倍频器原理
第五章微波倍频器
P
+ + + +
N
P
N
W (b)
PN结电荷分布图 （a）初期，扩散运动为主；（b）平衡期 ，扩散 和漂移平衡形成势垒（~0.7V）；（c）正偏，W 减小，C增大；（d）反偏，W增大，C减小；
变容二极管的结构及其等效电路
SiO2 Cr-Au 欧姆接触 P Au-Ge
+ +
A N N+硅 B
P+ 耗尽层
§5.2 变容二极管及阶跃恢复二极管
变容二极管是一种结电容随外加偏压非线性变 化的二极管。 变容二极管的非线性电容可以采用PN结或肖 特基结形成，如无特别说明，变容管一般指 PN结型的二极管，它可用于微波压控振荡 器、微波倍频器、微波移相器、微波上变频器 及微波限幅器等。
变容二极管
PN结结电容形成的原理
§5.1 引
言
倍频器的工作原理
把输入频率的正弦波能量通过非线性器件（如 非线性电阻、电容），使其输出波形发生畸变， 产生各次谐波，再用滤波电路把所需要的谐波能 量取出送到负载。
倍频器用途
多用在微波和毫米波发射机和接收机电路， 产生在基频振荡器上无法获得的高频率的本征 信号源。
倍频器主要技术指标
1）波形纯度 所需频谱幅度与杂波频谱幅度之比，单位：dB； 2）工作频率及倍频次数 工作频率：输入/输出频率；倍频次数：输出频率与输入频率的比值。 3）输出功率 倍频器在一定输入功率情况下的输出功率； 4）变频损耗（效率） 输出所需谐波功率与输入基波功率之比； dB——变频损耗，百分数——效率； 5）驱动功率 能使倍频器正常工作的最小输入基波信号的功率； 6）带宽 一般以输出功率下降3dB的频率变化范围表示； 7）输入、输出驻波比 表征倍频器输入、输出端口匹配性能的技术指标，理想值为1。
三倍频发生器的基本原理
三倍频发生器的基本原理三倍频发生器是一种电子设备，它可以将输入的信号频率变为原信号的三倍频率。
在某些场合下，需要产生高频的电磁信号，而传统方法往往需要使用大量的器件或者复杂的实验操作。
使用三倍频发生器则可以简化这个过程，提高效率。
基本原理三倍频发生器的基本原理是通过倍频的方法实现信号的频率转换。
其中最简单的实现方式就是使用全波整流电路和电容滤波器。
在全波整流电路中，采用了恒流源和电容器的电路，将输入的交流信号转换为直流信号，然后将其通过电容滤波器进行滤波，获得了一个直流电位。
接下来再通过倍频电路将其输出的频率变为原信号的三倍频率。
倍频电路倍频电路是实现三倍频发生器的核心部件，它可以将输入的信号进行频率提升。
其中最常见的方式是使用倍频器电路。
倍频器电路倍频器电路分为李-基二倍频电路和倍频振荡器两种类型。
它们的基本原理是使用二级倍频电路来产生更高频率的电信号。
在李-基二倍频电路中，输入信号首先会进入一个二极管桥整流器，将正负半周期的信号分别整流，并将其输入到一个差分放大器中。
差分放大器会将两个信号相加，然后将其输入到一个输出振荡器中，产生高频信号。
最后，再将这个信号反馈到差分放大器的负端，使其形成一个闭环，从而实现三倍频输出。
而在倍频振荡器中，则是通过基础的压控振荡器和倍频器电路相结合来实现三倍频输出。
通过调整振荡器的频率，使其与倍频器之间在一定倍频系数的情况下实现三倍频输出。
总结在实现三倍频信号输出的过程中，倍频电路是实现这个过程的核心部件。
在电路的设计中，需要选择合适的器件和电路结构，以保证输出的信号质量和稳定性，并且能够满足不同场合的要求。
除此之外，中频放大器和输出滤波器等其他器件也是影响三倍频输出效果的关键部分。
倍频
实验一： 倍频电路与高频谐振功率放大器 实验目的：通过本实验，进一步了解和掌握丙类倍频电路和高频丙类谐振功率放大器的工作原理，了解和掌握倍频器中LC 选频回路Q 值变化对电路性能的直接影响关系，了解与掌握激励信号的幅值、负载电阻RL 的阻抗变化对放大器性能的影响。
通过实验、能够使学生初步掌握对高频电路的调整技巧，学会使用基本仪器对高频电路的测量及对电路的分析。
1.1 倍频器与高频谐振功率放大器工作原理(1) 丙类倍频器工作原理倍频器是把输入的信号频率f 0成整数倍增到n f 0的倍频电路。
比较常用的电路有2倍频、3倍频、5倍频等倍频电路形式,它常常被用于发射机、接收机电路或其它电路的中间级。
倍频器按其工作原理可分为两大类：第一类是参量倍频器：它利用具有PN 结元器件的结电容量的非线性变化，从而得到输入信号的n 次谐波频率分量。
常见的变容管倍频器、阶跃管倍频器就属于这种类型。
第二类是丙类倍频器：它利用晶体管的非线性效应，把正弦波变换成正弦脉冲波，由于脉冲波中含有丰富的谐波份量，通过LC 选频回路将信号的n 次谐波选出、从而完成对信号的n 次倍频功能。
这类倍频器的电路形式与丙类谐振放大器之间没有太大的区别、所以又称为丙类倍频器。
本实验中所采用的倍频器就属于这种电路类型。
图1-1 是本次实验用丙类倍频倍电原理图。
从图中可以看出该电路和丙类谐振功放级电路在电路结构上非常相类似、不同之处仅在于倍频器选用的两级LC 选频网络的固有谐振频率选择在输入信号f 0的三倍频上。
选用二级LC 选频,以提高选频效果。
LC 选频回路公式为：≈fLCπ21（U1）表示前级送来的载波信号，它经由L3、C13、C14组成的并联谐振回路选频后、经电容分压加载到倍频管BG3基极。
由于U1信号具有较大的电压幅值，完全可以使倍频管BG3工作在丙类状态下。
我们知道，当晶体管工作在开关状态时、其集电极输出信号电压为脉冲波,并且含丰富的谐波分量。
第五章微波倍频器
技术领域的应用也很广泛。
阶跃恢复二极管特性
v P+ 掺杂浓度 (cm3) 1019 i 普通 极管 普通二极管 t (b) 10
15
N
N+ t 约 0.7m (a)
x 1019
i
tS 阶跃二极管 t tt
(c)
