一、二極管平衡混頻器

原理性電路

等效電路一、二極管平衡混頻器二極管混頻器繼續(xù)本頁完原理性電路由等效圖可以看出，信號(hào)vs加在兩個(gè)二極上的極性總是一個(gè)正向，一個(gè)反向。信號(hào)電壓vs=Vsmcosωst+vs-Tr1D1D2v0-+Tr2等效電路本振電壓v0=V0mcosω0t其中的條件為V0m>Vsmvs/2D1D2v0-+++--vs/2RLRLvi/2vi/2++--i1i2rdrd因?yàn)閂0m>Vsm，所以本振電壓相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)信號(hào)，令兩個(gè)二極管工作在開關(guān)狀態(tài)。開關(guān)頻率為本振信號(hào)的頻率ω0/2π。分析兩個(gè)二極管產(chǎn)生的電流一、二極管平衡混頻器二極管混頻器繼續(xù)本頁完原理性電路信號(hào)電壓vs=Vsmcosωst+vs-Tr1D1D2v0-+Tr2等效電路本振電壓v0=V0mcosω0t其中的條件為V0m>Vsmvs/2D1D2v0-+++--vs/2RLRLvi/2vi/2++--i1i2rdrd產(chǎn)生的電流分別為開關(guān)頻率ω0/2πi1=

———(—vs+v0)rd+RL112(v0>0)0(v0<0)

———(v0-—vs)rd+RL1120i2=(v0>0)(v0<0)引入開關(guān)函數(shù)S(t)=1(v0>0)0(v0<0)引入開關(guān)函數(shù)后，可以簡化兩個(gè)電流表達(dá)式。引入開關(guān)函數(shù)S(t)一、二極管平衡混頻器二極管混頻器繼續(xù)本頁完原理性電路信號(hào)電壓vs=Vsmcosωst+vs-Tr1D1D2v0-+Tr2等效電路本振電壓v0=V0mcosω0t其中的條件為V0m>Vsmvs/2D1D2v0-+++--vs/2RLRLvi/2vi/2++--i1i2rdrd產(chǎn)生的電流分別為開關(guān)頻率ω0/2πi1=

———(—vs+v0)rd+RL112(v0>0)0(v0<0)

———(v0-—vs)rd+RL1120i2=(v0>0)(v0<0)引入開關(guān)函數(shù)S(t)=1(v0>0)0(v0<0)S(t)S(t)分析開關(guān)函數(shù)S(t)的意義一、二極管平衡混頻器二極管混頻器繼續(xù)本頁完信號(hào)電壓vs=Vsmcosωst等效電路本振電壓v0=V0mcosω0t其中的條件為V0m>Vsmvs/2D1D2v0-+++--vs/2RLRLvi/2vi/2++--i1i2rdrd開關(guān)頻率ω0/2π開關(guān)函數(shù)S(t)=1(v0>0)0(v0<0)i1=

———(—vs+v0)rd+RL112S(t)

———(v0-—vs)rd+RL112i2=S(t)

S(t)實(shí)際上是一個(gè)周期性變化的矩形波，變化的頻率為ω0/2π。f=ω0/2πS(t)1tO

利用傅立葉級數(shù)把S(t)展開得S(t)=(1/2)+(2/π)cosω0t

-

(2/3π)cos3ω0t

+(2/5π)cos5ω0t+……一、二極管平衡混頻器二極管混頻器繼續(xù)信號(hào)電壓vs=Vsmcosωst等效電路本振電壓v0=V0mcosω0t其中的條件為V0m>Vsmvs/2D1D2v0-+++--vs/2RLRLvi/2vi/2++--i1i2rdrdi1=

———(—vs+v0)rd+RL112S(t)

———(v0-—vs)rd+RL112i2=S(t)S(t)=(1/2)+(2/π)cosω0t

-

(2/3π)cos3ω0t

+(2/5π)cos5ω0t+……二極管平衡混頻器輸出總電流一、二極管平衡混頻器二極管混頻器繼續(xù)本頁完信號(hào)電壓vs=Vsmcosωst等效電路本振電壓v0=V0mcosω0t其中的條件為V0m>Vsmvs/2D1D2v0-+++--vs/2RLRLvi/2vi/2++--i1i2rdrdi1=

———(—vs+v0)rd+RL112S(t)

