混频器原理
混频器原理
作者：本站来源：https://www.360docs.net/doc/6615995542.html, 发布时间：2008-8-13 18:16:39 减小字体增大字体
混频器原理
工作频率
混频器是多频工作器件，除指明射频信号工作频率外，还应注意本振和中频频率应用范围。
噪声系数
混频器的噪声定义为：NF=Pno/Pso Pno是当输入端口噪声温度在所有频率上都是标准温度即T0=290 K时，传输到输出端口的总噪声资用功率。Pno主要包括信号源热噪声，内部损耗电阻热噪声，混频器件电流散弹噪声及本振相位噪声。Pso为仅有有用信号输入在输出端产生的噪声资用功率。
变频损耗
混频器的变频损耗定义为混频器射频输入端口的微波信号功率与中频输出端信号功率之比。主要由电路失配损耗，二极管的固有结损耗及非线性电导净变频损耗等引起。
1dB压缩点
在正常工作情况下，射频输入电平远低于本振电平，此时中频输出将随射频输入线性变化，当射频电平增加到一定程度时，中频输出随射频输入增加的速度减慢，混频器出现饱和。当中频输出偏离线性1dB时的射频输入功率为混频器的1dB压缩点。对于结构相同的混频器，1dB压缩点取决于本振功率大小和二极管特性，一般比本振功率低6dB。
动态范围
动态范围是指混频器正常工作时的微波输入功率范围。其下限因混频器的应用环境不同而异，其上限受射频输入功率饱和所限，通常对应混频器的1dB压缩点。
双音三阶交调
如果有两个频率相近的微波信号fs1和fs2和本振fLO一起输入到混频器，由于混频器的非线性作用，将产生交调，其中三阶交调可能出现在输出中频附近的地方，落入中频通带以内，造成干扰，通常用三阶交调抑制比来描述，即有用信号功率与三阶交调信号功率比值，常表示为dBc。因中频功率随输入功率成正比，当微波输入信号减小1dB时，三阶交调信号抑制比增加2dB。
隔离度
混频器隔离度是指各频率端口间的相互隔离，包括本振与射频，本振与中频，及射频与中频之间的隔离。隔离度定义为本振或射频信号泄漏到其它端口的功率与输入功率之比，单位dB。
本振功率
混频器的本振功率是指最佳工作状态时所需的本振功率。原则上本振功率愈大，动态范围增大，线性度改善（1dB压缩点上升，三阶交调系数改善）。
端口驻波比
端口驻波直接影响混频器在系统中的使用，它是一个随功率、频率变化的参数。
中频剩余直流偏差电压
当混频器作鉴相器时，只有一个输入时，输出应为零。但由于混频管配对不理想或巴伦不平衡等原因，将在中频输出一个直流电压，即中频剩余直流偏差电压。这一剩余直流偏差电压将影响鉴相精度。
应用
频率变换：这是混频器的一个众所周知的用途。常用的有双平衡混频器和三平衡混频器
三平衡混频器由于采用了两个二极管电桥。三端口都有变压器，因此其本振、射频及中频带宽可达几个倍频程，且动态范围大，失真小，隔离度高。但其制造成本高，工艺复杂，因而价格较高。
鉴相：理论上所有中频是直流耦合的混频器均可作为鉴相器使用。将两个频率相同，幅度一致的射频信号加到混频器的本振和射频端口，中频端将输出随两信号相差而变的直流电压。当两信号是正弦时，鉴相输出随相差变化为正弦，当两输入信号是方波时，鉴相输出则为三角波。使用功率推荐在标准本振功率附近，输入功率太大，会增加直流偏差电压，太小则使输出电平太低。
可变衰减器/开关：此类混频器也要求中频直流耦合。信号在混频器本振端口和射频端口间的传输损耗是有中频电流大小控制的。当控制电流为零时，传输损耗即为本振到射频的隔离，当控制电流在20mA以上时，传输损耗即混频器的插入损耗。这样，就可用正或负电流连续控制以形成约30dB变化范围的可变衰减器，且在整个变化范围内端口驻波变化很小。同理，用方波控制就可形成开关。
相位调制器（BPSK）：此类混频器也要求中频直流耦合。信号在混频器本振端口和射频端口间传输相位是由中频电流的极性控制的。在中频端口交替地改变控制电流极性，输出射频信号的相位会随之在0°和180°两种状态下交替变化。
正交相移键控调制：QPSK是由两个BPSK、一个90度电桥和一个0度功分器构成。