SRD的杂质分布图
普通二极管和SRD电流波形比较
阶跃 极管的 要电参数 阶跃二极管的主要电参数
阶跃时间 tt ：阶跃管的反向电流Ir从0.8 Ir降至0.2 Ir所需的 时间——阶跃管获得高次倍频的关键参数； 阶跃管获得高次倍频的关键参数 tt越小，高次谐波越丰 越小 高次谐波越丰 富，倍频效率越高。 上限频率f上：阶跃时间的倒数即f上=1/ tt ； 少数载流子寿命 ：停止注入后，少数载流子的平均存在 时间，它定义为少数载流子浓度减少到初始值的1/e所经 历的时间。也可采用储存时间ts来等效。储存时间ts定义为电压开
Vou ut(mV) 1 平方律
输出饱和特性—— 动态范围—— 烧毁能量——
0.1
检波器饱和特性
60 40 0 20 Pin(dBm) 20 40
承上——
常用的几种检波器电路结构 1）高灵敏度窄带检波器：带宽小于 ）高灵敏度窄带检波器 带宽小于10％，高灵敏度和低驻波比。 ％ 高灵敏度和低驻波比 3)多倍频程检波器 ¼ì²¨ ¹Ü 检波管 A 2）宽带检波器
(c) 封装管的简化等效电路
变容二极管的等效电路
表征变容管性能的静态电参数
损耗电阻 Rs ：管子的损耗， ：管子的损耗，一般在 般在1Ω左右。 反向击穿电压VB ：一般定义为反向电流达1µA时的反偏电 压值。它限制了二极管的激励电平，一般适用范围在VB ≤v≤ 之内。 功率容量 ：为了提高变容管的功率容量，应提高其击穿电 压 降低热阻 压、降低热阻。 结电容 Cj ：对任意杂质浓度分布的PN结，其结电容是外 加电压的函数 其关系如下： 加电压的函数，其关系如下： V m1 V 2 C j C j (0)(1 ) C j (0)(1 )
锁相环倍频器
锁相环倍频器摘要倍频器（frequency multiplier）使输出信号频率等于输入信号频率整数倍的电路。
输入频率为f1，则输出频率为f0＝nf1，系数n为任意正整数，称倍频次数。
倍频器用途广泛，如发射机采用倍频器后可使主振器振荡在较低频率，以提高频率稳定度；调频设备用倍频器来增大频率偏移；在相位键控通信机中，倍频器是载波恢复电路的一个重要组成单元。
利用非线性电路产生高次谐波或者利用频率控制回路都可以构成倍频器。
倍频器也可由一个压控振荡器和控制环路构成。
它的控制电路产生一控制电压，使压控振荡器的振荡频率严格地锁定在输入频率 f1的倍乘值f0＝nf1上。
目录一课题目 (4)二课题介绍 (4)三关键词 (4)四锁相环介绍 (4)五 CD4046介绍 (6)六 CD4518介绍 (10)七锁相环倍频器设计电路及工作原理 (12)八电路元件清单 (13)九焊接与制作 (13)十实物图 (14)十一心得体会 (14)十二参考文献 (15)十三致谢 (15)题目锁相环倍频器一．本次课程设计主要是配合《模拟电子技术》和数字电子技术》理论课程而设置的一次实践性课程，祈祷巩固所学知识，加强综合实力，培养电路设计能力，提高实验技术，启发创新思想的效果。
二．课程介绍倍频器有晶体管倍频器、变容二极管倍频器、阶跃恢复二极管倍频器等。
用其他非线性电阻、电感和电容也能构成倍频器，如铁氧体倍频器等。
非线性电阻构成的倍频器，倍频噪声较大。
这是因为非线性变换过程中产生的大量谐波使输出信号相位不稳定而引起的。
倍频次数越高，倍频噪声就越大，使倍频器的应用受到限制。
在要求倍频噪声较小的设备中，可采用根据锁相环原理构成的锁相环倍频器和同步倍频器。
三．关键词锁相环 CD4046 CD4518四．锁相环介绍锁相环(phase-locked loop):为无线电发射中使频率较为稳定的一种方法,。
锁相的意义是相位同步的自动控制，能够完成两个电信号相位同步的自动控制闭环系统叫做锁相环，简称PLL。
阐述pll的倍频原理
阐述pll的倍频原理
阐述PLL的倍频原理
PLL几乎用于所有的数字通信系统中，最常用作信号接收器，用来对输入信号的频率进行检测，然后进行校正。
它使用一种叫做倍频技术的原理，把接收的低频信号转换成一个高频信号。
倍频技术是一种两步技术，第一步是结合一些频率电路，把低频信号转换成一个中间频率的信号；第二步，结合射频技术，把中间频率的信号再转换成一个超高频信号。
在倍频技术中，接收到的信号被转移到一个定子上，定子包含一个外部环，与被检测信号同频，这就是定子的作用。
外部环中有一个射频振荡器，该振荡器可以将较高频率的信号转换成更高的频率；这一步重要性在于，振荡器放出的信号频率是之前信号频率的整数倍，这一步就是把低频信号转换成了高频信号的过程，也就是倍频原理。
在接收到信号的倍频技术后，可以利用射频技术快速检测，并且保证信号的准确性，增强信号的质量和信号接收的灵敏性。
PLL的特点是它不但可以实现频率跟踪，也可以实现信号的连续校正，因此在数字电路设计中，经常用到PLL原理。
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倍频器
摘要摘要W波段是目前军用毫米波技术开发的高端，频率源是W波段高频系统实现的重要部分。
倍频器是实现毫米波频率源的一种重要方式,随着倍频器的发展和应用，倍频器方面的研究也不断地深入，如今倍频技术已经发展到一个新的阶段。
本文对W波段三倍频器进行了设计、仿真。
采用两个二极管反向并联的结构实现三次倍频的方案，这种平衡倍频电路结构能够将输入频率的偶次谐波抵消掉，从而大大降低电路中的杂波量。
本文运用ADS软件建立二极管对模型并且进行匹配电路的设计，运用HFSS软件对W波段三倍频器的滤波电路和过渡转换电路进行了仿真设计，然后把S参数仿真结果导入到ADS软件中,采用谐波平衡法对W 波段三倍频器的整体电路进行仿真和优化以获得最大倍频效率。
经仿真，W频段宽带三倍频器基本达到设计要求。
