方式注入 本振信号由射极注入
共基极混频电路：
VT +-uc +-uL
(a) VT
+-uc +-uL
注意如点果: 中频 fI fL fc ，则除 fL fc 的中频被选出外，还
有((21可))自减能身少fc选组这出合种qp其干干f它L扰扰的与的q1组外方f合I来法频干：率扰：无即关，q不pffcL能靠pqff提Lc 高ff前II 级电pfL路的qf选c 择性fI来抑制。
ωc
uo 乘法器
uL
ωL
Ωmax
带通滤波器
uI
2 Ωmax ωI=ωL-ωC
仿真2 仿真3
ωI=ωL-ωc 返回
5.5.2 混频器主要性能指标
(1)变频增益： 变频电压增益:
Au
输出中频电压振幅 输入高频电压振幅
UI Us
(2)噪声系数:
变频功率增益
:
GP
PI Pc
Pc Fn PI Pni
混频器工作原理详解
混频器⼯作原理详解
混频器⼯作原理详解
混频器是通信系统的重要组成部分，⽤于在所有的射频和微波系统进⾏频率变换，这种频率变换应该是不失真的，原载频已调波的调制⽅式和所携带的信息不变。
在发射系统中混频器⽤于上变频，在接收系统中⼀般⽤于下变频。
⽬前混频器已⼴泛运⽤千雷达、电⼦对抗、通信、遥控遥测、⼴播电视等领域，混频器技术指标的好坏将直接影响整机性能的发挥。
——』混频器的⼯作原理
混频是指将信号从⼀个频率变换到另外⼀个频率的过程，其实质是频谱线性搬移的过程，混频器是输出信号频率等千两输⼊信号频率之和、差或为两者其他组合的电路。
在多信道发射系统中，由于基带频率很低若采⽤普通混频器作频谱搬移，则在信道带宽内将有两个边带，从⽽影响频谱资源的利⽤。
这时可采⽤单边带调制器来抑制不需要的边带，其基本结构为两个混频器、⼀个90度功分器和⼀个同相功分器。
将基带信号分解为正交两路与本振的正交两路信号混频，采⽤相位抵销技术来抑制不需要的边带，本振由于混频器⾃⾝的隔离⽽得到抑制。
混频失真和⼲扰的抑制
1、消除或减少交调、互调⼲扰的⽅法
a、采⽤线性度好的混频器，选择合适静态⼯作点；
b、降低射频信号输⼊幅度，使混频器⼯作在线性时变⼯作状态，减少混频的⾼次谐波分量；
C、从电路结构上考虑，采⽤多个⾮线性器件构成平衡混频电路，抵消⼀部分⽆⽤的组合频率分量；
d、采⽤补偿及负反馈技术实现接近理想的相乘运算。
2、消除或减少互易混频⼲扰的⽅法
a、采⽤线性度较好的混频器；
b、提⾼本振信号频谱纯度。
混频原理介绍与分析
混频原理介绍与分析混频原理是指将两个或多个不同频率的信号进行合成，生成一个新的频率信号的过程。
混频技术在无线通信、调频广播、雷达、导航系统等领域有着广泛的应用。
本文将从基本原理、混频器的分类和工作原理、混频器的性能参数等方面进行详细的介绍和分析。
一、基本原理混频原理的基本思想是通过非线性元件将两个或多个不同频率的信号相乘，以产生新的频率分量。
通常使用的非线性元件有二极管、晶体管、场效应管等。
当两个输入信号分别为f1和f2时，通过非线性元件，可以产生频率为f1、f2以及(f1±f2)的频率成分。
其数学表达式为：f3=，2f1±f2，或f4=，2f2±f1二、混频器的分类和工作原理混频器按照混频信号的处理方式可以分为平衡混频器和非平衡混频器两类。
平衡混频器采用平衡型电路，输入信号在非线性元件之前需要进行平衡混频，主要通过互补的非线性元件实现。
平衡混频器可以有效抑制杂散分量的出现，提高混频器的线性度和动态范围。
其中，二极管混频器（均衡）是应用最广泛的，其工作原理是将两个信号分别通过两个二极管，然后再将两个二极管的输出信号相加，最后通过滤波器滤除幅度较小的不需要的频率分量。
非平衡混频器主要有单边带混频器、振荡混频器和自脉冲混频器。
单边带混频器通过抑制一个较强的本地振荡信号来实现混频，它可以实现频率的选择性混频。
振荡混频器以混频信号为输入，在非线性元件中产生新的频率成分。
自脉冲混频器是一种特殊的非平衡混频器，通过将本地振荡信号送入非线性元件，产生自脉冲信号，然后通过滤波器来获得所需频率。
