試驗三二極管的雙平衡混頻器

1、實驗三二極管的雙平衡混頻器一、實驗?zāi)康?、掌握二極管的雙平衡混頻器頻率變換的物理過程。2、掌握晶體管混頻器頻率變換的物理過程和本振電壓V0和工作電流Ie對中頻轉(zhuǎn)出電壓大小的影響。3、掌握集成模擬乘法器實現(xiàn)的平衡混頻器頻率變換的物理過程。4、比較上述三種混頻器對輸入信號幅度與本振電壓幅度的要求。二、實驗內(nèi)容1、 研究二極管雙平衡混頻器頻率變換過程和此種混頻器的優(yōu)缺點。2、研究這種混頻器輸出頻譜與本振電壓大小的關(guān)系。三、實驗儀器 TOC o 1-5 h z 1、信號源模塊1塊2、頻率計模塊1塊3、7號板1塊4、雙蹤示波器1臺四、實驗原理與電路極管雙平衡混頻原理DI.RsT1D?T2RL圖3-1二極

2、管雙平衡混頻器二極管雙平衡混頻器的電路圖示見圖3-1。圖中Vs為輸入信號電壓，Vl為本機振蕩電壓。在負(fù)載Rl上產(chǎn)生差頻和合頻，還夾雜有一些其它頻率的無用產(chǎn)物，再接上一個濾波器（圖中未畫出）二極管雙平衡混頻器的最大特點是工作頻率極高，可達(dá)微波波段，由于二極管雙平衡混頻器工作于很高的頻段。圖 3-1中的變壓器一般為傳輸線變壓器。二極管雙平衡混頻器的基本工作原理是利用二極管伏安特性的非線性。眾所周知，二極管的伏安特性為指數(shù)律，用哥級數(shù)展開為vi =Is畫當(dāng)加到二極管兩端的電壓 v為輸入信號 Vs和本振電壓 Vl之和時，V2項產(chǎn)生差頻與和頻。其它項產(chǎn)生不需要的頻率分量。由于上式中 u的階次越高，系數(shù)越

3、小。因此，對差頻與 和頻構(gòu)成干擾最嚴(yán)重的是 v的一次方項（因其系數(shù)比 v2項大一倍）產(chǎn)生的輸入信號頻率分量和本振頻率分量。用兩個二極管構(gòu)成雙平衡混頻器和用單個二極管實現(xiàn)混頻相比，前者能有效的抑制無用產(chǎn)物。雙平衡混頻器的輸出僅包含（P3L3S）（P為奇數(shù)）的組合頻率分量，而抵消了 3L、3C以及P為偶數(shù)（P W L 3 S）眾多組合頻率分量。下面我們直觀的從物理方面簡要說明雙平衡混頻器的工作原理及其對頻率為 的抑制作用。(a)D3工人 RoLVo 明(b)圖3-2雙平衡混頻器拆開成兩個單平衡混頻器在實際電路中，本振信號 Vl遠(yuǎn)大于輸入信號 Vs。在Vs變化范圍內(nèi)，二極管的導(dǎo)通與否，完全取決于 V

4、l。因而本振信號的極性，決定了哪一對二極管導(dǎo)通。當(dāng)Vl上端為正時，二極管口3和D4導(dǎo)通，DDD2截止；當(dāng) 上端為負(fù)時，二極管DDD2導(dǎo)通，口3和口4截止。這樣，將圖3-1所示的雙平衡混頻器拆開成圖3-2 (a)和(b)所示的兩個單平衡混頻器。圖3-2 (a)是Vl上端為負(fù)、下端正期間工作；3-2 (b)是Vl上端為正、下端為負(fù)期間工作。由圖3-2 (a)和(b)可以看出，Vl單獨作用在 Rl上所產(chǎn)生的col分量，相互抵消，故 Rl 上無coL分量。由Vs產(chǎn)生的分量在 Vl上正下負(fù)期間，經(jīng)口3產(chǎn)生的分量和經(jīng) D4產(chǎn)生的分量在RL上均是自下經(jīng)上。但在 VL下正上負(fù)期間，則在 RL上均是自上經(jīng)下。即

5、使在 VL一個 周期內(nèi)，也是互相抵消的。但是Vl的大小變化控制二極管電流的大小，從而控制其等效電阻，因此Vs在Vl瞬時值不同情況下所產(chǎn)生的電流大小不同，正是通過這一非線性特性產(chǎn) 生相乘效應(yīng)，出現(xiàn)差頻與和頻。2、電路說明如圖3-3所示是四只性能一致的二極管組成環(huán)路，具有本振信號 Vl輸入J5和射頻信號輸Vs輸入J2,它們都通過變壓器將單端輸入變?yōu)槠胶廨斎氩⑦M(jìn)行阻抗變換，TP6為中頻輸出口，是不平衡輸出。+12TH3圖3-3二極管雙平衡混頻在工作時，要求本振信號 VlVs。使4只二級管按照其周期處于開關(guān)工作狀態(tài)，可以證明，在負(fù)載RL的兩端的輸出電壓（可在TP6處測量）將會有本振信號的奇次諧波（含基

6、波）與信號頻率的組合分量，即 Pcol cos （p為奇數(shù)），通過帶通濾波器可以取出所需頻率分量 3L+3S （或3L-3 S -）。由于4只二極管完全對稱， 所以分別處于兩個對角上的本振電壓Vl和射頻信號Vs不會互相影響，有很好的隔離性；此外，這種混頻器輸出頻譜較純凈，噪聲 低，工作頻帶寬，動態(tài)范圍大，工作頻率高，工作頻帶寬，動態(tài)范圍大，缺點是高頻增益小 于1。C20、C21、Li：帶通濾波器，取出和頻分量 fLO+fSQ2、Ci8、T4：組成調(diào)諧放大器，將混頻輸出的和頻信號進(jìn)行放大，以彌補無源混頻器的損耗（R8為偏置電阻）五、測試點說明1、輸入點說明J5:本振信號輸入端（TH2為其測試口）J2:射頻信號輸入端（TH1為其測試口）2、輸出點說明TP6:混頻器輸出測試點TP7:帶通濾波器輸出J3:和頻信號輸出（TH6為其測試口）六、實驗步驟1、熟悉實驗板上各元件的位置及作用；2、將fs=4.2MHz、Vsp-P=50mV （由3號板晶體振蕩頻率輸出）的射頻信號加到J5端,將fL=6.5MHz、VLP-p=400mV的本振信號加到 J2端（可分別在 TH2與TH1處測其 電壓）。