变频损耗在15dB以下，谐波抑制度基本20dBc以上。
关键词：毫米波、倍频器、低通滤波器、W频段三倍频IABSTRACTABSTRACTMultiplier is one important way to realize the millimeter-wave frequency source. Following the application and development of multiplier device and circuit, the research of multiplier theory is increasing. Today frequency multiplying technology has reached a new level.Firstly W-band frequency tripler has been designed, and simulation. Diodes which constitutes anti-parallel pairs structure was used to realize the frequency tripler. Balanced Frequency tripler can suppress the even-order harmonics so effectively that the amount of clutter has been greatly reduced. In this paper, The model of diode pairs was modeled and impedance matching networks was designed in Agilent ADS. Filter circuit and transition circuit of W-band frequency tripler have been simulation designed in the HFSS, and then import simulated S-parameters into ADS software. Finally, harmonic balance analysis was used to optimize the entire circuit for maximum multiplication efficiency.By the simulation, the W band tripler almost reaches the requirement of the project. the microstrip multiplier performance is better in entire W-band with multiplier loss 15dB and harmonic suppress above 20dBc.Key word: millimeter wave, multiplier, lowpass filter, W-band tripler.II目录目录第一章引言 (1)1.1毫米波的特点及应用 (1)1.2毫米波倍频器介绍 (2)1.3毫米波倍频器的国内外发展动态 (3)1.4课题介绍 (4)第二章倍频电路的基本理论 (5)2.1倍频原理 (5)2.2非线性电路的分析 (6)2.3平衡倍频器电路设计原理[11] (8)第三章毫米波三倍频器的设计 (10)3.1概述 (10)3.2关键技术和难点 (10)3.3倍频器的研制方案和设计框图 (11)3.4二极管的选择及参数介绍 (12)3.5波导-微带过渡 (13)3.5.1 理论基础 (13)3.5.2 输入波导到微带线探针过渡的设计仿真 (14)3.5.3 输出微带到波导线探针过渡的设计仿真 (16)3.6低通滤波器的设计 (18)3.7总体电路的仿真 (20)3.7.1 第一种电路形式的仿真 (20)3.7.1.1二极管对的输入阻抗及匹配电路 (20)3.7.1.2 加入无源电路进行总体仿真 (22)3.7.2第二种电路形式的设计及仿真 (26)3.7.2.1 二对二极管对的输入阻抗及匹配电路 (26)3.7.2.2 加入无源电路进行总体仿真 (28)3.7.3第三种电路形式的设计及仿真 (30)III电子科技大学学士学位论文3.7.3.1 二极管对的输入阻抗及匹配 (30)3.7.3.2偏置电路的设计 (30)3.7.3.3 加入无源电路进行总体仿真 (31)3.9三种结构的仿真结果分析 (34)第四章结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)外文资料原文 (40)外文资料译文 (45)IV第1章引言第一章引言1.1毫米波的特点及应用毫米波一般指的是波长介于1~10mm的一段电磁波频谱，其相应的频率范围为30~300GHz。
三倍频发生器的基本原理
三倍频发生器的基本原理非线性元件在输入信号通过时，会产生非线性的电压-电流特性。
这种非线性特性会导致输入信号的频率倍增。
在三倍频发生器中，一般会使用晶体管、二极管、场效应管（FET）等非线性元件。
下面是三倍频发生器的基本原理及详细说明：1.输入信号：三倍频发生器的输入信号一般为正弦波，其频率为f。
输入信号的幅值和电阻分配根据具体的电路设计而确定。
2.第一级倍频电路：第一级倍频电路包括一个非线性元件，如二极管。
它的作用是将输入信号的频率提高到原始信号的两倍，即2f。
非线性元件的特性导致了输入信号的频率倍增。
3.信号放大：在第一级倍频电路后面，还需要一个信号放大电路。
这个电路用于放大第一级倍频后的信号，以确保信号强度足够大以供后续电路使用。
4.第二级倍频电路：第二级倍频电路也包括一个非线性元件，如晶体管或FET。
