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平衡混频最大的优点是可以抑制本振输出，而本振是接收机巨大的噪声源，抑制本振输出即可以降低噪声，提高电路的稳定性，实现比较理想的混频效果。双平衡混频器由于对元件要求比较高，过去一般只使用在专业设备中，在普及型收音机中应用较少，介绍其设计制作的文章也不多。我对这种电路向往已久，经过长时间酝酿，终于一举制作试验成功。
实验电路：
09:40 上传
实验装置：
09:40 上传
制作这种电路关键是两个宽带高频变压器，一般需要特制的磁环和特制的传输线来绕制。我只想试验一下这种电路的效果，并不追求其性能，由于手头只有中周的磁芯，决定用中周磁芯来绕制变压器。其实绕制这种变压器比绕制一般的中周还容易一些，这种变压器重要的只是平衡性和带宽，对具体圈数并没有严格要求，三线并绕就行了。我使用0.05的漆包线，三线并绕了100圈，然后把6根线头组合成具有一个初级，一个次级带中心抽头的变压器，共绕制了两个这样的变压器。二极管使用新购得的新产的2AP9，玻璃透明封装。没有仔细挑选，以现在的工艺控制水平，估计参数不会相差太大。本振使用标准的收音机本振电路，经测试发现，把变压器串在射极电阻中，可以从变压器获得比较好的波形输出。
电路搭成后，先关闭本振，直接从高放变压器中心抽头处接一个二极管检波输出到功放，这时电路以直放机的方式工作。调节输入回路可变电容，调到本地一个强台上。然后把电路恢复成中频滤波检波，接通本振，调节本振频率，很快就可以在中频下收到原先调谐的那个台，音量略小于先前直放状态时接收到的声音，毕竟经过无源混频和中频选频作用，信号有所衰减。
下一步测试本振信号被抑制的情况。将输入回路调谐到无台之处，用示波器测中周次级线圈的信号，是平直的水平线，测不到本振的波形。而同样的中周，在单管变频的标准电路中，不管有无电台信号，次级都可以测到相当大的本振信号泄漏。（我这个中周是自己绕制的，电感比较大，配谐电容比较小，高频滤波特性不是很好）
总的测试效果令人满意，这个电路的增益比单管扼流圈高放和单管变频的超外差电路要小一些，以后的改进中，还要提高高放的增益，使之能达到普通单管变频的增益。
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这是个很有意义的偿试。如果有条件，再试试将本振信号从两个绕驵的中心抽头处输入时的效果。
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求知无足 发表于
这是个很有意义的偿试。如果有条件，再试试将本振信号从两个绕驵的中心抽头处输入时的效果。
本振信号从中心抽头之间注入的方式适合本振频率很小或者很大，而差频频率适中的情况，这时变压器不能有效传递频率很低或很高的本振信号。
当输入和本振信号频率适中，而差频频率较小时，从中心抽头之间输出最好。
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RE: 二极管双平衡混频器的制作和实验
实验电路的第二个版本:
14:38 上传
混频变压器的输入阻抗比较低，估计1K左右，直接作为高放负载所能得到的高频增益有限。这个电路使用电容分压的谐振回路进行阻抗变换，与混频变压器并联的电容是1000P，另一只分压电容使用可变电容进行调谐。当调节到谐振时，增益大大提高。对某个电台，可变电容的值为180P左右，相当于混频器的输入阻抗提升了约(=31倍。
另外把本振的发射极电阻从1K降到300欧，加强本振信号强度，增益也有所增加，电阻降到100欧时出现间隙振荡，500欧左右比较合适。
下一步是要改善混频器输出端的中频谐振回路的匹配状况。
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看来朋友的电路，还是处在电路构思阶段呢。这个电路，虽然用了两只1000P的电容，使得高放级的增益提高了不少，但只适用于定频接收，而不能用于变频接收。如果把这个电路用于在一个波段进行接收，如果调节这两个1000P的电容？而又是如何能与输入电容的那只可变电容同步？
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求知无足 发表于
看来朋友的电路，还是处在电路构思阶段呢。这个电路，虽然用了两只1000P的电容，使得高放级的增益提高了不少 ...