I/Q调制/解调器调制与解调实为相互逆反的过程，在系统中是可逆。这里主要介绍I/Q解调器，I/Q解调器由两个混频器、一个90度电桥和一个同相功分器构成。
镜像抑制混频器：抑制镜像频率的滤波器一般都是固定带宽的。但当信号频率改变时，镜频频率也随之改变，可能移出滤波器的抑制频带。在多信道接收系统或频率捷变系统中，这种滤波器将失去作用。这时采用镜频抑制混频器，本振频率变化时，由于混频器电路内部相位配合关系，被抑制的镜频范围也将随之改变，使其仍能起到镜频抑制的作用。由于电路不是完全理想特性，存在幅度不平衡和相位不平衡，可能使镜像抑制混频器的电性能发生恶化，下图为幅度不平衡和相位不平衡对电性能响加以说明。
单边带调制器：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
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。
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）。
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-----?+==?+=?-??-= ?==??+?=≈
二极管双平衡混频器
高频电子实验报告 实验名称： 二极管双平衡混频器 实验目的： 1、掌握二极管双平衡混频器频率变换的物理过程。 2、掌握晶体管混频器频率变换的物理过程和本振电压V0和工作电流Ie对中频转出电压大小的影响。 3、掌握集成模拟乘法器实现的平衡混频器频率变换的物理过程。 4、比较上述三种混频器对输入信号幅度与本振电压幅度的要求。 实验仪器： 1、 1号板 1块 2、 6号板 1块 3、 3 号板 1块 4、 7 号板 1块 5、双踪示波器 1台 实验原理： 1. 二极管双平衡混频原理
图3-1 二极管双平衡混频器 二极管双平衡混频器的电路图示见图3-1。图中V为输入信号电压，V为本机振荡电压。在负载R上产生差频和合频，还夹杂有一些其它频率的无用产物，再接上一个滤波器（图中未画出） 二极管双平衡混频器的最大特点是工作频率极高，可达微波波段，由于二极管双平衡混频器工作于很高的频段。图3-1 中的变压器一般为传输线变压器。 二极管双平衡混频器的基本工作原理是利用二极管伏安特性的非线性。众所周知，二极管的伏安特性为指数律，用幂级数展开为 当加到二极管两端的电压v 为输入信号V和本振电压V之和时，V项产生差频与和频。其它项产生不需要的频率分量。由于上式中u 的阶次越高，系数越小。因此，对差频与和频构成干扰最严重的是v 的一次方项（因其系数比v项大一倍）产生的输入信号频率分量和本振频率分量。 用两个二极管构成双平衡混频器和用单个二极管实现混频相比，前者能有效的抑制无用产物。双平衡混频器的输出仅包含（pω±ω）（p 为奇数）的组合频率分量，而抵消了ω、ω以及p 为偶数（pω±ω）众多组合频率分量。 下面我们直观的从物理方面简要说明双平衡混频器的工作原理及其对频率为ω及ω 的抑制作用。
(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-----?+==?+=?-??-= ?==??+?=≈
变频器谐波干扰的解决方法
变频器谐波干扰的解决方法 变频器以其节能显著，保护完善，控制性能好，使用维护方便等特点，迅速发展起来，已成为电动机调速的主潮流，怎样结合生产工艺要求正确使用变频器并使其充分发挥效益，已成为我们关注的焦点。 近年来，随着我厂变频器投用量增多，变频设备干扰引起故障也在增多，电气设备出现的谐波干扰问题主要表现有以下几方面：（1）谐波干扰导致电力系统无功功率增大，造成功率因数明显降低；（2）现场电机受到变频谐波干扰引起电机噪声与振动增大，温度升高；（3）谐波干扰造成系统电缆故障率增多，绝缘老化，引起电缆对地故障；（4）谐波干扰引起断路器工作不稳定，引起开关误动作；（5）谐波干扰对通讯电路的干扰，引起联锁电路误动作等。 一、变频器的基本原理和电路组成 变频器有主回路和辅助控制电路组成，其中主回路有整流模块、平波电容、滤波电容、逆变电路、限流电阻和接触器等元器件组成；辅助控制电路由驱动电路、保护信号检测电路、控制电路脉冲发生及信号处理电路等组成，如下为变频器逆变电路图。这种电