它的作用是将第一级倍频后的信号频率再次提高到原始信号的两倍，即4f。
5.信号放大：与第一级倍频电路类似，第二级倍频电路之后需要一个信号放大电路，以确保输出信号的强度足够。
6.第三级倍频电路：第三级倍频电路是与第一级和第二级串联的，其作用是将第二级倍频后的信号频率提高到原始信号的三倍，即3f。
7.输出信号：第三级倍频电路的输出信号即为三倍频发生器的输出信号。
它是一个频率为3f的正弦波，其幅值可以通过信号放大电路进行调节。
需要注意的是，三倍频发生器需要精确的电路设计，以确保非线性元件的特性能够实现频率倍增。
此外，在设计过程中需要考虑电路的稳定性、功耗以及输出信号的失真等因素。
总之，三倍频发生器是利用非线性元件对输入信号进行频率倍增的电路。
它是许多通信、测量和信号处理应用中的重要组成部分，例如无线电频率合成器、信号发生器等。
阐述pll的倍频原理
阐述pll的倍频原理PLL的倍频原理是指利用相位锁定环（Phase-Locked Loop，PLL）技术实现信号的频率倍频。
PLL作为一种广泛应用于通信、射频、数字信号处理等领域的技术，其倍频功能在现代通信系统中起着至关重要的作用。
在PLL的倍频原理中，首先需要了解PLL的基本结构。
PLL由相位比较器、环路滤波器、电压控制振荡器（VCO）和分频器组成。
相位比较器用于比较输入信号和反馈信号之间的相位差，环路滤波器用于滤波处理相位比较器的输出，VCO根据环路滤波器的控制电压来调节输出频率，分频器用于将VCO输出的信号进行频率分频。
在PLL的倍频原理中，通常采用整数倍频和分数倍频两种方式。
整数倍频是指将VCO输出的频率进行整数倍增加，通常通过在反馈回路中增加一个分频器来实现。
分数倍频则是指将VCO输出的频率进行分数倍增加，通常通过在分频器输出端口增加一个相位调制器来实现。
在PLL倍频的过程中，首先VCO输出的频率被分频器进行分频，然后经过相位比较器和环路滤波器的处理，最终控制VCO输出的频率以使输入信号和反馈信号之间的相位差为零。
通过不断调节VCO的输出频率，使得输入信号的频率得到倍频。
PLL的倍频原理在通信系统中具有重要意义。
在无线通信系统中，为了提高信号的传输速率和频谱效率，常常需要对信号进行倍频处理。
PLL技术可以实现高精度、稳定的频率倍频，从而满足现代通信系统对频率精度和稳定性的要求。
总的来说，PLL的倍频原理是利用相位锁定环技术实现信号的频率倍增。
通过合理设计PLL的结构和参数，可以实现高精度、稳定的频率倍频，满足现代通信系统对频率精度和稳定性的要求。
PLL倍频技术在通信系统中具有广泛的应用前景，对于提高系统性能和信号质量具有重要作用。
注入锁定倍频器原理-概述说明以及解释
注入锁定倍频器原理-概述说明以及解释1.引言概述部分的内容应该是对注入锁定倍频器的基本概念和背景进行介绍。
可以参考以下内容：1.1 概述注入锁定倍频器是一种常见的电子器件，用于产生高频信号。
它实现了将低频信号锁定在一个倍频点上，并输出对应的高频信号。
这一技术在无线通信、雷达、高精度测量等领域具有广泛的应用。
在无线通信系统中，注入锁定倍频器常用于产生微波信号。
传统的低频振荡器虽然可以产生所需频率的信号，但在高频段的应用中存在一些困难。
而注入锁定倍频器能够将低频信号同步到高频段，提供稳定、高质量的高频输出信号。
注入锁定倍频器的工作原理是利用倍频效应。
具体来说，它通过将一个低频信号注入到倍频电路中，使倍频电路的输出频率是低频信号的整数倍。
通常，倍频电路由相位锁定环和倍频电路两个主要部分组成。
相位锁定环负责将低频信号的相位与倍频电路中的振荡器相位同步，而倍频电路则将同步后的低频信号进行倍频处理，得到高频输出信号。
本文将重点介绍注入锁定倍频器的原理和工作机制，并对其在实际应用中的一些关键问题进行讨论。
进一步深入理解注入锁定倍频器的原理，有助于我们更好地应用和优化这一技术，推动无线通信等领域的发展。
再根据文章的整体结构，在这一部分可以适量预告一下接下来将在正文部分讨论的内容，以激发读者的兴趣。
文章结构部分主要是对整篇长文的组织和安排进行说明。
本文的结构如下：1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 锁定倍频器的原理2.2 注入锁定倍频器的工作原理3. 结论3.1 总结3.2 展望在文章结构部分，我们简要介绍了整篇文章的组织形式。
引言部分包括了概述，文章结构和目的三个方面的内容。
正文部分则分为两个小节，分别介绍了锁定倍频器的原理和注入锁定倍频器的工作原理。
最后，在结论部分，我们进行总结并展望未来可能的研究方向。
通过这样的结构安排，读者可以清晰地了解文章的整体内容和组织方式，为后续的阅读提供了指导。
cpu倍频原理
cpu倍频原理咱们来聊一聊电脑里一个很神奇的东西——CPU倍频。
你可以把CPU想象成一个超级忙碌的小工人。
这个小工人呢，就像我们做数学题的时候有自己的节奏一样，它也有自己的工作速度。
而倍频呢，就像是给这个小工人加了一个加速器。
比如说，咱们玩游戏的时候，游戏里的人物跑来跑去，画面不停地变化。
这就需要CPU快速地处理很多信息。
就像你在学校参加接力比赛，如果每个同学都跑得很慢，那你们队就很难赢。
但是如果有个加速器，能让大家跑得更快，那赢的机会就大啦。
倍频对于CPU来说，就像是这个加速器。
CPU原本有一个基础的工作速度，就像小工人本来正常走路的速度。
可是当有了倍频之后呢，它就可以按照倍频的倍数来更快地工作。
再举个例子，假如CPU是一个小厨师。
这个小厨师本来一分钟能做10个小蛋糕，这是他正常的速度。
如果有了倍频，就好像突然有个魔法，能让他在同样的一分钟里做出20个或者30个小蛋糕呢。
