几个常用微波电路

在射频或微波电路中，双平衡混频器可能是应用最广泛的器件，是现代通讯、通航、通信、遥控、遥测等领域难以或缺的重要电路单元。（一）混频器这是双平衡混频器的最基本应用，即作为上变频混频器或下变频混频器。信号和一个较高电平的本振信号同时加入，输出所需要的边带信号统称中频Fif（见图十三）图十三　混频器混频器所有三个端口互相隔离。通常，端口间可以互换，建议：（1）作下变频器时，本振信号接LO端，射频信号接RF端，中频接IF端；（2）作上变频器时，本振信号接LO端，射频信号接IF端，中频接RF端。（二）鉴相器当两个振幅、频率相同而相位不同的信号加至RF端和LO端，在IF端获得两个输入信号的相位差成余弦关系的直流输出：VOUT＝KCOS－（ΦL，ΦR）式中，K为常数，ΦL，ΦR分别为二输入的相角。理论上，当相位差ΦL－ΦR为90°时，输出VOUT＝O，如图十四所示，在90°±60°范围里可认为是鉴相器的线性区域。双平衡混频器作为鉴相器使用时，其混频二级管工作在饱和区，射频信号远大于线性工作电平，所以要求射频对中频有更高的隔离度。鉴相器的典型应用是用于锁相环的误差取样。图十四　鉴相器（三）电调衰减器/开关双平衡混频器的一个有趣应用是在IF端加入一个直流控制电流为LO端至RF端提供一个可变的隔离或衰减。当IF端没有直流电流通过时，LO端或RF端存在最大的衰减（即混频器的隔离度），当控制电流超过20mA时，衰减可降至3dB。双平衡混频器的这一特性为低频较小信号的衰减和开关提供了较实用的方法，而PIN管在频率低于1MHz时已无开关特性。双平衡混频器用作电调衰减器/开关时有二个缺点，其一是产生射频输入的谐波，其二是抗烧毁能力较低。（四）调制器双平衡混频器用作调制/解调器和用作上/下变频混频器在原理上没有什么差别。（1）平衡调制器。接受一个射频输入信号（－10dBm）和一个调制信号（+7～10dBm），射频输出是以抑制载波为中心的上下边带。（2）振幅调制器。把调制信号和直流偏置一起加入IF端，便平衡混频器不平衡即可变成振幅调制器。（3）脉冲调制器。当载波加至LO端或RF端，调制脉冲加至If端，射频脉冲从Rf或Lo端输出。其特点是只提供约1ns的开关时间，通常需要约20mA的脉冲电流，射频电平+7dBm，可提供清晰的脉冲阶跃和最小的载波泄漏。（4）双相调制器。把数字信号调制到载波上，数字信号必须能在中频端提供约±10mA的电流。主要指标是相位偏差和载波抑制，将双相调制器和0°、90°功分器组合，可组成一个四相调制器（QPSK）。（五）正交中频混频器正交中频混频器产生两个幅度相等，相位正交的中频输出，它由两个混频器和两个分配/合成器组成（图十五）。通常用于多卜勒系统，利用信号相位差确定移动目标的位置。正交中频混频器可用作数字解调器（PSK）、I/Q解调器。图十五　正交中频混频器图十六　平衡式镜像抑制混频器（六）平衡式镜像抑制混频器将正交中频混频器的输出信号加至90°功率合成器，即可组成一个镜像抑制混频器（图十六）。其用途是用于单边带接收机和低噪声接收前端。镜像抑制混频器的原理是利用输入射频信号的二次正交在有用端和镜像端分别输出有用信号和镜像信号（虚假信号），达至镜像抑制的目的。镜像抑制就是镜像振幅和有用振幅之比（dB）。（七）单边带调制器同平衡式镜像抑制混频器相似，单边调制器（SSB）接受一个射频输入和一个中频输入信号，而产生带载波的上边带（RF＋IF）或下边带（RF－IF），再将不要的边带（RF－IF）或（RF＋IF）抑制（原理同图十六，只须将信号的输入，输出关系互换即可）。图十七　调制器（八）二倍频器和上变频器相似，只是两个输入信号的频率相同，电路接法是将Rf端和If端相连作为输入端，而L端作为输出端。输入电平足够大，变损约1014dB。（九）混频滤波组件（1）中频带外抑制。如图十四混频器中频输出端加一个滤波器用于中频谐波及杂波抑制。（2）本振频率预送在混频器本振输入口插入滤波器用作抑制本振（如VCO）谐波（图十八）图十八　混频滤波组件（3）单边带应用在混频器射频输入口插入滤波器作射频预选，以组成“预选式”镜像抑制混频器