使用DBM設(shè)計(jì)的頻率變換電路及制作第一部分

以下所舉的試作例子為在最高頻率為50MHz的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生器(Standard Signal Generator，簡(jiǎn)稱(chēng)為SSG)上，加上頻率變換器，使其頻率可以提高至80MHz的例子。

在乘算電路中使用DBM
頻率變換的心臟部為乘算電路，在此使用雙平衡混波器(Double Balanced Mixer，簡(jiǎn)稱(chēng)為DBM)。DBM電路做為頻率變換的原理可以由實(shí)驗(yàn)證明。
圖5所示的為頻率變換器的方塊圖。

圖5 實(shí)際的頻率變換器的方塊圖
(在DBM電路的輸出信號(hào)只有(fin+fiF)與(fin-fiF)，將此經(jīng)過(guò)通高頻濾波器，便可以只取出(fin+fiF))

在DBM上有二個(gè)輸入端子fin與fosc。fin為SSG的最高可以達(dá)50MHz的信號(hào)，fosc為將晶體振蕩器的10MHz信號(hào)經(jīng)過(guò)3倍頻成為30MHz的信號(hào)。
如此，在DBM的輸出會(huì)出現(xiàn)二個(gè)頻率的和與差。也即是(fin+fosc)與(fin-fosc)[在fin<fosc時(shí)，成為(fosc-fin)]。經(jīng)過(guò)高頻濾波器后，便可以只取出其中的(fin+fosc)。
如此，頻率變換器的輸出頻率fout便成為(fin+fosc)也即是SSG的頻率fin可以提高fosc(在此為30MHz)。

所制作的頻率變換器的設(shè)計(jì)規(guī)格
表1所示的為頻率變換器的設(shè)計(jì)規(guī)格。輸入出端子的阻抗定為50Ω，以便以與其它高頻率機(jī)器連接。

表1 所制作的頻率變換器的規(guī)格
(此電路最重要的是不要有不必要的干擾信號(hào)出現(xiàn)；因此，規(guī)定不需要電波的強(qiáng)度為-l0dB以下。)

頻率變換后的輸出頻率為fout=fin+fosc=fin+30MHz
因此，假設(shè)SSG的頻率fin為2M~50MHz時(shí)，fout會(huì)成為32M~80MHz。
如果fosc=40MHz，則fout成為42M~90MHz，頻率范圍會(huì)太寬，因此，不加以考慮。

(此為為了得到fout=50MHz時(shí)的頻譜，由此可以看出fosc=40MHz時(shí)，要對(duì)于fosc-fin=30MHz衰減較為困難。)

頻率變換后的輸出頻率為fout=fin+fosc=fin+30MHz
因此，假設(shè)SSG的頻率fin為2M~50MHz時(shí)，fout會(huì)成為32M~80MHz。
如果fosc=40MHz，則fout成為42M~90MHz，頻率范圍會(huì)太寬，因此，不加以考慮。
圖6所示的為為了得到fout50MHz時(shí)的頻譜，圖(a)的fosc=30MHz，因此，(fosc+fin)/(fosc-fin)=50/10=5，可以利用后面所連接的通高頻濾波器對(duì)于(fosc-fin)的10MHz衰減。
可是，在圖(b)的fosc=40MHz時(shí)，(fosc+fin)/(fosc-fin)=50/30=1.67
因此，對(duì)于fosc-fin的30MHz幾乎不能衰減。
總之，對(duì)于通高頻濾波器的頻率特性而言，如果要將其不需要的輻射強(qiáng)度降為-10dB以下時(shí)，必須滿足以下條件(fosc+fin)/(fosc-fin)>2
在此，選擇fosc為30MHz，使輸入信號(hào)變換為輸出信號(hào)時(shí)的變換損失為-10dB以下。

二極管DBM電路的工作原理原理
DBM電路為可以將二個(gè)輸入信號(hào)做乘算的電路。DBM電路可以由二極管構(gòu)成，也可以由晶體管構(gòu)成。以下說(shuō)明由簡(jiǎn)單的二極管構(gòu)成DBM電路的情形。
圖7所示的為二極管DBM電路的工作原理原理。由輸入端子1輸入小振幅信號(hào)，由輸入端子2輸入大振幅信號(hào)。

圖(a)為輸入端子2的信號(hào)為正的場(chǎng)合。此一大振幅信號(hào)使二極管D1與D2成為ON。D1與D2成為ON時(shí)，由輸入端子1所輸入的小振幅信號(hào)會(huì)如依圖所示的方向流通，流向T2。因此，在輸出端子3會(huì)直接出現(xiàn)輸入端子1的小信號(hào)。
圖(b)所示的為輸入端子2的信號(hào)為負(fù)的場(chǎng)合。此時(shí)，二極管D3與D4會(huì)成為ON，輸入端子1的小信號(hào)流通成為相逆，也即是，輸出端子3的信號(hào)會(huì)成為與輸入端子l的信號(hào)相位相逆的信號(hào)。
因此，利用輸入端子2的大振幅信號(hào)，可以使二極管交互ON，而使二極管成為SW的位置改變，也即是導(dǎo)通方向會(huì)改變。
DBM電路為一種乘算電路。因此，當(dāng)輸入端子2成為正時(shí)，相當(dāng)于乘1倍，而使輸入端子1的信號(hào)相位直接輸出，而在輸入端子2成為負(fù)時(shí)，相當(dāng)于乘-l倍，而使輸入端子1的信號(hào)相位反轉(zhuǎn)輸出。