———(v0-—vs)rd+RL112i2=S(t)S(t)=(1/2)+(2/π)cosω0t

-

(2/3π)cos3ω0t

+(2/5π)cos5ω0t+……

i1和i2經(jīng)變壓器Tr2相互感應(yīng)后輸出的總電流i為

i=i1-i2=———vsS(t)1rd+RL+vs-Tr1D1D2v0-+Tr2i1i2i

i應(yīng)與(i1-i2)成比例，為簡化運(yùn)算，設(shè)比例系數(shù)為1。一、二極管平衡混頻器二極管混頻器繼續(xù)信號(hào)電壓vs=Vsmcosωst等效電路本振電壓v0=V0mcosω0tvs/2D1D2v0-+++--vs/2RLRLvi/2vi/2++--i1i2rdrdS(t)=(1/2)+(2/π)cosω0t

-

(2/3π)cos3ω0t

+(2/5π)cos5ω0t+……

i1和i2經(jīng)變壓器Tr2相互感應(yīng)后輸出的總電流i為

i=i1-i2=———vsS(t)1rd+RL等效電路vs/2D1D2v0-+++--vs/2RLRLvi/2vi/2++--i1i2rdrd二極管平衡混頻器生成的新頻率成分一、二極管平衡混頻器二極管混頻器繼續(xù)本頁完信號(hào)電壓vs=Vsmcosωst本振電壓v0=V0mcosω0t(1/2)+(2/π)cosω0t-

(2/3π)cos3ω0t+(2/5π)cos5ω0t+…

i1和i2經(jīng)變壓器Tr2相互感應(yīng)后輸出的總電流i為

i=i1-i2=———vsS(t)1rd+RLi=——————————————————————·rd+RLS(t)=(1/2)+(2/π)cosω0t

-

(2/3π)cos3ω0t

+(2/5π)cos5ω0t+……Vsmcosωst把上式中的cosωst與cosω0t、cos3ω0t、cos5ω0t…各項(xiàng)相乘后再展開整理，可得出總電流中生成了新的頻率分量，分別為

ωs，ω0ωs，3ω0ωs，5ω0ωs，……=———S(t)Vsmcosωst1rd+RL由結(jié)果知，二極管混頻器亦能生成差頻，再通過濾波電路可將其取出。一、二極管平衡混頻器二極管混頻器繼續(xù)本頁完等效電路vs/2D1D2v0-+++--vs/2RLRLvi/2vi/2++--i1i2rdrdωs，ω0ωs，3ω0ωs，5ω0ωs，二極管平衡混頻器的好處一、二極管平衡混頻器二極管混頻器繼續(xù)本頁完等效電路vs/2D1D2v0-+++--vs/2RLRLvi/2vi/2++--i1i2rdrd+vs--+v0vi晶體管混頻器二極管平衡混頻器產(chǎn)生的頻率晶體管混頻器產(chǎn)生的頻率ω0、2ω0、3ω0、…、ωs、ω0ωs、2ω0ωs、3ω0ωs…ωs、ω0ωs、3ω0ωs、5ω0ωs…二者相比較可知，二極管平衡混頻器輸出頻率的組合分量大為減少。同時(shí)可以看出，二極管平衡混頻器中沒有了ω0，說明本振器無反向輻射。?二極管平衡混頻器內(nèi)容結(jié)束頁一、二極管平衡混頻器二極管混頻器繼續(xù)本頁完等效電路vs/2D1D2v0-+++--vs/2RLRLvi/2vi/2++--i1i2rdrd+vs--+v0vi晶體管混頻器二極管平衡混頻器產(chǎn)生的頻率晶體管混頻器產(chǎn)生的頻率ω0、2ω0、3ω0、…、ωs、ω0ωs、2ω0ωs、3ω0ωs…ωs、ω0ωs、3ω0ωs、5ω0ωs…二者相比較可知，二極管平衡混頻器輸出頻率的組合分量大為減少。同時(shí)可以看出，二極管平衡混頻器中沒有了ω0，說明本振器無反向輻射。二、二極管環(huán)形混頻器

二極管環(huán)形混頻器原理圖

兩種二極管混頻器的區(qū)別二、二極管環(huán)形混頻器二極管混頻器繼續(xù)本頁完二極管環(huán)形混頻器就是在二極管平衡混頻器的基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)反向連接的二極管。在分析過程中可以利用二極管平衡混頻器的結(jié)論。在二極管平衡混頻器的輸出信號(hào)中，仍包含有ωs這個(gè)頻率，ωs與(ω0-ωs)比較接近，容易對(ω0-ωs)產(chǎn)生干擾，為了消除ωs，可使用二極管環(huán)形混頻器。+vs-Tr1D1D2v0-+Tr2D3D4vs/2vs/2vi—2vi—2++++----環(huán)形混頻器電原理圖二極管環(huán)形混頻器與二極管平衡混頻器的區(qū)別為：