三、混频器的性能参数混频器的性能参数主要包括转换增益、本地振荡抑制比、本地振荡频率抑制比和反射损耗等。
转换增益是指输入信号到输出信号间的增益，通常以分贝（dB）为单位。
转换增益越大，表示混频器性能越好。
本地振荡抑制比是指混频器对本地振荡信号的抑制能力。
本地振荡抑制比越大，表示混频器对本地振荡信号的抑制能力越强。
混频器工作原理详解
混频器工作原理详解混频器是一种电子设备，主要用于将多个频率的信号混合在一起。
它在通信、雷达、广播、电视、无线电及音频等领域中广泛应用。
混频器的工作原理基于非线性元件的特性，其中最常见的非线性元件是二极管。
1.基本原理混频器的基本原理是利用非线性元件的非线性特性，将多个输入信号混合成一个信号。
混频器主要有两个输入端口（RF端口和LO端口）和一个输出端口。
其中RF端口输入射频信号，LO端口输入本地振荡信号（Local Oscillator），输出端口输出两个输入信号的混频信号。
2.输入信号的混合混频器的基本操作是将RF信号和LO信号相乘，得到两个频率分量的和频（Sum frequency）和差频（Difference frequency）信号。
混频器的核心部分是非线性元件，通常是二极管。
当RF信号输入混频器时，它与LO信号结合并通过非线性元件。
由于二极管的非线性特性，它会产生两个新的频率成分，一个是和频信号，频率为RF频率加上LO频率，另一个是差频信号，频率为RF频率减去LO频率。
这两个信号将通过输出端口输出。
3.阻止RF信号通过混频器还有一个重要的功能是阻止RF信号通过。
在通信系统中，LO信号的频率远高于RF信号，因此RF信号会通过LO端口到达射频接收器，引起干扰。
为了阻止RF信号通过LO端口，混频器采用了一个带通滤波器，用于选择只有和频和差频通过，而阻止RF信号通过。
4.选取合适的LO频率混频器的工作效果与LO信号的频率选择有关。
一般来说，LO频率应该选择为RF频率加上或减去一个中频（Intermediate Frequency），以使得差频信号与中频相等。
这样可以方便后续的信号处理和解调等操作。
5.非理想因素混频器在实际应用中会受到一些非理想因素的影响，包括本振泄露（LO Leakage）、直流偏置（DC Offset）、相位不匹配（Phase Mismatch）和幅度不平衡（Amplitude Imbalance）等。
混频器的工作原理
混频器的工作原理
混频器是一种用于把两个或多个信号源混合在一起的设备，它可以用来把多种信号源混合在一起，实现混音效果。
混频器的工作原理是将多个输入信号的幅度和相位通过调节器混合在一起。
混频器的输入信号可以是音频信号，也可以是其他信号，比如电视图像信号，或者是从计算机的端口获取的数字信号。
调节器的调节可以控制混音的音量，频率和相位，从而实现混音效果。
混频器通常由入口放大器，音量调节控制器，频率响应调节器，调制器，相位调节器，滤波器，延迟器，出口放大器等组成。
混频器的入口放大器可以增强音量，频率响应调节器可以改变混合信号的频率响应，而调制器可以改变信号的音色。
相位调节器可以把信号源之间的相位差异校正，从而消除相位冲突，也可以用于改变混音信号的调制方式。
滤波器则可以用来把不必要的频率组件从混合信号中剔除，而延迟器则可以用来改变混合信号的时间延迟，从而实现特殊的声学效果。
最后，混频器的出口放大器可以把混合信号的音量放大到合适的电平，从而达到最终的混音效果。
总的来说，混频器的工作原理是将多个输入信号的幅度和相位混合在一起，并通过调节器调节混合信号的音量，频率和相位，从而实现混音效果。
混频器可以用于多种应用，例如混音，放大和延迟，等等。
它可以让我们将多个信号源混合在一起，从而实现各种复杂
的音乐和图像效果。
双平衡混频器工作原理
双平衡混频器工作原理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：在无线通信系统中，混频器是一个至关重要的组件，它在调制解调、频率转换和信号处理等方面发挥着重要作用。