这样一来，电脑里很多需要处理的东西，像打开软件、看视频、玩游戏，都能很快地完成。
就像我们在游乐场玩游乐设施一样。
如果游乐设施的速度很慢，我们玩起来就不够刺激。
CPU没有倍频的时候就像速度慢的游乐设施，有了倍频就像游乐设施突然加速，变得超级刺激又好玩。
那这个倍频是怎么做到让CPU变快的呢？这就像是给小工人或者小厨师安排了一个特别的时间表。
按照这个新的时间表，他们就能更紧凑地安排工作，做更多的事情。
而且啊，不同的电脑，根据它的用途，可能会设置不同的倍频。
就像有的小朋友跑得快，有的小朋友力气大。
不同的电脑也有自己的特点，有的电脑需要处理很多复杂的图形，像设计动画的电脑，就可能需要更高的倍频，这样才能让画面更流畅，颜色更漂亮。
而普通用来写作业、上网查资料的电脑，可能就不需要那么高的倍频啦。
总之呢，CPU倍频就像是给CPU这个小助手加了一个超级厉害的技能，让它能更快更好地为我们的电脑工作，这样我们就能更开心地用电脑做各种有趣的事情啦。
倍频器和上变频器
倍频器可分为有源倍频器和无源倍频器，有源倍频器 需要外部电源供电，而无源倍频器则不需要。
倍频器的工作原理
工作原理
倍频器通过非线性元件将输入信号转 换为谐波信号，然后从众多谐波信号 中选择所需的频率进行放大，最终输 出所需的倍频信号。
电路组成
性能指标
倍频器的性能指标包括倍频次数、输 出功率、相位噪声、杂散抑制等。
倍频器和上变频器
• 倍频器简介 • 上变频器简介 • 倍频器和上变频器的比较 • 倍频器和上变频器的技术发展 • 倍频器和上变频器的实际应用案例
01
倍频器简介
倍频器的定义
定义
倍频器是一种电子设备，用于将输入信号的频率加倍， 产生输出信号。
原理
倍频器通过非线性元件实现输入信号的频率倍增，通 常使用晶体管或二极管等非线性元件。
成熟阶段
20世纪中叶，随着电子技术的快速发展，倍频器和上变频器技术逐 渐成熟，广泛应用于卫星通信、电视广播等领域。
现代阶段
进入21世纪，随着数字信号处理和微电子技术的进步，倍频器和上变 频器技术不断创新，具有更高的性能和更低的功耗。
当前的技术水平
高效率
现代倍频器和上变频器技术能够 实现高效率的频率转换，有助于
雷达系统
上变频器用于将低频的雷 达信号转换为高频信号， 以提高雷达的探测距离和 分辨率。
电子对抗系统
上变频器用于将低频的干 扰信号转换为高频信号， 以干扰敌方雷达和通信系 统。
03
倍频器和上变频器的比较
工作原理的比较
倍频器
倍频器是一种电子设备，可以将输入信号的频率加倍，产生更高频率的输出信号。其工作原理基于非线性元件的 特性，通过非线性元件将输入信号的能量转换为更高频率的信号。
晶体管倍频器
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封
倍频器是一种输出频率等于输入频率整数倍的电路，用 以提高频率，它广泛应用于无线电发射机等电子设备中。
1、发射机振荡器的频率越高，频率稳定度应越低。一般 主振器频率不宜超过5MHz。因此发射频率高于5MHz，一般 宜采用倍频器。
2、在采用石英晶体稳频时，振荡频率越高，晶体越薄， 越易振碎，所以一般石英晶体的频率限制在20MHz以下。超 过这一频率，就宜在石英振荡器后加倍频器。
6、在超高频段（米波以至厘米波段）难以获得足够的功 率，可采用参量倍频器将频率较低、功率较大的信号转变为
频率较高、功率亦较大的输出信号。
晶体管倍频有两种主要形式：一种是利用丙类放大器电
流脉冲中的谐波成份获得倍频，叫做丙类倍频器；另一种是
利用晶体管的结电容随电压变化的非线性来获得倍频，这是
半导体器件所特有的性质，叫做参量倍频器。本节只对丙类
让LC回路谐振于二倍频，则 可以产生二倍频正弦波电压。
同理，让LC回路谐振于三倍 频，则可以产生三倍频正弦波 电压。
v率器b+-这的的样正作+iBv就弦用B ii可波。CE- 以电v+-产压CC生，了完二成L 倍倍频频输出 -+ - +p
VBB
VCC
丙类状态下的高频功率放大器
iC、vC 2ω
iCmax
◎二倍频输出最大功率P02与基波 最大功率P01间的关系为
—P—02 = —Ic—m2—= α—2(6—0°—) =0.52 P01 Icm1 α1(120°)
◎三倍频输出最大功率P03与基波 最大功率P01间的关系为
—P—03 =
—Ic—m3—=
α3(40°)
———
光的倍频原理
光的倍频原理光的倍频原理是指通过某种方法将光的频率增加到原来的倍数。
光的频率是指单位时间内光波重复出现的次数，单位是赫兹（Hz）。
光的倍频主要可分为非线性倍频和线性倍频两种。
非线性倍频是指在非线性光学材料中，通过非线性光学效应将光的频率增加到原来的倍数。
非线性光学材料具有非线性响应特性，即光强与电场强度的关系不是线性的，而是非线性的。
其中，最常见的非线性光学材料是二甲基亚砜(Dimethyl Sulfoxide，简称DMSO)，它具有良好的非线性效应。
非线性倍频中的主要过程是二次谐波产生，即将输入的基频光波的频率加倍。
例如，将一束红光（波长为632.8nm）射入非线性光学材料中，通过二次谐波产生，可以得到一束波长为316.4nm的绿光。
线性倍频是指通过光学器件中的非线性效应将一束光的频率增加到原来的倍数。
常见的线性倍频器件有倍频晶体、掺铒光纤和光纤拉伸器等。
其中，倍频晶体是线性倍频中最常用的器件。
通过频率加倍效应，倍频晶体可将输入的光源频率扩展到原来的二倍。
倍频晶体一般由非线性晶体（如β-BaB2O4，简称BBO）制成。
当一束入射光穿过倍频晶体时，晶体中的非线性效应会导致光的频率翻倍。
例如，将一束波长为1064nm的红外激光传入BBO晶体，可以得到一束波长为532nm的绿光。
光的倍频原理在实际应用中有很多重要的应用。