路特点是，电源采用三相电流全波整流，中间直流环节的储能单元采用大容量电容作为储能元件，负载的无功功率将由它来缓冲。由于大电容的作用，主电路的直流电压比较平稳。然后经过6个功率管IGBT进行信号调制，产生电动机端的电压为方波或波电流。故称为电压型变频器。现在普遍应用的都是电压型变频器。 二、变频器应用中的谐波干扰问题及危害 谈到变频器的谐波干扰问题，首先要了解干扰的来源，变频器本身就是一种谐波干扰源，变频器谐波是由交流电整流电路和直流电转换为交流过程中产生的。当电子元件IGBT工作于开关模式作高速切换时，产生大量耦合性电磁电流。 因此变频器对电气系统内其它电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。在现实工作中，变频器产生的谐波电流从输出端经过电缆传导到电动机定子绕组上，造成电机铜损、铁损大幅增加。致使电机无功损耗增大，温度升高，严重影响电机的运转特性；另一方面变频器输入回路产生的3次谐波经过电源电缆影响到电力系统，它可在变压器内形成环流，造成变压器内部温度升高，影响变压器的使用效率；谐波干扰还会引起断路器保护电路检测产生误差，导致断路器
二极管双平衡混频器实验报告
二极管双平衡混频器 一、实验目的 1、掌握二极管双平衡混频器频率变换的物理过程。 2、掌握晶体管混频器频率变换的物理过程和本振电压V0和工作电流Ie对中频转出电压大小的影响。 3、掌握集成模拟乘法器实现的平衡混频器频率变换的物理过程。 4、比较上述三种混频器对输入信号幅度与本振电压幅度的要求。 二、实验内容 1、研究二极管双平衡混频器频率变换过程和此种混频器的优缺点。 2、研究这种混频器输出频谱与本振电压大小的关系。 三、实验仪器 1、1号板1块 2、6号板1块 3、3 号板1块 4、7 号板1块 5、双踪示波器1台
四、实验原理与电路 i. 二极管双平衡混频原理 图3-1 二极管双平衡混频器 二极管双平衡混频器的电路图示见图3-1。图中VS为输入信号电压，VL为本机振荡电压。在负载RL上产生差频和合频，还夹杂有一些其它频率的无用产物，再接上一个滤波器（图中未画出） 二极管双平衡混频器的最大特点是工作频率极高，可达微波波段，由于二极管双平衡混频器工作于很高的频段。图3-1中的变压器一般 为传输线变压器。 二极管双平衡混频器的基本工作原理是利用二极管伏安特性的非 线性。众所周知，二极管的伏安特性为指数律，用幂级数展开为 当加到二极管两端的电压v 为输入信号VS和本振电压VL之和时， V2项产生差频与和频。其它项产生不需要的频率分量。由于上式中u
的阶次越高，系数越小。因此，对差频与和频构成干扰最严重的是v 的一次方项（因其系数比v2项大一倍）产生的输入信号频率分量和本振频率分量。 用两个二极管构成双平衡混频器和用单个二极管实现混频相比，前者能有效的抑制无用产物。双平衡混频器的输出仅包含（pωL±ωS）（p为奇数）的组合频率分量，而抵消了ωL、ωC 以及p为偶数（pωL±ωS）众多组合频率分量。 下面我们直观的从物理方面简要说明双平衡混频器的工作原理及其对频率为ω L 及ω S 的抑制作用。 (a)
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。
变频器谐波滤波器
设备电源谐波滤波器 DNF-电源谐波滤波器是专为变频器、伺服、中频炉、UPS（或其他含3相6脉整流电路）开发的三相电力系统设备就地谐波抑制解决方案，适用于任何3相6脉整流电路，可以降低其谐波电流畸变率以符合相关标准规定限值。 DNF-电源谐波滤波器的选型方法简单，只要知道设备的工作电压和功率，即可直接选型。现场安装不需要任何调试，即装即用，并且不需要现场维护。 次、11次、13次等奇次谐波)，而且能够滤除各种非特征谐波(间谐波); 9.改善设备的EMC电磁兼容性,降低峰值电流,提高设备的抗浪涌能力; 10.性能稳定、可靠性高,维护成本低; 11.选用简单：仅需要知道负载的额定工作电压和功率即可; DNF-电源谐波滤波器产品使用说明 安装在各种含有3相6脉整流设备（如变频器、伺服、中频炉、UPS等）电源输入端; 使谐波畸变率THDI≤16%或10%,适应不同地区标准 串联安装在上述设备的电源输入线上, 广泛应用各种工业场合。