双平衡混频器作为一种广泛应用的混频器类型，具有高性能、抑制杂散频率等优点，在无线通信系统中得到了广泛应用。
本文将介绍双平衡混频器的工作原理及其应用。
一、双平衡混频器的概述双平衡混频器是一种基于平衡电路设计的混频器，它利用平衡网络来抑制杂散频率和减小杂散响应，从而提高了混频器的性能。
双平衡混频器通常由两个相等的负载抗，两个相互抵消的二次谐波抑制网络和两个平衡输入端组成。
其结构简单、抑制杂散频率性能好，广泛应用于无线通信系统中的频率转换和信号处理等方面。
二、双平衡混频器的工作原理双平衡混频器的工作原理可以简单概括为将两个输入信号进行乘法混频，在输出端得到频率差信号。
具体来说，当双平衡混频器的两个输入信号为正弦波时，通过乘法混频作用，输出信号中将包含原始信号频率之差的成分。
双平衡混频器利用平衡电路的特性，使得在混频过程中杂散响应得到有效抑制，从而提高了混频器的性能表现。
三、双平衡混频器的应用1. 无线通信系统中的频率转换：在无线通信系统中，双平衡混频器被广泛应用于频率转换的过程中，实现不同频率信号之间的转换，包括发射端和接收端的信号处理。
2. 通信系统中的调制解调：双平衡混频器也可以应用于调制解调环节，将基带信号与载波信号混频得到调制信号，或将调制信号解调成基带信号，实现信号的传输与处理。
四、双平衡混频器的性能和优点1. 抗干扰能力强：双平衡混频器能够通过平衡电路的设计，有效抑制杂散频率和杂散响应，具有良好的抗干扰能力。
2. 高性能指标：由于双平衡混频器的结构和工作原理，其性能指标包括本振抑制比、二次谐波抑制等方面表现优异，能够满足无线通信系统的要求。
3. 广泛应用领域：双平衡混频器在无线通信系统、雷达系统、卫星通信系统等领域均有广泛应用，为信号处理和频率转换提供了重要支持。
高频电子电路4.4混频器原理及电路课件
新材料与新工艺
随着新材料和工艺的发展，未来混频器将采用更先进的材料和工艺， 以提高性能和降低成本。
智能化与自动化
未来混频器将向智能化和自动化方向发展，能够自适应地完成信号 处理任务，提高系统的自动化水平。
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BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
频率特性
01
02
03
频率范围
混频器能够处理的信号频 率范围，通常由电路元件 的物理特性决定。
频率响应
混频器对不同频率信号的 处理能力，通常用增益和 相位响应来表示。
频率稳定性
混频器在长时间内保持其 性能参数不变的能力，特 别是在温度和环境变化时。
按电路形式
可以分为单端式和平衡式混频器。单端式混频器只有一个信号输入端，而平衡式 混频器则有两个信号输入端，可以减小本振信号的泄露和干扰。
混频器的基本原理
工作过程
输入信号和本振信号分别加在混频器的非线性元件上，通过非线性效应产生新 的频率分量，经过滤波器选频后得到所需的输出信号。
主要参数
混频器的性能主要取决于其工作频率、噪声系数、动态范围、失真系数等参数。
场效应管混频器
场效应管混频器由两个场效应管组成，一个作为输入管， 一个作为输出管。输入信号通过输入管进入，经过混频器 内部电路的调制，产生一个输出信号。输出信号的频率与 输入信号的频率不同，实现了混频功能。
场效应管混频器的优点是线性范围宽、噪声低、动态范围 大。缺点是电路复杂、调试困难，适用于高频信号的处理 。
ERA
定义与作用
定义
混频器是一种将两个不同频率的信号 进行混合，产生第三个频率信号的电 子器件。
混频基本原理
§7.5混频电路本节我们将讨论下述几个问题1.进行变频的原因，混频器的作用。
2.变频器的基本原理及数学分析。
3.晶体三极管变频电路的基本原理。
4.变频器的主要性能指标。