只使用了一只1000P的电容，与变压器的输入端相匹配。另一只小很多且可调，与1000P组成谐振回路。这样做只是为了验证阻抗匹配的效果。
我制作的这种变压器带宽有限，磁芯也是中波的，电路相当复杂，增益还比不上单管所能达到的效果。并不想直接用于收音机的前级，而是想用二极管双平衡混频器作为鉴相器，实现中频跟踪环接收。
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用有线电视分配器里的磁环绕变压器，二极管换成肖特基管，应该性能有所提高
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mini-circuits have a lot of those mixers in dip packaging and at different drive levels / insertion losses.
they are good in terms of their ability to work under a wider range of input signals levels. but being passive, their insertion losses are higher than active mixers (ne602/612, etc.).
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电视发射机用这种混频方式，
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好图，学习了，谢谢分享。
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使用跟踪锁相环解调的接收机
本帖最后由 yngz 于
09:07 编辑
概念版，还未经过试验。
09:07 上传
基本思路是这样的，输入信号经过双栅管变频为频率很低的中频，然后经过中频放大与同频的第二本振信号在双平衡混频器中鉴相，鉴相的输出经过环路滤波器和放大用来控制变频级本振的变容管，使得信号中频始终与基准中频同频同相，对于调频来说，环路滤波器的输出就是所调制的低频成分。对调幅来说，可能只能锁定载波，这时从中放直接输出信号检波就行了。
如果这一方案是可行的，倒是可以统一调幅和调频的接收方法。没有必要为调频调幅使用不同频率的中放，只需要设置好输入回路和本振频率，让接收机能够跟踪指定频率的信号就可以了。
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这个就是锁相接收机！如果基准振荡器用晶体的，就可以得到十分稳定的本振频率，使之与输入信号的差频，始终正确地保持在规定的中频频率上。
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初步测试了一下鉴相器部分，原先双端输入、单端输出的差动放大器对鉴相器输出放大的失真较大，改用差动放大器平衡输出的方法驱动变容管线路又略显笨拙，现在改用双栅管做直流放大，如果这一步不出问题，就可以搭变频和中频电路统调测试了。
15:30 上传
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本帖最后由 meinhard 于
17:40 编辑
理论上是使用肖特基二极管会取得适当效果，求其次的话使用1N60,2AP9是早期国产管子参数不一致性没试验过，我用IN60做过实际试验，必须有12分贝的高放插入到混频级前面对接收到得调谐信号进行放大。做个实际的电路组装测试下。
看样子你这是做二次变频使用？？？
双栅管做高放有优势，用于混频和中频放大有些略显不务实，画电路图倒是可以，做起来实际上还有很多其它的弊端，我也说不清，以前论坛内部有高手貌似探讨过。
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meinhard 发表于
理论上是使用肖特基二极管会取得适当效果，求其次的话使用1N60,2AP9是早期国产管子参数不一致性没 ...
我这个电路是想把455khz的中频锁相在基准频率上，希望这种方法对调频波段也有作用。
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通信电路课程设计二极管环形混频器的设计课程设计任务书课程设计名称通信电路课程设计设计题目二极管环形混频器的设计完成期限自日至日共1周设计任务及要求设计任务设计一款二极管环形混频器对二极管环形混频器电路进行分析设计确定二极管环形混频器性能指标设计要求1、设计出完整的电路图，并详述其工作原理。2、设计出电路布局并分析电路功能及性能指标。3、分析组合频率干扰的原因并提出优化措施。指导教师（签字）教研室主任（签字）批准日期年月日二极管环形混频器的设计摘要混频器在通信工程和无线电技术中,应用非常广泛,在调制系统中,输入的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号。