DNF-电源谐波滤波器主要技术指标 额定工作电压：3相，400VAC ±10% 工作频率：50Hz ±1HZ (默认值) /60Hz ±1HZ 过载能力： 承受150%额定电流，1分钟，每小时一次 总谐波失真THID：满载状态下，THDI≤16%或10%。 功率因数：在50% ~ 100%负荷范围内，0.95-1 环境温度：-25°C ~ +40°C 满载运行 +50°C ~ +70°C 降额运行 海拔高度：<1000米 湿度：5%-85% (无结露) 防护等级: IP20 / IP00 DNF无源谐波滤波器系统连接图
附:IEEE-519标准关于諧波電壓及電流失真之限制 短路比Isc/IL 总谐波失真THD Isc/IL: < 20时 THD ≤ 5% ; Isc/IL: 20 < 50时 THD ≤8% Isc/IL: 50 < 100时 THD ≤ 12% ; Isc/IL: 100<1000时 THD ≤15% Isc/IL: > 1000 时 THD ≤20% DNF无源谐波滤波器 THDI 与 负载率 关系曲线图 设备外形尺寸图
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。
谐波混频的优缺点对比
常用的混频器结构主要有两种：（１）基波混频，本振信号频率等于射频信号频率，一般用于射频载波信号频率较低的情况；（2）分谐波混频，射频信号的频率是本振信号的偶数倍，一般用于射频载波信号频率较高的情况（常用于X 波段及其以上频段混频器设计）。 我们的设计目标是L波段零中频直接变频混频器。拟采用的两种方案如下： （一）基波混频 若是采用基波混频方案，即采用本振输出的基波信号直接与射频信号进行混频。其优势在于：（1）射频信号载波频率较低，用于产生本振信号的VCO及锁相环、鉴相器的实现设计难度较低；（2）从已有的公司产品和公开发表的文献可知，该方案技术发展比较成熟，可参考的设计拓扑结构多。 在零中频接收结构中，基波混频存在一些缺点：（1）本振泄漏；（2）直流偏移；（3）若是采用平衡混频结构，对带内杂波抑制不好，其输出高次杂波可能正好处在输出频率的边带上而无法通过输出滤波器滤掉，这会对接收机的性能产生较大的影响。 为了克服由于本振泄露引起的直流偏移对接收机性能的影响，直接变频接收的本振方案往往采用二分频或二倍频结构实现本振与射频的偏差，从而消除直流偏移产生的途径。这种方案框图如下图1所示。 （二）分谐波混频 分谐波混频法主要是利用本振的n（2，4，6。。。）次谐波来跟RF信号混频，然后通过输出滤波器选出所需的信号。因此，这种混频方法的主要优点是：（1）可以降低本振频率至所需频率的1/2，1/4等，本振的调谐范围窄，简化了本振的设计难度。 （2）这种混频方法产生的高阶混频产物少，电平低，这对混频器的输出些杂波的抑制有好处。 （3）采用谐波混频法，将本振频率降低一半，甚至更低，则可通过提高杂波阶数，降低其幅度，从而有效抑制了带内杂波。 （4）一般低频谐波混频器本振信号频率选为射频信号频率的一半，混频器使用本振信号的二次谐波与输入射频信号进行混频。由本振泄漏引起的自混频将
双平衡二极管混频器的分析与设计【文献综述】