5.变频干扰。
§7.5.1 概述载波频率变换为中频频率，而保持调制规律不变的频率变换过程。
作用：超外差接收机的重要组成部分（下变频）；发射机的重要组成部分（上变频）。
接收机中混频器的作用：将天线上感应的输入高频信号变换为固定的中频信号；发射机中混频器的作用：将中频信号变换为射频信号。
重要性：靠近天线，直接影响接收机的性能。
混频器类型：一般接收机中：①三极管混频器。
②高质量通信接收机：二极管环形混频器、双差分对平衡调制器混频器（乘法器混频电路）。
1. 混频器与变频器的差别混频器和变频器的功能是一致的，都是频率变换电路，是频谱线性搬移过程。
其差别在于：混频电路中，本振信号由外部提供；变频电路中，本振信号由电路自身产生。
变频器＝混频器+本机振荡器↓↓四端口六端口因为二者功能相同，因此很多参考书不加区别。
但严格意义上是有差别的。
为什么要进行变频？(1) 要实现宽带，有一定增益的高频放大器非常困难，且要在频率很宽的范围内实现良好的选频特性也很困难。
例如，调幅收音机频率范围535～1605K，调频收音机的频率范围88－108MHz困难。
相比之下，固定频率的中频放大器的增益和选择性都可以做得很好。
(2) 在超外差接收机中，采用变频器，将接收到的射频信号变为固定的中频，在中频上放大信号，放大器的增益可以做得很高，选频特性可做得很好，且电路结构简单。
经中频放大后，输入到检波器的信号可达到伏特数量级。
混频达到的目的：将宽带的射频信号⇒固定的中频信号，⇒有利于兼顾选频和增益⇒提高接收机的灵敏度，也就是提高接收微弱信号的能力。
知识点（了解）：调幅收音机频率范围535～1605K，中频465KHz；调频收音机的频率范围88－108MHz，中频为10.7MHz。
混频器
混频器一.混频器的工作原理混频器在发射机和接收机系统中主要负责频率的搬移功能，在频域上起加法器或减法器的作用，频域上的加减法通过时域上的乘积获得。
混频器通常可以表示为如图１所示的三端口系统，应至少包含三个信号：两个输入信号和一个输出信号。
根据图1可以表示混频器最常见的数学模型：式中表征输入信号的振幅，表征本振信号的振幅。
图1.混频器原理框图对于混频器而言，混频器的输入信号分别定义为射频信号RF(Radio Frequency)，频率记为，和本振信号LO(Local Oscillator)，频率记为。
混频器的输出信号定义为中频信号IF(Intermediate Frequency)，频率记为。
根据混频器的应用领域不同，中频输出选择的频率分量也不同。
当时，混频器称为下变频器，输出低中频信号，多用于接收机系统；当时，混频器称为上变频器，输出高中频信号，多用于发射机系统。
常用的混频器实现方法主要有三种：第一种是用现有的非线性器件或电路，比如利用二极管电压电流的指数关系实现的二极管微波混频器；第二种是采用开关调制技术实现信号在频域上的加减运算，进而实现频率变换的功能，比如基于吉尔伯特单元的混频器；第三种是利用已有的电子元件实现混频电路的乘法模块。
二.混频器性能指标（一）转换增益转换增益(或者转换损耗)，其定义是需要的IF输出与RF输入的比值。
混频器的电压转换增益可表示为:混频器的功率转换增益可表示为：其中和分别为中频输出电压和射频输入电压的有效值．是负载电阻，是源电阻。
当输入电阻和负载电阻相等时，两种增益的dB形式相等。
（二）噪声系数一般而言，在分析系统噪声性能时，系统内的各模块视为黑盒子．即无需知道模块内部具体电路的噪声如何，而是用一个统一的系统参数对各模块噪声进行描述。
因此在分析混频器噪声性能时，将其看成是一个线性二端口网络。
噪声系数被用来衡量信号经过混频器后信噪比的恶化程度，即混频器本身引入的噪声的大小。
混频二极管工作原理
混频二极管工作原理混频二极管的工作原理基于半导体材料的特性以及PN结的功能。
PN结由一片P型半导体和一片N型半导体构成，中间的结面形成了一个电势垒，通过改变电势垒的电荷分布，可以控制电流的流动。