在解调过程中,接收的已调高频信号也要经过频率的转换,变成对应的中频信号。本文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，并给出二极管环形混频器的主要性能指标。分析认为，由于二极管特性不配对，变压器中心抽头不对称，各端口之间的隔离是不理想的，总会有极少量功率在各端口之间窜通，提出了解决组合频率干扰问题的3种措施。二极管环形混频器广泛应用于高质量的通信接收设备中，其优点是电路结构简单，噪声低，工作频段宽，组合频率少。关键词混频电路，二极管环形混频器，本振信号，中频信号目录一、选题的意义和目的................................................1二、总体设计方案....................................................21、二极管环形混频器工作原理.....................................22、二极管环形混频器电路特点.....................................2三、电路分析及优化频率干扰的方法....................................31、二极管环形混频器电路分析.....................................32、优化频率干扰的方法...........................................4四、二极管环形混频器主要性能指标....................................41、变频损耗和噪声系数...........................................42、变频压缩.....................................................53、动态范围.....................................................54、隔离度.......................................................65、交调性能.....................................................6五、结论...........................................................7六、总结...........................................................7参考文献............................................................8第1页共8页一、选题的意义和目的混频器在通信工程和无线电技术中,应用非常广泛,在调制系统中,输入的基带信号都要经过频率的转换变成高频已调信号。在解调过程中,接收的已调高频信号也要经过频率的转换,变成对应的中频信号。特别是在超外差式接收机中,混频器应用较为广泛,如AM广播接收机将已调幅信号535KHZ1605KHZ要变成为465KHZ中频信号电视接收机将已调48.5M870M的图象信号要变38MHZ的中频图象信号。移动通信中一次中频和二次中频等。在发射机中,为了提高发射频率的稳定度,采用多级式发射机。用一个频率较低石英晶体振荡器做为主振荡器,产生一个频率非常稳定的主振荡信号,然后经过频率的加、减、乘、除运算变换成射频,所以必须使用混频电路,又如电视差转机收发频道的转换,卫星通讯中上行、下行频率的变换等,都必须采用混频器。由此可见,混频电路是应用电子技术和无线电专业必须掌握的关键电路。混频电路Mixer是超外差式接收机的重要组成部分，其作用是将载频为的已调信号υSt不失真地变换为载频为的已调信号υIt。通常将υIt称为中频信号，相应的称为中频频率IntermediateFrequency，IF，简称中频。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参量混频器。其中，二极管混频器主要用于工作频率较高的无线电超外差式接收机如米波段级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。在此主要讨论二极管双平衡混频器，对其电路进行分析设计。第2页共8页二、总体设计方案1、二极管环形混频器工作原理图l二极管环形混频器二极管环形混频器电路原理图如图l所示。4个二极管组成了一个环路，各二极管的极性沿环路一致。构成的二极管环形混频器中，各二极管均工作在受参考信号控制的开关状态，它是另一类开关工作的乘法器。2、二极管环形混频器电路特点（1）结构上4个二极管按相同极性接成环形。作为混频时，环形的两个对角端AB和CD分别通过变压器接入本振信号VL和有用信号VS。