第四讲-微波混频器技术指标课件.ppt
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- 第四 微波 混频器 技术指标 课件
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1、第3章微波混频器3.2微波混频器的小信号传输特性微波混频器的小信号传输特性变频损耗变频损耗微波混频器的作用是将微波信号转换为中频信号,频率变换后的能量损耗即为变频损耗。微波混频器的小信号传输特性的研究任务包括:(1)输入信号功率经过混频器后有多少功率转换成中频信号功率,即变频损耗。(2)当混频器的源电导Gg和输出电导G0为何值时,变频损耗最小。变频损耗定义为微波信号资用功率Psa与输出中频资用功率Poa之比,常用分贝表示,即 第3章微波混频器变频损耗主要包括以下三部分:(1)由寄生频率产生的净变频损耗L0。(2)由混频二极管寄生参量引起的结损耗Lj。(3)混频器输入/输出端的失配损耗La。(3
2、-19)saoa10lg()(dB)PLP第3章微波混频器3.2.1净变频损耗净变频损耗在混频过程中产生的寄生频率都含有一部分信号功率,如果它们消耗在电阻上,就会造成损耗,这些损耗称为净变频损耗。计算净变频损耗时,认为混频器输入、输出端口均已匹配,且将二极管只看做是一个受本振电压控制的时变电导g(t)。混频器的等效电路是一个三端口网络,净变频损耗不但与二极管的特性有关,还与各端口的负载阻抗有关。实际应用中,最关心的是镜像短路、镜像匹配和镜像开路这三种混频器的净变频损耗。为普遍起见,首先讨论镜像端口负载电导Gi为任意值时的净变频损耗,然后再讨论三种主要混频器的净变频损耗。第3章微波混频器1.Gi
3、为任意值时的净变频损耗为任意值时的净变频损耗 混频器的等效电路如图3-6(b)所示,根据网络方程式(3-16),由镜像端口得Ii=GiUi (3-20)对式(3-16)和式(3-20)联立求解,得IS=m11US+m12U0I0=m21US+m22U0 用矩阵表示为(3-21)SS1112021220IUmmImmU(3-22)第3章微波混频器式中:于是把三端口网络简化成二端口网络,如图3-7所示。网络参数与镜像端口的负载电导Gi有关。(3-23)221100igmggG12122110ig gmmggG 212200igmggG 第3章微波混频器图 3-7镜像电导G为任意值时的混频器等效电路
4、第3章微波混频器为计算净变频损耗,首先应求出信号源的资用功率和混频器输出的中频资用功率,然后求两者之比。信号源的资用功率(Gi=Gg时)为 式中:IA是信号的电流幅值。为求得混频器输出的中频资用功率,在中频端口使用戴维南定理,把输出端口以左的电流等效成一个新的恒流源,如图3-8所示。(3-24)22SAingg8UIPRG第3章微波混频器图 3-8中频输出端等效电路第3章微波混频器图3-8中,Ie是恒流源电流,即输出端短路电流的幅值;G0是恒流源的内电导,即获取的中频输出电导。当中频端口短路时,Ie=I0,混频器的外部方程为IS=IAUSGgU0=0将式(3-25)和式(3-23)联立求解,得
5、(3-25)21eAg11mIIGm(3-26)第3章微波混频器混频器的中频输出电导G0是输入端恒流源IA开路时(即IA0)由输出端向左看过去的等效电导。当IA0时,IS=USGg,代入式(3-23)得 于是混频器输出的中频资用功率为(3-27)o122122o11goUm mGmImG222e21 Aoa0g112211g122188()()Im IPGGmmmGm m(3-28)第3章微波混频器因此,镜频端口的负载电导Gi为任意值时,混频器的净变频损耗为可见,净变频损耗是信号源电导Gg与网络参数m的函数。当混频器的激励状态一定时,L0随Gg变化。调整Gg可使L0达到最小。令,即可求得最小变
6、频损耗及其相应的最佳源电导和最佳输出电导,即 (3-29)g112211g1221sa02oa21g()()GmmmGm mPLPm G0g0LG第3章微波混频器(3-30)11221221112211221221221122()m mm mm mm mm mm11gopt1122122122()mGm mm mm22copt1122122111()mGm mm mm(3-31)(3-32)gopt112211g12210min221g()()GmmmGm mLm G第3章微波混频器2.镜像匹配镜像匹配(GiGg)时的净变频损耗时的净变频损耗当混频器输入回路的带宽相对于中频来说足够宽时,输入回
7、路对镜频呈现的电导Gi和对信号频率所呈现的电导差不多相等,即GiGg,这种情况称为镜像匹配。在镜像匹配混频器中,镜频电压和镜频电流都不等于零。将GiGg代入式(3-31),得到镜像匹配混频器的最小变频损耗、最佳源电导和最佳输出电导为(3-33)210022100211 2()211 2()ggggLgggg匹第3章微波混频器(3-34)(3-35)2102g00221000022()1()21()gGggggggGgggg匹匹第3章微波混频器3.镜像短路镜像短路(Gi)时的净变频损耗时的净变频损耗如果在输入端加入对镜频短路的窄带滤波器,使输入回路对镜频呈现短路,则称为镜像短路混频器,如图3-9
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