当PN结被正向偏压时，P型半导体端具有较高的电势，而N型半导体端具有较低的电势。
这种偏压使得电子从N型半导体向P型半导体流动，同时空穴从P型半导体向N型半导体流动。
因此，在PN结上形成了一个导电路径。
在混频二极管的工作过程中，其主要功能是将两个不同频率的信号进行混合，产生一个新的频率信号。
这个过程涉及到局域场效应和浓度变化带来的载流子的扩散。
当混频二极管适当偏压时，其中一个输入信号（即高频信号）通过电容效应将被耦合到中间层（即内尔层），而另一个输入信号（即低频信号）将通过PN结的非线性电阻效应耦合到内尔层。
这两个信号在内尔层相互作用产生新的频率信号。
因此，混频二极管可通过调整混频二极管的偏压和输入信号的频率，将一个信号转换为不同频率的信号。
1.非线性电阻：混频二极管的非线性电阻是指在正向偏压下，PN结电流对电压的响应不是线性的。
这种非线性起到了信号混合的关键作用。
2.调制深度：调制深度是指混频二极管用于调制解调时，输出信号的幅值变化和输入信号幅值变化之间的比率。
3.栅极电容：混频二极管有一个内置的栅极电容，用于耦合输入信号到内尔层。
总结起来，混频二极管的工作原理是利用PN结的非线性电阻特性，在适当偏压下，在混频二极管的内尔层产生一个新的频率信号。
这种工作原理使得混频二极管非常适合用于射频和微波应用中的信号混频和调制解调。
正交混频原理
正交混频原理
正交混频是一种无线通信中的信号处理技术，主要用于将两个不同频率的信号进行混合，以产生一个新的频率信号。
这种技术在无线通信、雷达系统、卫星通信等领域有着广泛的应用。
正交混频的基本原理是利用两个相互正交的信号进行乘法运算，然后通过低通滤波器滤除不需要的频率成分，得到所需的输出信号。
这两个相互正交的信号可以是两个不同频率的正弦波，也可以是两个具有特定相位关系的余弦波。
在实际应用中，正交混频通常需要通过射频前端电路来实现。
射频前端电路主要包括射频放大器、混频器、低通滤波器等部分。
射频放大器用于放大输入的射频信号，混频器则负责将两个不同频率的信号进行混合，低通滤波器则用于滤除不需要的频率成分，得到所需的输出信号。
正交混频技术的优点主要体现在以下几个方面：首先，由于采用了正交的信号进行混合，因此可以有效地抑制不需要的频率成分，提高信号的质量；其次，正交混频可以实现宽带信号的处理，因此在无线通信等领域有着广泛的应用；最后，正交混频技术还具有结构简单、成本低等优点。
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为了提高接收机的接收性能，很多接收机都采用超外差 接收方式，先将高频已调信号与本地振荡信号混频成中频已 调信号，然后再进行解调。 本小节介绍混频原理和混频电路，通过本小节的学习， 同学应掌握混频电路的组成模型、混频原理以及混频干扰的 来源和如果避免、削弱强的混频干扰
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(1) 选择合适的中频。 (2) 提高混频电路之前选频网络的选择性 , 减少进入混频电路 的外来干扰, 这样可减小交调干扰和互调干扰。对于镜频可采 用陷波电路将它滤掉。
(3) 采用具有平方律特性的场效应管、 模拟乘法器或利用平衡
抵消原理组成的平衡混频电路或环形混频电路 , 可以大大减少
无用组合频率分量的数目, 尤其是靠近有用频谱的无用组合频
率分量, 从而降低了各种组合频率干扰产生的可能性。
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2) 镜频干扰。
当p=r=1时, fn1=fL+fI。因为fc=fL-fI, 所以fn1与fc在频率轴
上对称分列于fL的两旁, 互为镜像, 故称fn1为镜像频率(简称
镜频)。
fI fc fL fI fn 1 f
