使用DBM设计的频率变换电路及制作第

共同成长888 2021-11-09

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使用DBM设计的频率变换电路及制作第一部分

以下所举的试作例子为在最高频率为50MHz的标准信号产生器(Standard Signal Generator，简称为SSG)上，加上频率变换器，使其频率可以提高至80MHz的例子。

在乘算电路中使用DBM
频率变换的心脏部为乘算电路，在此使用双平衡混波器(Double Balanced Mixer，简称为DBM)。DBM电路做为频率变换的原理可以由实验证明。
图5所示的为频率变换器的方块图。

图5 实际的频率变换器的方块图
(在DBM电路的输出信号只有(fin+fiF)与(fin-fiF)，将此经过通高频滤波器，便可以只取出(fin+fiF))

在DBM上有二个输入端子fin与fosc。fin为SSG的最高可以达50MHz的信号，fosc为将晶体振荡器的10MHz信号经过3倍频成为30MHz的信号。
如此，在DBM的输出会出现二个频率的和与差。也即是(fin+fosc)与(fin-fosc)[在fin<fosc时，成为(fosc-fin)]。经过高频滤波器后，便可以只取出其中的(fin+fosc)。
如此，频率变换器的输出频率fout便成为(fin+fosc)也即是SSG的频率fin可以提高fosc(在此为30MHz)。

所制作的频率变换器的设计规格
表1所示的为频率变换器的设计规格。输入出端子的阻抗定为50Ω，以便以与其它高频率机器连接。

表1 所制作的频率变换器的规格
(此电路最重要的是不要有不必要的干扰信号出现；因此，规定不需要电波的强度为-l0dB以下。)

频率变换后的输出频率为fout=fin+fosc=fin+30MHz
因此，假设SSG的频率fin为2M~50MHz时，fout会成为32M~80MHz。
如果fosc=40MHz，则fout成为42M~90MHz，频率范围会太宽，因此，不加以考虑。

(此为为了得到fout=50MHz时的频谱，由此可以看出fosc=40MHz时，要对于fosc-fin=30MHz衰减较为困难。)

频率变换后的输出频率为fout=fin+fosc=fin+30MHz
因此，假设SSG的频率fin为2M~50MHz时，fout会成为32M~80MHz。
如果fosc=40MHz，则fout成为42M~90MHz，频率范围会太宽，因此，不加以考虑。
图6所示的为为了得到fout50MHz时的频谱，图(a)的fosc=30MHz，因此，(fosc+fin)/(fosc-fin)=50/10=5，可以利用后面所连接的通高频滤波器对于(fosc-fin)的10MHz衰减。
可是，在图(b)的fosc=40MHz时，(fosc+fin)/(fosc-fin)=50/30=1.67
因此，对于fosc-fin的30MHz几乎不能衰减。
总之，对于通高频滤波器的频率特性而言，如果要将其不需要的辐射强度降为-10dB以下时，必须满足以下条件(fosc+fin)/(fosc-fin)>2
在此，选择fosc为30MHz，使输入信号变换为输出信号时的变换损失为-10dB以下。

二极管DBM电路的工作原理原理
DBM电路为可以将二个输入信号做乘算的电路。DBM电路可以由二极管构成，也可以由晶体管构成。以下说明由简单的二极管构成DBM电路的情形。
图7所示的为二极管DBM电路的工作原理原理。由输入端子1输入小振幅信号，由输入端子2输入大振幅信号。

图(a)为输入端子2的信号为正的场合。此一大振幅信号使二极管D1与D2成为ON。D1与D2成为ON时，由输入端子1所输入的小振幅信号会如依图所示的方向流通，流向T2。因此，在输出端子3会直接出现输入端子1的小信号。
图(b)所示的为输入端子2的信号为负的场合。此时，二极管D3与D4会成为ON，输入端子1的小信号流通成为相逆，也即是，输出端子3的信号会成为与输入端子l的信号相位相逆的信号。
因此，利用输入端子2的大振幅信号，可以使二极管交互ON，而使二极管成为SW的位置改变，也即是导通方向会改变。
DBM电路为一种乘算电路。因此，当输入端子2成为正时，相当于乘1倍，而使输入端子1的信号相位直接输出，而在输入端子2成为负时，相当于乘-l倍，而使输入端子1的信号相位反转输出。