其中，接人本振信号的端口称为L端，接人有用信号的端口称为R端，变压器中心抽头之间接输出负载电阻RL，输出中频信号称为I端。（2）参考信号VI混频时为VL，调幅时为VC为大信号，4个二极管工作在VI受控制的开关状态。其中，D2，D3在VI的正半周导通，D1，D4在VI的负半周导通。通过分析，导出的输出电流2220twKRRviLDLS???。（3）如果电路平衡，则各端口是相互隔离的，即L端口的本振信号不会通到R端，R端口的有用信号不会窜人L端，有用信号和本振信号均不会通到I端。（4）没有增益，存在损耗。作为混频器时，混频损耗的理论值为4dB。第3页共8页三、电路分析及优化频率干扰的方法1、二极管环形混频器电路分析在图l中，作为混频器时，υsVSmcosωct为输入信号电压，相应的端口称为R端口υLVLmcosωLt为本振电压，相应的端口称为L端口RL为输出负载电阻，取出中频信号，相应的端口称为I端口。Tr1和Tr2为带有中心抽头的宽频带变压器例如传输线变压器，其初、次级绕组的匝数比为11。D1～D4为4只二极管，它们一般为肖特基表面势垒二极管或砷化镓器件。若VLm足够大，且其值远大于VSm，则可认为各二极管均工作在受VL控制的开关状态。在VL正半周期间，D2和D3管导通。在VL负半周期间，D1和D4管导通。将二极管用开关等效，设i2和i3分别为通过D2和D3的电流，i1和i4分别为通过D1和D4的电流，RD为二极管导通内阻，且RD远小于RL。则在VL正半周期间，开关闭合，上、下两回路的方程为0322?????LDLSRiiRivv0233?????LDLSRiiRivv消去Lv求得DLsRRvii???2232（1）相应的开关函数为1twKL，因而式1可写成下列一般形式22132twKRRviiLDLs???（2）同理，在υL负半周期间，相应的开关函数为1??twKL，用同样的分析方法可求得22141?????twKRRviiLDDs（3）因而，通过RL的总电流为第4页共8页???????????????????????????twtwRRtwVtwKRRtwVtwKtwKRRviiiiiLLDLCSmLDLCSmLLDLscos34cos42cos22cos???（4）由式4可见，环形混频器的输出电流中仅包含pωL±ωcp为奇数的组合频率分量，而抵消了ωL，ωc以及p为偶数、q≥1的众多组合频率分量。与二极管平衡混频器相比，其输出电流中包含的组合频率分量还要少一个ωc分量。若令叫ωIωLωc，则其中通过RL的中频电流分量twwRRViCLDLSmcos241?????。2、优化频率干扰的方法本振电压与输入信号电压不会通到中频输出端，表明L端口和R端口对I端口是隔离的。实际上，由于二极管特性不配对，变压器中心抽头不对称，各端口之间的隔离是不理想的，总会有极少量功率在各端口之间窜通，再加之还有可能从天线进来外来干扰信号，这样就会产生组合频率干扰。通过分析解决组合频率干扰问题可以采取以下3种措施1）选择合适的中频。如果将中频选在接收信号频段之外，可以避免中频干扰和最强的干扰哨声。尤其是采用高中频，还可以避免镜像干扰和其它一些寄生通道干扰。2）提高混频电路之前选频网络的选择性，减少进入混频电路的外来干扰，这样可减小交调干扰和互调干扰。3）采用具有平方律特性的场效应管、模拟乘法器或利用平衡抵消原理组成的平衡混频电路，可以大大减少无用组合频率分量的数目，尤其是靠近有用频谱的无用组合频率分量，从而降低了各种组合频率干扰产生的可能性。四、二极管环形混频器主要性能指标1、变频损耗和噪声系数变频损耗（简称变损）和噪声系数是混频器的两个重要参数。变损就是频率变换的效率，它等于单边带中频输出与射频输入的功率之比，用dB表示。第5页共8页混频器的噪声系数是混频器输入端的信噪比与混频器输出端的信噪比之比，用dB表示，混频器的噪声系数由以下几个部分组成单边带变频损耗，二极管串联电阻上的热噪声以及当频率低于10KHz时的二极管的1/f噪声，混频器的噪声系数通常比变频损耗大0.5～1dB，这个参数一般不测试。2、变频压缩变频压缩是混频器线性运用状态下最大射频输入偏离线性某一压缩量来说明的，通常规定为1dB，称1dB压缩点，混频器工作的输入电平比1dB压缩点相应的输入电平越小，混频器的失真产物越小，因此，应使混频器的输入电平小于1dB压缩点相应的输入电平。3、动态范围动态范围是指混频器在规定本振电平下，射频输入电平的可用范围。一般认为动态范围的上限受1dB压缩点限制。若1dB压缩点的输入电平为1dBm，即表示其射频输入功率最大不能超过1.25mw。为了扩大混频器动态范围的上限，以减少混频器的失真，要用高势垒或超高垫垒肖特基二极管。相应地、混频器的本振必须使用高电平或超高电平来激励。动态范围下限受接收机灵敏度限制，而接收机灵敏度又和其通带宽度成反比。例若混频器噪声系数为7dB，则通常最小可检测功率可达107dBm，如果系统中指示判据要求最小功率要高于判据10dB，则动态范围下为97dBm。第6页共8页4、隔离度隔离度是混频器电路平衡度的一个量度，当电路很平衡时，各端口间的隔离度很好，信号的相互泄漏很小。