v0>0時(shí)，D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止；

vo>0時(shí)D1D3導(dǎo)通，D2D4截止分析二、二極管環(huán)形混頻器二極管混頻器繼續(xù)本頁完二極管環(huán)形混頻器就是在二極管平衡混頻器的基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)反向連接的二極管。在分析過程中可以利用二極管平衡混頻器的結(jié)論。在二極管平衡混頻器的輸出信號(hào)中，仍包含有ωs這個(gè)頻率，ωs與(ω0-ωs)比較接近，容易對(ω0-ωs)產(chǎn)生干擾，為了消除ωs，可使用二極管環(huán)形混頻器。+vs-Tr1D1D2v0-+Tr2D3D4環(huán)形混頻器電原理圖二極管環(huán)形混頻器與二極管平衡混頻器的區(qū)別為：

v0>0時(shí)，D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止；++++----++--

vo<0時(shí)D1D3截止，D2D4導(dǎo)通分析二、二極管環(huán)形混頻器二極管混頻器繼續(xù)本頁完二極管環(huán)形混頻器就是在二極管平衡混頻器的基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)反向連接的二極管。在分析過程中可以利用二極管平衡混頻器的結(jié)論。在二極管平衡混頻器的輸出信號(hào)中，仍包含有ωs這個(gè)頻率，ωs與(ω0-ωs)比較接近，容易對(ω0-ωs)產(chǎn)生干擾，為了消除ωs，可使用二極管環(huán)形混頻器。+vs-Tr1D1D2v0+-Tr2D3D4環(huán)形混頻器電原理圖二極管環(huán)形混頻器與二極管平衡混頻器的區(qū)別為：

v0>0時(shí)，D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止；

v0<0時(shí)，D1、D3截止，D2、D4導(dǎo)通。區(qū)別：即在本振電壓v0的正、負(fù)半周中，都有二極管導(dǎo)通，都產(chǎn)生電流。----++++--++二、二極管環(huán)形混頻器二極管混頻器繼續(xù)+vs-Tr1D1D2v0-+Tr2D3D4vs/2vs/2vi—2vi—2++++----

v0>0時(shí)，D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止；(1)vo>0時(shí)二極管環(huán)形混頻器的電流二、二極管環(huán)形混頻器二極管混頻器繼續(xù)本頁完+vs-Tr1D1D2v0-+Tr2D3D4vs/2vs/2vi—2vi—2++++----

(1)v0>0時(shí)，D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止時(shí)。

電路即前面所述的二極管平衡混頻器，輸出電流i’為

i’=i1-i3=———vsS(t)1rd+RLi1i3(2)vo<0時(shí)二極管環(huán)形混頻器的電流二、二極管環(huán)形混頻器二極管混頻器繼續(xù)本頁完

(1)v0>0時(shí)，D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止時(shí)。+vs-Tr1D2v0Tr2D4vs/2vs/2vi—2vi—2++++-----i2i4+

(2)v0<0時(shí)，D2、D4導(dǎo)通，D1、D3截止時(shí)。

電路本質(zhì)上仍是前面所述的二極管平衡混頻器，只是v0反相時(shí)開關(guān)函數(shù)的導(dǎo)通時(shí)間移相了半個(gè)周期(T/2)，令其為S*(t)

。輸出電流i”為

i”=i4-i2=———vsS*(t)-1rd+RL

電路即前面所述的二極管平衡混頻器，輸出電流i’為

i’=i1-i3=———vsS(t)1rd+RL其中開關(guān)函數(shù)

S*(t)=S(t+T/2)同樣利用傅立葉級數(shù)展開得S*(t)=(1/2)-(2/π)cosω0t

+(2/3π)cos3ω0t+……總電流i為i’和i”之和(與全波整流相似)

i=i’+i”

=———vs[S(t)-S*(t)]1rd+RL開關(guān)函數(shù)S*(t)=1(v0<0)0(v0>0)二極管環(huán)形混頻器電流頻率分析二、二極管環(huán)形混頻器二極管混頻器繼續(xù)本頁完+vs-Tr1D2v0Tr2D4vs/2vs/2vi—2vi—2++++-----i2i4+S*(t)=(1/2)-(2/π)cosω0t

+(2/3π)cos3ω0t+……i=i’+i”

=———vs[S(t)-S*(t)]1rd+RLS(t)=(1/2)+(2/π)cosω0t

-

(2/3π)cos3ω0t

+(2/5π)cos5ω0t+……信號(hào)電壓vs=Vsmcosωsti=——Vsmcosωst

[—cosω0t-——co