文献综述 电子信息工程 双平衡二极管混频器的分析与设计 混频器应用于移动通信和微波通信以及各种高精度的微波测量系统中的前端电路，是射频系统中的一个关键部分，其性能的好坏直接影响到整个系统的性能。本文打算采用ADS软件设计了一个双平衡二极管混频器。最后通过仿真得到了二极管双平衡混频器的三阶交调等参数。介绍了混频器的发展状况、混频二极管以及利用它们来实现混频的优缺点。给出了混频器相关的概念和指标，还有各种不同结构的混频器电路及其指标的差异。探讨了二极管环形混频电路的工作原理，通过分析和计算，得出最终输出电流的组合频率分量。按采用的非线性器件不同，常用的混频器有三极管混频器、二极管混频器和集成模拟乘法器构成的混频器，此外，还有采用变容二极管等非线性元器件构成的混频器。其中，二极管混频器主要应用于工作频率较高的无线电超外差式接收机(如米波段及微波接收机)或仪器中。其优点是电路结构简单，噪声低，工作频段宽，组合频率少。它的电路形式有单管式、平衡式及环形式(也称为双平衡式)等。 混频器已被广泛应用于移动通信，微波通信，以及各种高精密微波前端电路测试系统，射频系统是其性能的关键部分，直接影响到整个系统的性能。通信工程和无线电技术，被广泛用于调制系统中，输入基带信号，通过转换进入高频率的调制信号。在解调过程中，收到的信号调制高频频率也将受到相应的中频信号转换。特别是在超外差接收器，混频器被广泛使用，如AM广播接收器将有一个535KHz调幅信号，可用1000Hz的本振将其变频为465KHz的中频信号。在为了提高发射机的发射频率，多级发射器的稳定性。以较低的频率作为主振荡器晶体振荡器，产生一个非常稳定的高频主振信号，然后通过加，减，乘，除法运算转化成无线电频率，所以必须使用混频器电路，如转让发送和接收频道的电视转换，卫星通信上行，下行频率转换等，必须使用混频器。因此，混频器电路是电子技术和无线电专业应用必须掌握的关键电路。双平衡混
变频器工作原理图解
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
HFSS与Designer协同仿真设计D波段分谐波混频器
HFSS 与Designer 协同仿真设计 D 波段分谐波混频器 王瀚卿，余世里，苏兴华，沈利江 上海航天电子技术研究所，上海，201109 摘要： 本文应用三维电磁场仿真软件HFSS ，对混频器各部分分别进行了建模仿真。然后利用HFSS 与Designer 的协同仿真，实现了D 波段分谐波混频器的仿真设计和优化。仿真结果表明，该混频器在12GHz 频带内单边带变频损耗（SSB ）小于7dB 。 关键词： D 波段 变频损耗 HFSS 和Designer 协同仿真 Simulation and Design of D band sub-harmonic mixer by using HFSS and Designer Wanghan Qing Yushi Li Suxing Hua Shenli Jiang Shanghai astronavigation electronic technology institute Shanghai 201109 Abstract : This paper presents the modeling and simulation of the components of mixer with the optimization of HFSS software. Then, using co-simulation between HFSS and Designer, the performance result of D-band mixer has been obtained and analyzed. The result indicates that, the conversion loss of the mixer is less than 7dB within 12 GHz. Keywords : D band conversion loss co-simulation between HFSS and Designer 1. 引言 由于太赫兹技术已成为倍受各国政府支持和重视的先进科学技术，毫米波、亚毫米波混频器的应用日渐广泛, 国内外许多研究机构和科研院所都在积极开发结构合理、性能卓越的混频器，来满足各应用领域的需求。采用谐波混频技术的分谐波混频器，其本振源频率只是射频信号频率的数分之一，降低了设计高频接收机的难度和成本。 2. 分谐波混频器的工作原理 分谐波混频器是利用二极管的非线性原理，使本振信号产生高次谐波，与输入的射频信号进行混频，输出频率较低的中频信号。偶次谐波混频器利用反向并联二极管对的特性，即外部电流只含偶次本振谐波分量，而奇次本振谐波分量仅存在于管对环路内部，减少了电路 输出信号的干扰频率的影响，降低了变频损耗。 2
