西工大-微波电子线路复习PPT课件

忽略损耗电阻 Rs 0 考虑电流激励型二次倍频器
F1
C1
L1
FN LN CN
Rg
Rs
vs
i1 C j
iN
RL
2
由于滤波器F1和F2的限制流过变容管的电流只有频率f1和f2的 分量，相应变容管两端电荷q1和q2也只有频率f1和f2的分量
q(v) Q0 2Q1 sin1t 2Q2 sin(21t )
F1
C1
L1
Rg
Rs
vs
i1 C j
FN LN CN
iN
RL 并联型
F1
Rs C j
FN
串联型 Is
Rg C1 L1 v1 vN LN CN
RL
3.2.2 基本原理 1. 二次倍频器
如果变容管的外加电压满足 VB v
C j (v) C(0) /(1 v / )n
C(0) 为零偏压时的结电容 为势垒电压
v
v C(0) n
q(v) C j (v)dv ( v)n dv
C(0) n[( v)n1]v /(1 n)
C(0) n[( v)1n 0]/(1 n)
C (0)
1n
n
(
v )1n
q
q(v) q
C(0) n
1n
(
v)1n
q
当 v VB 时
qB
q
C(0) n
1n
第一章 微波混频器
Microwave Mixer
引言 Introduction
输入信号
非线性器件
本振
输出信号 滤波器
非线性器件有：二极管、三极管、场效应管等
二极管
内建电场
金属
N型半导体
扩散电流
I
漂移电流
Vb
V
I so
i
I so [exp(
eV nkT
)
1]
Cp
Cj
Ls Rj
Rs
微波混频器的原理和特性
n1
f (vL ) g(t ) g0 2 gn cos nLt
n1
f
(vL )
di dt
vvL
g(t)
g0 IsoeV0 J0 (VL ) gn IsoeV0 Jn (VL )
混频器的传输特性
变频损耗包括：(1)电路适配损耗，(2)混频管结损耗，
(3)混I频s 时的净变频损耗 g1
第二章 参量放大器
Parametric Amplifier
2.2.2 非线性电抗中的一般能量关系和参放分类
1. 门雷——罗威关系
并联 型非 线性 电容 网络
f1,0 R1,0
vp
f0,1 R0,1
vs
f1,1 R1,1
fm,n Rm,n
串联 型非 线性 电容 网络
ip
is
R1,0
R0,1
R1,1
fI
g / 4
1.4.2 平衡混频器 1.环行线耦合平衡混频器——反相型平衡混频器
i1
3
D1
2
fs
fI
1 4
fL
D2 i2
2.分支线耦合平衡混频器——90°相移平衡混频器
4
fs
3
D1
g / 4
fI
1
2
fL
g / 4
D2
3.正交场平衡混频器 波导式平衡混频器
本振输入
隔板
接晶体电流表 混频腔
谐振窗
混频器I
g / 4
fs g / 4
混频器II
y fL
90°相移
g / 4 y
g / 4 l D3
l D4
90°移相器
g / 4
fs g / 4
g / 4 l D1 l D2
y
g / 4 y
fL
组成及金属半导体二极管特性
工作原理
特性
传输 噪声 隔离 匹配
设计
基本电路 平衡和双平衡混频器 镜像回收与抑制
原理
忽略寄生参量，只记非线性电阻 Rj vs
i f (v) f (vL vs )
Rj
通常 | vL || vs |
vL
i
f (vL)
f (vL )vs
21！f
(v
L
)v
2 s
31！f
(v
L
)v
3 s
...
取一阶近似 i f (vL ) f (vL )vs
f (vL ) Idc 2 In cos nLt
归一化
q(v) q(v) q qB q
Q0 2Q1 sin1t 2Q2 sin(21t )
其中
Q0 (v)
Q0 qB
q q
Q1 (v )
Q1 qB q
Q2
(v)
Q2 qB q
因为
v q2
所以
v [Q0 2Q1 sin1t 2Q2 sin(21t )]2 (Q02 2Q12 2Q22 ) 4Q0 (Q1 sin1t Q2 sin(21t )] 4Q1Q2 cos(21t ) 2Q22 cos 21t 4Q1Q2 cos(31t ) 2Q22 cos(41t 2 )
II
Vs g0 g1 g2
g2 g1
g1 g0
VI
Ik
Vk
g0 g1 g2
Rs
I
Rj
Cj
Vj
La (dB)
10 lg
(1 1 )2 41
10lg
(1 2 )2 42
混频器的噪声特性
故等效噪 声温度为
Tm1
Ts Lm1
TD (1
1) Lm1
等效噪声 温度比为
tm1
1 Lm1
Ts T0
(1
1 ) TD Lm1 T0
镜频开路或短路
Tm 2
N 02 kB
2 Lm
2
[T0
( Lm2 2
1)TD ]
tm2
2 Lm 2
[td
(
Lm 2
2
1) 1]
镜频匹配
整机噪声系数
F0 Fm Lm (FIF 1)
1.4 混频器基本电路
1.4.1 单端混频器
fs
g / 4 g / 4
fL
C(0)
VB
v
C j (V ) C(0) /(1 V / )n
动态特性
变容二极管所加的电压为
v V0 Vp cos pt
则
C
j
(v)
C0 (1
2
C1 C0
cos
pt)
C0 (1
2
cos
pt)
C C(t)
Cmax
C0 C(V0 )
V Cmin
2C1 C
t
t
第三章 倍频器
变容管倍频器 基本电路
至中放
信号输入
1.4.3 双平衡混频器
信号巴伦
fs
二极管桥
D4
D3
本振巴伦
fL
D1
D2
中频输出
信号口
信号巴伦
本振巴伦
本振口
中频口
1.5.1 滤波型镜像回收混频器 k / 2
fI
g / 4
1.5.2 平衡型镜像回收混频器
混频器I
fs
A
/2
/ 2
fI
fL
/ 2
混频器II
微带平衡型镜像回收混频器
f1,0
f0,1
f1,1
Rm,n fm,n
门雷—罗威关系
mPmn 0
m0 n (mf p nfs )
nPmn
0
m0 n (mf p nf s )
门雷—罗威关系的应用
①和频变频器 ②差频变频器 ③负阻反射参量放大器 ④简并型、准简并型参放
特性与原理
2.2 变容二极管
静态特性
C Ci
(
VB )1n
q
q(v) q qB q
( v)1n ( VB )1n
( v )1n VB
令 VM VB
v
VM
Hale Waihona Puke Baidu
q(v qB
) q q
其中 1/(1 n)
令 v v 为归一化电压
VM
q q(v) q qB q
为归一化电荷
则上式简化为
v (q )
为了简单选用突变结变容管 n 1/ 2