对于很多应用，本振功率泄漏到射频端的指标是很重要的，因为它可以反映出本振信号从天线再辐射的强弱程度。当电路很平衡时，本振功率的大小不影响隔离度，但平衡度随频度提高而下降。通常，隔离度以每倍频程约5dB的速度下降。5、交调性能在混频器中，有两种主要形式的失真产物单音交调和双音交调产物。单音交调产物是混频器本振信号和它的谐波对射频信号和它的谐波组合的结果，形成为mLO±nRF，通常把它们分为阶。确保分配到二极管的射频和本振功率一致及相应的相位平衡以及二极管的更精密配对，是降低单音交调产物的有效途径。双音交调产物是射频端有两个信号同时加入的结果，这些信号可以产生谐波，互相组合，然后按（2RF1＋RF2）±LO＝IF（或）（RF1＋2RF2）±LO＝IF与本振组合。对这些产物感兴趣是由于它们有相对大的振幅，而其频率又刚好落在所需中频的两边，很难用滤波器消除。双音交调产物的输出是与输入电压的立方成正比的，因此又叫双音三阶交调。所示的是混频器的基本响应和三阶响应，两响应的交叉点称为三阶交叉点，有了这个点，任何输入电平下的三阶响应就可以估算，并可以比较部件的失真性能，交叉点与1dB压缩点有一定关系，（约比1dB压缩点高出1015dB）。因此，一旦知道了1dB压缩点，就可确定混频器的动态范围并粗略估算交调电平。第7页共8页五、结论混频电路是超外差式接收机的重要组成部分，其作用是将天线上感生的输入高频信号经滤波、放大变换为频率固定的中频信号，混频电路靠近接收天线，它的性能直接影响接收机动态范围等性能。目前，二极管环形混频器广泛应用于高质量的通信接收设备中，其优点是电路结构简单，噪声低，工作频段宽，组合频率少。六、总结通过这次的课程设计让我了解了二极管环形混频电路的工作原理，我认识到无论做什么，都需要踏实，勤奋，严谨的态度，这对我以后的工作将产生深远的影响。通过分析和计算，得出最终输出电流的组合频率分量，并给出二极管环形混频器主要电参数。分析认为，由于二极管特性不配对，变压器中心抽头不对称，各端口之间的隔离是不理想的，总会有极少量功率在各端口之间窜通。提出了解决组合频率干扰问题的3种措施。作为一个电子方面的大学生，在今后的工作中难免需要很强的实践动手能力，所以这次课程设计实践对我来说是很值得珍惜的好机会。这次课程设计，虽然短暂，但却给了我一次自主设计电路的机会。在设计过程中，以前书本上的内容第一次完完全全的在实际中实现，并且遇到了书本中不曾学到的情况。通过本次设计，留给我印象最深的是要设计一个成功的电路，必须要有耐心，要有坚持的毅力。在整个电路的设计过程中，花费时间最多的是在对二极管混频器电路设计和分析以及主要电参数的确定过程。在设计过程中，我们仔细比较分析其原理以及可行的原因，最后还是在老师的耐心指导下，使整个电路可稳定工作。实习过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间设计出来的电路还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计电路的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。第8页共8页参考文献1谢嘉奎．电子线路非线性部分M．北京高等教育出版社，19992沈伟慈．通信电路M．西安西安电子科技大学出版社，20073高世忻．非线性电子线路实验M．合肥中国科学技术大学出版社,20024张肃文，陆兆熊.高频电子线路M.北京高等教育出版社，1993
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关&键&词： 电气电子毕业设计论文
资源描述：
毕业设计91二极管环形混频器的设计,电气电子毕业设计论文
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实验十二 变容二极管调频实验
一、实验目的
1、 掌握变容二极管调频电路的原理。
2、 了解调频调制特性及测量方法。
3、 观察寄生调幅现象，了解其产生及消除的方法。
二、实验内容
1、 测试变容二极管的静态调制特性。
2、 观察调频波波形。
3、 观察调制信号振幅时对频偏的影响。
4、 观察寄生调幅现象。
三、实验仪器
1、 信号源模块
2、 频率计模块
3、 3 号板
4、 双踪示波器
5、 万用表
6、 频偏仪（选用）
四、实验原理及电路
1、 变容二极管工作原理
调频即为载波的瞬时频率受调制信号的控制。其频率的变化量与调制信号成线性关系。常用变容二极管实现调频。
变容二极管调频电路如图12-1所示。从P3处加入调制信号，使变容二极管的瞬时反向偏置电压在静态反向偏置电压的基础上按调制信号的规律变化，从而使振荡频率也随调制电压的规律变化，此时从P2处输出为调频波（FM）。C15为变容二级管的高频通路，L2为音频信号提供低频通路，L2可阻止外部的高频信号进入振荡回路。本电路中使用的是飞利浦
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