高频课程设计 二极管双平衡混频器
河北科技师范学院课程设计说明书课程名称：高频电子线路 设计题目：混频器工作原理 姓名：高金龙、郭强、姚明月 院系：机电工程学院 专业班级：电子0701、0702 学号：0414070107 0414070210 0414070227（姓名顺序排列）指导教师：杜殿会 日期：2009年12月8至12日
目录 1、设计任务与要求 (1) 2、方案与论证 (1) 3、原理 (1) 4、参数计算 (3) 5、总原理图与仿真结果 (6) 6、元件清单 (8) 7、结论与心得 (9) 8、参考文献 (9)
二极管双平衡混频器 1、设计任务与要求 变频（混频）是指将高频已调波经过频率变换，变为固定中频已调波,同时必须保持其调制规律不变。具有这种功能的电路称为混频电路或变频电路，亦称为混频器或变频器。 2、方案与论证 方案一：三极管混频器的电路组态 电路（c）和（d）都是共基级混频器，分为同级注入式和分级注入式。 电路（b），共发分级注入式 电路（a），共发同级注入式 方案二：二极管混频器 图1二极管双平衡混频器的电路图示见图。图中VS为输入信号电压，VL 为本机振荡电压。在负载RL上产生差频和合频，还夹杂有一些其它频率的无用产物，再接上一个滤波器（图中未画出） 二极管双平衡混频器的最大特点是工作频率极高，可达微波波段，由于二极管双平衡混频器工作于很高的频段。图中的变压器一般为传输线变压器。 3、原理 二极管双平衡混频器的最大特点是工作频率极高，可达微波波段，由于二极管双平衡混频器工作于很高的频段。图1中的变压器一般为传输线变压器。
二极管双平衡混频器的基本工作原理是利用二极管伏安特性的非线性。众所周知，二极管的伏安特性为指数律，用幂级数展开为 ])(1)(21[ )1(2?+?++=-=n T T T S S V v n V v V v I e I i T V v ！！ 当加到二极管两端的电压v 为输入信号VS 和本振电压VL 之和时，V2项产生差频与和频。其它项产生不需要的频率分量。由于上式中u 的阶次越高，系数越小。因此，对差频与和频构成干扰最严重的是v 的一次方项（因其系数比v2项大一倍）产生的输入信号频率分量和本振频率分量。 用两个二极管构成双平衡混频器和用单个二极管实现混频相比，前者能有效的抑制无用产物。双平衡混频器的输出仅包含（p ωL ±ωS ）（p 为奇数）的组合频率分量，而抵消了ωL 、ωC 以及p 为偶数（p ωL ±ωS ）众多组合频率分量。 下面我们直观的从物理方面简要说明双平衡混频器的工作原理及其对频率为ωL 及ωS 的抑制作用。 （a ）
变频器原理图讲解
系列原理图简介 一．机型简介 整个30X系列包括以下几个类型，同功率的机型在硬件上的区别就是控制板的功能上有优化，驱动板都是相同的。不同功率段的硬件设计模式上，15KW以下包括15KW采取驱动板带整流桥+单管IGBT+DSP板的模式，30KW~45KW采用可控硅+驱动板45DRV不带整流部分+IGNT模块+DSP板的模式，55KW~75KW 采用可控硅+驱动板55POWER不带整流部分+55DRV+IGNT模块+DSP板的模式,90KW以上的结构和55KW不同之处在于55DRV不同。 二．系统框图 三．4KW驱动板 驱动板按功率段分，15KW以下的驱动板模式和18.5KW以上驱动板模式。这里主要以4KW小功率机型和45KW大功率机型为例讲解。先以4KW为例进行介绍。 驱动板主要包括整流滤波+软启动+开关电源+电源指示灯+UVW电流检测 +PWM光耦隔离+电平转换+故障保护电路+母线电压检测，下面分别介绍： 3.1软启动+母线电压检测 左图母线电压检测是变压器副边输出经过电阻分压后Udc信号给DSP,标准是母线电压为530V时Udc=1.50v;右图为软启动电路,刚通电瞬间电容相当于短路,母线电流很大,通过电阻R92限流来消耗能量,到电容充好电后通过继电器将R92短路,这里设定的是母线电压为400V继电器动作.