射频通信电路信息工程学院6.3 无源混频器射频通信电路信息工程学院6.3 无源混频器6.3.1 二极管混频 1. 线性时变工作状态的二极管 二极管的 基本特性大信号小信号二极管在大信号激励下的等效特性结论：二极管可以看成是受大信号控制的单向开关 两段折线 导通时电导为射频通信电路信息工程学院二极管在大信号作用下的电流大信号决定开关 的重复频率0引入单向开关函数则：二极管作为混频时：射频通信电路信息工程学院大信号（本振 ）决定 开关 重复频率线性时变通式为：时变跨导时变静态电流跨导曲线重复频率为射频通信电路信息工程学院线性时变工作状态的二极管的混频功能 二极管电流时变跨导的基波分量为： 与射频相乘后的中频电流为：时变跨导展开式此单二极管混频器的变频跨导是 电流频谱：缺点：口间隔离不好射频通信电路信息工程学院2. 二极管双平衡混频器 思路:采用平衡电路抵消组合频率环形混频器电路结构特点 四只二极管接成环形 三个端口射频口不平衡平衡变换本振口不平衡平衡变换中频口单端射频通信电路信息工程学院从五个方面分析二极管双平衡混频器工作原理(1) 等效电路 本振电压射频电压 满足线性时变条件每只二极管端电压：当 为正时，二极管D1 D2 导通 当 为负时，二极管D3 D4导通 可分别画出 正、负 半周的等效电路射频通信电路信息工程学院当为 正时，二极管D1 D2 导通， D3 D4不导通 列回路方程：解方程得：注意射频通信电路信息工程学院当为 负时，二极管D3 D4导通 二极管D1 D2 不导通 列回路方程并解得：注意两者系数相同 只是导通时间不同射频通信电路信息工程学院（2）输出中频电流取差频 为中频则中频电流为：输出中频电压为：当RLRD时 射频通信电路信息工程学院1:1射频信号源射频信号源电流射频信号源内阻射频初级绕组电压 射频变压器1:1、不平衡平衡注意射频口各量关系：（3）射频输入电流与输入阻抗 结论： 中只有射频，没有本振和中频 口间隔离好 射频口的输入阻抗 匹配要求分析知，当 为正或负时， 流过两射频次级线圈的电流方向相同则射频通信电路信息工程学院（4）隔离特性射频电流为：没有本振和中频信号口间隔离好1:1原因？电路平衡四只二极管特性一致 平衡变压器特性一致本振口和 点对射频信号而言是虚地无射频流入本振 和 点对本振信号而言是虚地 无本振流入射频和中频口 中频口电流为：没有射频和本振信号射频通信电路信息工程学院1:1射频信号输入功率为： 中频功率为：混频损耗为： （5）二极管双平衡混频器的变频损耗 设射频口匹配：则必有射频通信电路信息工程学院二极管双平衡混频器小结1.通过四只工作在线性时变状态的二极管完成了混频功能 2. 三个端口的隔离特性靠四只二极管的性能一致性及变压器的对称性保证 3. 无源混频器变频损耗大于14. 线性动态范围大射频通信电路信息工程学院美国mini-circuits公司生产的二极管双平衡混频器产品指标型号频率（MHz） LO/RF IF变频损耗 （dB） (频带中段） LO-RF隔离 (dB)LO-IF隔离(dB)RAY-15-500 DC-500 6.57 40 40RAY-210-1000 DC-1000 6.89 40 35ZMY-15-500 DC-500 6.62 40 40ZAY-15-500 DC-500 6.57 40 40本振功率+23dBm，射频最高可达+15dBm。