例如，在激光技术中，光的倍频可以用于激光器的频率加倍、波长转换和频谱展宽等。
另外，光的倍频也常用于实验室中的光学实验，例如通过倍频晶体可以获得更高频率的光源以满足实验需求。
此外，光的倍频还在光通信、光制造、光学测量和光学信息处理等领域有重要应用。
总而言之，光的倍频原理是通过非线性效应或线性倍频器件将光的频率增加到原来的倍数。
非线性倍频通过非线性光学材料中的二次谐波产生，线性倍频通过倍频晶体等器件实现。
光的倍频在激光技术和光学实验中具有重要应用，对于促进光学科学的发展和应用具有重要意义。
倍频的原理
倍频的原理
嘿，朋友们！今天咱来唠唠倍频的原理，这可真是个超级有意思的事儿呢！
咱就说啊，倍频就好像是一场魔法变身。
比如说，你原本走的是一条普通的路，倍频就像是突然给这条路施了魔法，让它一下子变得不一样了！
想象一下，音乐上的倍频。
原来一个音符“哆”，经过倍频，就好像它突然有了分身，一下子变成了好几个“哆”，而且还升高了频率，变得更尖锐或者更低沉了。
这多神奇啊！
在电子领域，倍频也是大显身手呢！就好像一个小小的电子信号，它本来乖乖地按照自己的节奏跑，可一旦遇到倍频这个“魔法棒”，哎呀妈呀，它就变得更强大、更有力，频率翻倍啦！那不就像是一个小绵羊突然变成了大灰狼嘛！
咱再看看光的倍频。
光本来好好地发着自己的光，倍频一来，好家伙，光的性质都变了呢！这不就像是一个普通人突然拥有了超能力嘛！
“哎呀，这倍频可真是太奇妙了！”你可能会这么惊叹。
对呀，它就是这么神奇。
倍频就像是生活中的一个小惊喜，总是能给我们带来意想不到的变化和乐趣。
倍频的原理其实并不复杂，就是利用一些特殊的技术和方法，让频率翻倍。
但是它带来的影响却是非常巨大的。
它让我们的科技更加发达，让我们的生活更加丰富多彩。
所以啊，朋友们，不要小看这个小小的倍频哦，它可是有着大大的能量呢！
总之，倍频就是这样一个充满魅力的东西，让人忍不住想要去探索，去发现，去感受它的奇妙之处！我觉得倍频真的是太酷啦！它让一切都变得有可能！。
微波倍频器介绍
2次 倍频 400MHz
3次 倍频 1.2GHz
X波段 8倍频
滤波器 放大器
X波段 隔离器
13dBm 9.6GHz
-115dBc/Hz@10kHz
6
毫米波低相噪锁相源实现方案
(M) 谐波混频器
f
LO LO
毫米波
VCO
RF
f’LO=MfLO
f RF
倍频器
f
LO
(M)
fm=fRF-f’LO LLO = LLO+20lgM
Pnm P n m
m 0m
P
0m
0
P
m 1
0m
0
P
m2
P01
P0 m 1 100% P01
1、忽略变容管的电阻损耗； 2、除n次谐波外的所有谐波信 号都接电抗性负载； 理论倍频效率达到100%
24
一、电抗性倍频器
2、变容管倍频器
高次谐波不会产生电压，除非允许低次谐波电流流过
DDS提供频率精调；PLL提供频率粗调
缺点：PLL切换时，速度减慢
13
几种频率合成技术的性能比较
类别 主要特征
DS 高 差 快 很低 高
PLL 较高 一般 慢 较低 低ຫໍສະໝຸດ DDS 低 极高 快 低 高
工作频率 分 辨 率 速 噪 杂 度 声 散
在实际的工作中根据具体设计要求采用不同的方 式，也可以结合起来应用使最终的结果满足要求
9
DDS的特点
频率分辨率极高：由FCW=1可得分辨率Δf= fc/2A，A达到48位 (AD9852)，使得分辨率极高(微Hz级) 频率捷变很快：FCW的传输时间及以LPF为主的器件响应时间 很短，使得高速DDS系统的频率切换时间可达ns级 变频相位连续： FCW 的改变实质是改变相位增长率，而相位 本身保持不变，使得系统有良好的相参性 易于控制、集成和实现功能扩展：改变 ROM中存储的数据， 可以实现任意波形输出 杂波抑制差：DDS全数字结构带来了许多优点，但正是由于这 种结构以及寻址 ROM时采用相位截断、 DAC位数有限决定了 DDS杂波抑制差的主要缺点 输出频率低：受器件速度(特别是 DAC)的限制，使得工作时钟 频率fc较低(AD9858:1GHz) 输出相对带宽很宽：0～40%fc (Nyquist带宽限制了DDS的输出 上限)
3.4 丙类倍频器
3.4 丙类倍频器
3.4 丙类倍频器
一、 功能: 将输入信号频率成整数倍增加。
f
倍频器
nf
二、采用倍频器的优点： （1）能降低主振级频率，使其稳定工作。 （2）扩展发射机的工作波段。 （3）在调频和调相发射机中，采用倍频器可扩展 调频（相）波频移（相移）。 （4）提高发射机工作稳定性。因为采用倍频器，
uc I cnm cosntRp Ucnm cosnt
EXIT
通信电子线路
3.4 丙类倍频器
1 1 I cnmU cnm U cnm I cM n ( c ) 2 2
n次倍频器输出功率: P0 n n次倍频器效率:
cn
n (c ) 1 (c ) P 0n P 0
合 肥 工 业 大 学
输入频率与输出频率不同，从而减弱了寄生耦合。
EXIT
通信电子线路
3.4 丙类倍频器
三、分类
按其工作原理可分为 丙类倍频器: 利用丙类放大器电流脉冲中的 谐波经选频回路获得倍频
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模拟乘法器实现倍频:
利用晶体管结电容随电压变 化的非线性来获得I U P0 n 2 cnm cnm 1 n ( c ) U cnm P Vcc I c 0 2 0 ( c ) Vcc
cn c
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故在其他情况相同的条件下，丙类倍频器的输出功率和效 率远低于丙类放大器，且随n的增大而迅速降低。 1200 最佳导通角与次数n的关系： c n 0 n 2, 600 , 2最大 n 3, 40 ,3最大