右图中还有电源指示灯电路通过电阻分压方式设计. 3.2开关电源 单端反激式开关电源由反激式变压器+UC3844电源控制芯片+MOS管,单端反激工作原理: MOS管导通,母线电压加在变压器原边线圈,副边线圈为上负下正,二极管反向,副边绕组没有电流;MOS管截止,副边线圈为上正下负,绕组中储存的能量向负载释放.根据IN=I'N'，在MOS管导通期间储存的能量在截止期间有多少释放,取决于截止时间. UC3844电源管理器主要是控制MOS管的脉冲占空比,根据IF，VF，+15V三个反馈信号调整输出脉冲占空比,IF>1v,VF>15V,+15V>15V,三种情况下都会自动调节.标准是+15V误差为±0.02V； 电感的作用，滤除占波开关电流中的脉动成份。从滤波效果看，电感量越大，效果越明显；但电感过大，会使滤波器的电磁时间常数变大，使输出电压对占空
变频器谐波概述
一、变频器谐波概述 变频器是一个典型的六脉波整流装置，因此，它是一个高谐波的发生源，在变频器的输出侧测试其谐波含量，可测到高达70％以上的电流畸变率，严重影响了其他用电器的安全运行。近年来，发现在使用多台变频器的场合，变频器的功率模块的损坏率急增，而且还查不出损坏的原因。有时，变频器会莫名其妙的发生故障，但在停机重新启动后，故障消失。诸如此类“故障”的现象繁多，究其原因，就是谐波的影响。 根据有关标准的规定，对于这些注出电网的谐波电流，需要进行抑制或消除，以保护电气设备运行安全。 我国在1993年颁布了谐波管理的标准，规定了安装、增加或更新产生谐波的电气设备发生的谐波电流的最大值。如果任何一次谐波超出规定的极限值，要求用户采取治理措施。 二、变频器滤波器分类 变频器输入滤波器安装在变频器输入侧与电源之间，主要用于抑制变频器产生的传导干扰和无线电干扰，同时具备共模和差模抑制能力。用于对电磁环境要求较高的场合，防止变频器工作时，变频器输入端对电网和其他数字设备产生的干扰。变频器输出滤波器安装在变频器的输出侧与电机之间，主要用于减小输出电流中的高次谐波层，抑制变频器的输出侧的浪涌电压，减小电机由高频谐波引起的，附加转矩,减小电机噪音。 正弦波滤波器安装在变频器的输出侧与电机之间，它使变频器的输出电压和电流近似于正弦波，减少电机谐波畴变系数和电机绝缘压力。 3.1、变频器滤波器的技术规格 滤波器的安装: 室内，落地或挂墙；滤波器接电方式: 电缆或母线；滤波器额定电压: 3φ400V，525V，660V AC；滤波器额定频率: 50Hz/60Hz；滤波效率: 70％In 功率因数: 0.95开关频率： 2－16KHZ耐压强度： 3000VAC 10mA 持续60秒；滤波器过载能力： 1.5倍额定电流1分钟,3次/小时防护等级: IP65；滤波器冷却: 自然空冷或强迫风冷；滤波器工作条件: 海拔高度≤2000m环境温度 -25℃~+85℃相对湿度90％(+20℃时) 3.2、变频器滤波器的功能具有良好的干扰抑制能力：置于变频器等强干扰电力电子设备输出端，能有效减少设备产生的电磁干扰。 3.3、变频器滤波器的作用：有效降低IGBT输出的高频谐波；抑制变频器输出的谐波干扰；抑制dv/dt，延长电机寿命；保护驱动装置电力电子元件不受主电源尖峰电流冲击；降低主电源谐波和换相缺口；具有良好的干扰抑制能力，提高系统可靠性型； 3.4、变频器滤波器的用途 本公司生产的变频器滤波器适用于任何品牌变频器、电源、电梯行业，如欧姆龙变频器、安川变频器、富士变频器、三菱变频器、日立变频器、西门子变频器、丹佛斯变频器、汇川变频器、LG（LS）变频器、富士变频器、ABB变频器、施耐德变频器、爱默生变频器等等。 在变频器的输入侧可加以下选件： 1）Input Reactor进线电抗器，输入电抗器可以抑制谐波电流，提高功率因数以及削弱输入电路中的浪涌电压、电流对变频器的冲击，削弱电源电压不平衡的影响，一般情况下，都必须加进线电抗器。