例如fI=465kHz, fc=1MHz,则镜频为1930kHz。若外来干扰 中含有1930kHz的镜频, 就会产生镜频干扰。
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3.
若两个外来干扰能够进入混频电路, 并且和本振共同产生
的组合频率分量满足：
| ± fL±rfn1±sfn2|=fI
则也会产生干扰作用, 通常称为互相调制干扰(简称互调干 扰)。 其中r=1, s=2和r=2, s=1 两个组合频率分量影响最大, 由 于r+s=3, 故称为三阶互调干扰。显然, 其中两个外来干扰频与 载频的关系分别为: -f +2f =f n1 n2 c
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2. 当外来干扰和本振产生的无用组合频率分量满足：
|±pfL±rfn1|=fI
则也会产生干扰作用（寄生通道干扰）。 1) 中频干扰。 当p=0, r=1时, fn1=fI, 即外来干扰频率与中频相同。 例如中频为465kHz, 则同样频率的外来干扰即为 中频干扰的来源。
5.
若设u=us+uL, 则在输出电流表达式中, 电压偶次方项均会 产生中频分量。其中二次方项产生的振幅为 a2UsUL, 四次方项
3 产生的振幅为 3 a4 (U L U s U LU s3 )
幅并非与信号振幅Us成正比。Us越大, 失真越严重。因为Us就 是已调波的包络, 所以称此为包络失真。若Us太大, 包络失真太 严重, 使晶体管进入饱和区或截止区, 则无法将调制信号解调出 来, 通常称这种现象为强信号阻塞干扰。
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1. 二极管环形混频器
要求本振信号功率足够大，而输入信号为小信号。
实际应用时，输入输出端口均接滤波50Ω匹配网络
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2. 双差分对混频器
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5.5.3
混频器输入端
有用信号：us、uL
干扰信号：直接从天线进入的；混频器本身产生的；本振
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5.5.1 混频基本原理
二、混频电路的功能 变换后新 载频已调波的 调制类型和调 制参数不变。
f I fc f L
或
f I fc f L 或 f I f L fc
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fI > fc的称为上混频， fI < fc则称为下混频。
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三、混频电路的组成模型与基本原理
us
非线性器件
BPF
uI
uL
us
BPF
uI
uL
或
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f I fc f L f I fc f L 或 f I f L fc
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5.5.2 混频器电路
二极管环形混频器 工作频带宽，可达几GHz，噪声系数低、混频失真 小、动态范围大。但无混频增益，且要求本振信号大。 双差分对混频器 混频增益大，输出频谱纯净，混频干扰小，对本振电 压的大小无严格要求，端口间隔离度高。但噪声系数大。 三极管混频器
外来干扰能否顺利通过混频电路之前的选频网络。显然, 能产
生交调干扰和互调干扰的外来干扰频率都靠近信号载频fc
例如, 混频电路之前的选频网络带宽为10 kHz, 若fc=560 kHz, 则位于555 kHz～565kHz范围内的外来干扰都可能产生三阶交 调干扰。