通信电子线路
3.4 丙类倍频器
四、丙类倍频器的工作原理
n
倍频器原理
倍频器1、功能。
倍频器实质上就是一种输出信号等于输入信号频率整数倍的电路，常用的是二倍频和三倍频器。
在手持移动电话中倍频器的主要作用是为了提升载波信号的频率，使之工作于对应的信道；同时经倍频处理后，调频信号的频偏也可成倍提高，即提高了调频调制的灵敏度，这样可降低对调制信号的放大要求。
采作倍频器的另一个好处是：可以使载波主振荡器与高频放大器隔离，减小高频寄生耦合，有得于减少高频自激现象的产生，提高整机工作稳定性。
2、倍频原理。
由晶体三极管组成的倍频电路如下图所法，它的基本原理是：三极管VT1的基极不设置或设置很低的静态工作点，三极管工作于非线性状态，于是输入信号经管子放大，其集电极电流会产生截止切割失睦，输出信号信号丰富的谐波分量，利用选频网络选通所需的倍频信号，而滤除基波和其他谐波分量后，这就实现了对输入信号的倍频功能。
手机射频功率放大器射频功率放大器手持移动电话发射端的高频信号功率越大，天线转换成电磁波的能量也越大，天线转换成电磁波的能量也越大，通信距离就越远；反之，输出高频信号功率越小，通信距离就越近。
为了保证一定距离的无线电通信正常，必须对射频信号进行功率放大。
对手机射频功率放大器的主要要求有以下四个方面。
（1）输出功率能达到要求，电路有一定的输出功率功率余量。
（2）电路效率高，以节约直流电源用电量。
（3）具有良好的谐波抑制能力，杂波辐射量要小。
（4）具有功率自动控制电路，以防止电源电压变化或振荡输出电压幅度不稳定引起的过激励，避免末级功放电路的烧毁。
目前手持移动电话的射频功率放大器广泛应用厚膜混合集成功放块，其特点是将射频功放器件组成整件，体积小，可*性高，组装及检修方便。
功率自动控制电路使输出功率保持在一定范围内，其工作原理框图如下图所示。
末级功放输出的信号经耦合器采样取出部分信号功率，经过检波变成直流送入放大器放大，放大后的电平再耦合至微处理器进行检测，并由微处理器送出一个控制指令到功率放大器，从而调整功率电平使之能满足要求。
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4、倍频器（1）功能。
倍频器实质上就是一种输出信号等于输入信号频率整数倍的电路，常用的是二倍频和三倍频器。
在手持移动电话中倍频器的主要作用是为了提升载波信号的频率，使之工作于对应的信道；同时经倍频处理后，调频信号的频偏也可成倍提高，即提高了调频调制的灵敏度，这样可降低对调制信号的放大要求。
采作倍频器的另一个好处是：可以使载波主振荡器与高频放大器隔离，减小高频寄生耦合，有得于减少高频自激现象的产生，提高整机工作稳定性。
（2）倍频原理。
由晶体三极管组成的倍频电路如下图所法，它的基本原理是：三极管VT1的基极不设置或设置很低的静态工作点，三极管工作于非线性状态，于是输入信号经管子放大，其集电极电流会产生截止切割失睦，输出信号信号丰富的谐波分量，利用选频网络选通所需的倍频信号，而滤除基波和其他谐波分量后，这就实现了对输入信号的倍频功能。
5、射频功率放大器手持移动电话发射端的高频信号功率越大，天线转换成电磁波的能量也越大，天线转换成电磁波的能量也越大，通信距离就越远；反之，输出高频信号功率越小，通信距离就越近。
为了保证一定距离的无线电通信正常，必须对射频信号进行功率放大。
对手机射频功率放大器的主要要求有以下四个方面。
（1）输出功率能达到要求，电路有一定的输出功率功率余量。
（2）电路效率高，以节约直流电源用电量。
（3）具有良好的谐波抑制能力，杂波辐射量要小。
（4）具有功率自动控制电路，以防止电源电压变化或振荡输出电压幅度不稳定引起的过激励，避免末级功放电路的烧毁。
目前手持移动电话的射频功率放大器广泛应用厚膜混合集成功放块，其特点是将射频功放器件组成整件，体积小，可*性高，组装及检修方便。
功率自动控制电路使输出功率保持在一定范围内，其工作原理框图如下图所示。
末级功放输出的信号经耦合器采样取出部分信号功率，经过检波变成直流送入放大器放大，放大后的电平再耦合至微处理器进行检测，并由微处理器送出一个控制指令到功率放大器，从而调整功率电平使之能满足要求。
三、锁相环频率合成器1、电路组成基本锁相环频率合成器主要由鉴相器、低通滤波器、压控振荡器和可编程分频器组成。
鉴相器又称相位比较器，其作用是将检测信号与基准信号进行相位比较，并输出一个反映两信号相位差大小的电压。
低通滤波器的作用是滤除鉴相器输出电压的干扰成分，使之更加纯净地反映两比较信号相位差的大小。
压控振荡器是一个振荡频率受电压大小控制的振荡电路，实际上是一个调频振荡电路。
分频器的作用是降低信号的频率，在电路中相当除法器，实际上是一计数器，计数脉冲的周期若为N，则输入端送入N个脉冲后，输出端只送出一个脉冲，即输出信号的频率是输入信号频率的1/N。
N称为分频系数，其值可以是固定值，也可以是变化的。
可编程分频器的分频系数是受逻辑电路的数据信号控制而改变的。
2、电路原理分频器有f基准和f分频两个输入信号，f基准一般是由石英晶体振荡器产生的基准频率，它决定频率合成量的最小频率偏移量。
f分频是压控振荡器所产生的信号经N分频后的比较信号。
f分频与f基准两者的相位差异由鉴相器检出而转换为误差电压，再经低通滤波器取出缓慢变化的直流电压控制压控振荡器的振荡频率，使之朝着减小与f基准信号的频率差、相位差方向变化，由此获得一个稳定的信号源。
微处理器的指令可预置可编程分频器的分频系数N，由此可得到频率间隔f基准的一系列合成频率，根据上图可说明合成频率f O与N、f基准三者之间的关系。
可编程序分频器应满足f分频=f OIN。
当锁相环路锁定时，鉴相器应满足f分频=f基准。