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此中频分量就会如同一个干扰迭加在有用中频分量上。通常
称这种干扰为交叉调制干扰(简称交调干扰)。 其中由四次方 项产生的称为三阶交调干扰。虽然四次以上偶次方项也会产 生交调干扰, 但影响较弱。
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交调干扰有两个特点:
一是当信号消失, 即us=0, 则它也消失；
二是能否产生交调干扰与外来干扰的频率无关 , 只取决于此
式中 F为音频 , 则此组合频率分量能够产生干扰，且p 、
q越小，干扰影响越大 例如, 当fc=931 kHz, fL=1396 kHz, fI=465kHz时, 对应于p=1,
q=2的组合频率分量为:
|1396-2×931|=466kHz=465kHz+1kHz 466 kHz的无用频率分量在通过中放后, 与中频为465 kHz的 调幅信号一起进入检波器中的非线性器件 , 会产生 1kHz的差拍 干扰, 经扬声器输出后类似于哨声, 故称这种干扰为干扰哨声。
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. 若某些无用组合频率分量刚好位于中频附近 , 能够顺利通 后级电路对有用解调信号进行干扰 , 产生失真。且p、q、r、
s值越小，组合分量幅度越大，产生的干扰越大。 高频电子线路 西南科技大学网络教育学院
1.
当 ： |±pfL±qfc|=fI±F
的谐波产生的；高放非线性产生的。
混频器输出端：有用的中频分量（主通道），无用的中频 分量（假响应或者寄生通道）。
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Байду номын сангаас
假定混频电路中的非线性器件为晶体管, 其转移特性为:
i=a0+a1u+a2u2+a3u3+a4u4+… u=us+uL+un1+un2 =Uscos2πfct+ULcos 2πfLt+Un1cos2πfn1t+Un2cos 2πfn2t 则 输出的所有组合频率分量为: f=|±pfL±qfc±rfn1±sfn2|, p、 q、 r、 s=0, 1, 2, …
；2fn1-fn2=fc
互调干扰是由混频器的四次方项产生的。
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4 外来干扰和信号、 若设u=us+uL+un, 在输出电流表达式中, 偶次方项均会产 生中频分量, 其中四次方项a4u4产生的中频分量为 3a4UsU2nULcos 2π(fL-fc)t。显然, 这个中频分量与二次方项 a2u2产生的有用中频分量a2UsULcos2π(fL-fc)t不同, 因为它的 振幅是受外来干扰un的振幅Un控制的。若Un是交变信号, 则
2
可见, 实际中频分量振
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6 倒易混频
本振噪声和干扰信号混频，使本振噪声落入中频频带，
形成倒易混频，使输出端噪声加大，信噪比降低。
本振噪声越大，倒易混频影响越大。
针对混频干扰产生的具体原因, 可以采取以下三个方面 的措施来减小或避免。
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5.5
混频电路
5.5.1 混频基本原理
混频：又称变频，是一种频谱的线性拌移过程，它 把信号从一个频率变换到另一个频率，信号的其他 特征不变。 一、混频的应用 超外差接收机中把已调信号变为固定的中频。 单边带发射机中，用滤波法产生SSB信号，通常 先在比较低频率上调制和滤波，然后通过混频将 SSB信号搬移到工作频率上。