根据以上两式整理则有f O=Nf基准。
可见预置分频系数N就能获得所需要的振荡频率信号，以满足移动电话不同频道的工作需要逻辑音频部分工作原理手持移动电话的控制功能及数据处理由逻辑电路板来完成，逻辑电路板应用计算机微处理技术，使之结构小型化，控制智能化，其核心部件是4位或8位的单片微处理器芯片CPU，并有随机读写存储器RAM、只读存储器ROM支持CPU工作。
一、逻辑单元电路的功能1、主控微处理器主控微处理器CPU是手持移动电话的重要组成部人，它在主要软件和硬件的支持下，完成对手机的智能控制，其损坏会产生各种各样的逻辑故障，甚至无法开机。
主控微处理器与各受控电路的接口关系已在上图中标示出来，基本功能如下。
（1）对工作信道进行控制。
微处理器发送信道编码指令给频率合成器，可控制频率合成器的分频系数N，从而产生不同的频率源，作为发射电路的载频信号、接收电路的本振信号，实现信道的自动选择及对信道的连续扫描。
（2）对寻呼信号进行用户码的识别。
手机接收的寻呼信号若与存储器存储的用户码相符就响应寻呼，振铃器发出铃声。
（3）对发射功率进行检测和控制。
发射功放电路输出端进行信号取样、整流，获得反映发射功率强弱的直流电压，并加到微处理器的检测端，微处理器根据该电压的大小，送出一功率控制信号至发射单元电路，调整使之发射功率符合要求。
（4）对接收信号电平、噪声电平进行检测，若信号过弱发出指令切换工作信道。
（5）手机的有关数据信号由微处理器编码成为数字化指令，发射给基地站。
接收的信令也是由微处理器译码，然后对整机实现智能化控制。
（6）对直流工作电源进行电压检测和工作状态的控制。
微控制器在一块芯片（集成电路）上集成了中央处理器（CPU），存储器（RAM、ROM或EPROM）和各种输入/输出接口、定时器/计数器、A/D、D/A转换接口等电路，它是一块大规模集成电路。
由于它具有许多适和于控制的指令及硬件支持，而广泛用于家用电器的控制系统中。
一个最基本的微控制器主要由下列几部分组成。
ⅠCPUCPU在单片机中起着核心作用，单片机所有操作动作指令的接收和指令的执行、各种控制功能、辅助功能等都在CPU的管理下进行。
同时，CPU还要担任各种运算工作。
在单片机中，CPU起着指挥中心的作用。
通俗地讲，CPU相当于“人脑”和“算盘”的作用，其中“人脑”用来指挥单片机的各项工作，“算盘”则用来进行各种数据的运算。
Ⅱ存储器存储器的作用相当于“纸张”。
存储器用来存放单片机中的各种程序和数据。
所谓程序就是根据所要解决问题的要求，应用指令系统中所包含的指令，编成一组有次序的指令的集合。
所谓数据就是单片机工作过程中的信息、变量、参数等，例如键盘所馈回来的信息。
（1）ROM（掉电不丢失）在手机的单片机系统中，有的程序是固定不变的，如自举程序或引导程序，有的程序则可以进行升级。
存储不同的序，存储器也不尽相同，如Flash（闪速存储器）特点是响应速度和存储速度高于一般的EPROM。
且在手机中存储着系统运行软件和中文资料，所以叫它版本或字库。
它容量也更大一些，比如998的320字库容量为16×32Mbit。
（2）EEPOM电可擦（E）可写（E）可编程（P）只读存储器（ROM），因为在手机中它主要用来存放应用文件，如机身码IMEI、用户没它信息，所以俗称码片。
不过在现代通讯技术日益发展的今天，许多机型已将码片资料和版本资料集成在一起了。
（3）RAM数据存储器（掉电丢失）数据存储器是一个随机存储器，是一个读/写存储器（RAM），它可读可写，它分成许多单元。
微控制器片内的数据存储器和途很多，主要有下列一些。
A、其中的一部分单元当作CPU的工作寄存器。
当单片机中没有专门的寄存器阵列时，可使用数据存储器中的一部分单元。
B、微控制器内有一个大小、地址均为固定的堆栈，设在数据存储器中。
C、数据存储器其余的单元是用户的数据区。
输入/输出接口输入/输出接口常用I/O接口表示，I是指输入接口，是英文IN的简写。
O是批输出接口，是英文OUT的简写。
输入/输出接口电路是指CPU与外部电路、设备之间的连接通道及有关的控制电路。
由于外部电路、设备中的电平在小、数据格式、运行速度、工作方式等均不统一，一般情况下是不能与CPU相兼容的（即不能直接与CPU连接），这些外部电路和设备只有通过输入/输出接口的桥梁作用，才能进行相互之间的信息传输、交流并使CPU与外部电路、设备之间协调工作。
输入/输出接口种类繁多，不同的外部电路和设备需要相应的输入/输出接口电路，可利用编制程序的方法具体确定接口的工作方式、功能和工作状态。
定时器/事件计数器为了提高单片机的实时控制能力，一般单片机内都设有定时器电路。
定时器有两种类型：一是增量计数器；二是减量计数器。
当定时器溢出时，增量计数器产生中断并作标志位置位；当定时器回零时，减量计数器产生中断。
有的定时器还具有自动重新加载的能力，这使得定时器的作用更加灵活方便，利用这种功能很容易产生一个可编程的时钟。
此外，定时器还可作为一个事件计数器，当工作在计数器方式时，可从指定的输入端输入脉冲，计数器对其进行计数运算。
Ⅴ时钟系统时钟系统是单片机的重要系统。
单片机的工作是按部就班的，按一定规则排列时间顺序的定时，就是由时钟系统控制的。
时钟信号把单片机执行指令时要做的操作按先后顺序排好，并给每一个操作规定好固定时间，这样就可以使单片机在某一时刻只做一个动作，实现电路的有序工作它工作的快慢又和手机的状态有关，大多数的手机在开机时因需要处理的程序很多，时间要求短，时钟多为13MHz，而在待机或休眠时有32.768KHz就足够了。
这有点类似于电脑CPU的主频，这也就是为什么手机开机时13MHz频偏一点无所谓，只要有足够的振幅可以传送数据就行了，而入网时才和基站校准的原因之一。